地铁车站出入口装配式预制构件设计关键技术研究与应用

引言近年来，装配式建筑的应用越来越广泛，其具有节约人力物力资源、可靠的施工精度、良好的结构质量、较短的施工周期[1]、标准化程度高等优势，符合当下绿色节能减排的理念；而清水混凝土构件又具有精度高、误差小、外观好、装修及维护成本低等优点，且清水混凝土因其带来的沉稳大方和美观的质感而越来越受欢迎，将装配式预制构件和清水混凝土与地铁车站出入口结合，成为城市的一道靓丽风景。北京首次采用装配式预制构件的清水混凝土项目，是在传统现浇施工和一般装配式住宅施工之外的一次大胆尝试[2]，本项目以北京地铁19号线新宫站、新发地站出入口为例，在借鉴一般装配式住宅的技术基础上，对预制构件关键连接节点和关键工艺应用进行了技术研究，为后续此类型项目积累了经验。

1、工程概况

北京地铁19号线一期工程是城市西部穿越中心城区的南北向快线，全长22.4km，公设10座地铁车站，其中新宫站（4个车站出入口）、新发地站（3个车站出入口）出入口采用预制构件清水混凝土框架结构体系。作为全装配地铁车站出入口，地上预制构件类型为：端部框架柱、独立柱、L型墙板、侧部梁、端部U型梁、独立梁、屋面板（如图1所示）。此外，独立柱侧面和L型墙板的外露面设计为带有不同表面肌理的装饰面。图1预制构件拆分图2、关键技术研究

2.1梁柱结构组合优化设计端部梁柱结构的最初方案为整体结构形式（如图2所示）。此种形式无论是模具制作，与肌理衬膜的结合，生产加工，再到最后产品质量控制与现场吊装，都有极大困难。经讨论，将北京地铁19号线一期工程原方案中的整体结构拆分成2个端柱+1个U型梁的形式（如图3所示），使构件无论从生产制作还是现场安装难度大大降低。

图2方案调整前梁柱一体模型图3方案调整后梁柱模型结构方案优化完成后，将原本造型独特、体量过大的构件拆分为3个造型简单、标准化程度高的小构件（如图4、图5所示），使模具制作、构件生产更为容易，降低了因运输、吊装导致损坏的风险。而构件之间则通过技术成熟的连接件进行连接，降低了施工难度，提高了吊装的安全性。图4端柱预制构件图5U型梁预制构件2.2构件连接节点设计在工业建筑中使用预制构件具有众多优势，其中连接技术发挥着重要作用，该项目除端柱柱基处需少量细石混凝土填充外，其余构件之间全部为干式连接。主要连接形式如图6～图8所示。图6独立柱与柱基连接节点（单位：mm）

图7屋面板连接节点（单位：mm）

图8独立柱与U型梁连接节点（单位：mm）干式连接无需钢筋绑扎、混凝土浇筑等现场湿作业，施工方便，速度快，且不受温度限制，可以大大节约工期。各构件之间通过各种形式的连接件紧密结合在一起，从结构上变成一个牢不可破的整体，现场连接形式如图9所示。

（a）连接节点1

（b）连接节点2

（c）连接节点3（d）连接节点4图9现场干式连接2.3减重优化屋面板处于整个结构顶端，其主要作用是遮风挡雨、保温隔热，属于围护结构，并无受力要求，但由于其面积较大，导致重量也“居高不下”，对下方受力的承重结构体系会有较大影响，也大大增加了运输与现场安装的难度和危险性，所以此处需对重量做出优化。北京地铁19号线一期工程最初方案为聚苯减重板填充于板块内部，让内腔部位的减重板跟随板面2%坡度进行找坡，主要作用是顶部积存较多的积水、积雪，有利于将其排出。但受制于减重板的模块化特性和生产工艺、工法的限制，减重板根据坡度无法进行找坡，生产、加工难度大，故调整为不同厚度的减重板组合成阶梯状的形式，通过方案调整，无论是实际生产操作、生产效率还是减重板尺寸控制都大为提高。屋面板调整前后示意图如图10所示，屋面板模具组装成型图及屋面板构件成品图如图11、图12所示。

图10屋面板调整前后示意图图11屋面板模具组装成型图12屋面板构件成品经减重之后，最重板块由13.1t降至10.4t，标准板块则由9.5t降至7.2t，最大降幅达2.7t之多，极大地方便了运输与安装。2.4衬膜技术设计该项目独立柱侧面和L型墙板的外露面设计为带有不同表面肌理的装饰面，采用衬膜实现一体成型的装饰造型，从根本上解决装饰面与主体结构的连接问题，保证装饰面与主体结构有相同的使用寿命，减少大量后期维护工作。在模具图纸设计阶段就需要考虑衬膜本身的厚度，来保证生产的构件规格尺寸符合设计要求。衬膜与钢模应使用专用粘结剂进行粘贴密实，同时在粘贴前应保证钢模平台干净、无杂物、无污染，防止在构件蒸汽养护过程中形成鼓包，进而避免在脱模过程中使衬膜脱离钢模。该项目独立柱外露的2个对立面除了装饰造型，还要求线条顺直。经过多次试验，发现衬膜线条容易变形，生产中也容易漏浆，采用措施后也不能达到预期效果。经过讨论改进，改用钢线条代替衬膜线条，可做到生产使用不变形，成型效果理想，如图13～图15所示。图13衬膜模具组装图14衬膜肌理构件成品图15现场安装结语

北京地铁19号线新宫站、新发地站出入口首次采用装配式预制构件清水混凝土，为未来北京市政装配