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快乐十分行业视角 预制装配式混凝土结构技术应

发布时间:2019-06-18 21:04 阅读

  依据我国国情,目前应用最多的预制装配式混凝土结构体系是装配整体式混凝土剪力墙结构,装配整体式混凝土框架结构也有一定的应用,装配整体式混凝土框架-剪力墙结构有少量应用。

  (1)部分或全部预制剪力墙承重体系,通过竖缝节点区后浇混凝土和水平缝节点区后浇混凝土带或圈梁实现结构的整体连接;竖向受力钢筋采用套筒灌浆、浆锚搭接等连接技术进行连接。北方地区外墙板一般采用夹心保温墙板,它由内叶墙板、夹心保温层、外叶墙板三部分组成,内叶墙板和外叶墙板之间通过拉结件联系,可实现外装修、保温、承重一体化。这种做法是《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014中推荐的主要方法,可用于高层剪力墙结构。

  (2)叠合式剪力墙,即将剪力墙从厚度方向划分为三层,内外两层预制,通过桁架钢筋连接,中间现浇混凝土;墙板竖向分布钢筋和水平分布钢筋通过附加钢筋实现间接搭接。该种做法目前纳入安徽省地方标准《叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程》DB34/T810-2008。

  (3)预制剪力墙外墙模板,即剪力墙外墙由预制的混凝土外墙模板和现浇部分形成,其中预制外墙模板设桁架钢筋与现浇部分连接,可部分参与结构受力。该种做法目前已纳入上海市工程建设规范《装配整体式混凝土住宅体系设计规程》DG/TJ08-2071-2010。

  装配整体式混凝土框架结构体系主要参考了日本和台湾的技术,柱竖向受力钢筋采用套筒灌浆技术进行连接,主要做法分为两种:一直节点区域预制(或梁柱节点区域和周边部分构件一并预制)这种做法是将框架结构施工中最为复杂的节点部分在工厂进行预制,避免了节点区各个方向钢筋交叉避让的问题,但要求预制构件的精度较高,且预制构件尺寸比较大,运输比较困难;二是梁、柱各自预制为线性构件,节点区域现浇,这种做法预制构件非常规整,但节点区域钢筋交叉现象比较严重,这也是该种做法需要考虑的最为关键的环节,考虑目前我国构件厂和施工单位的工艺水平,《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014中推荐了这种做法。

  目前因为装配整体式混凝土框架-剪力墙结构所做的试验较少,相应的结构体系应用也很少。目前国内正在进行装配整体式混凝土框架-剪力墙结构体系的研究。

  以上3种主要的结构体系都是基于基本等同现浇混凝土结构的设计概念,其设计方法与现浇混凝土结构基本相同。

  长期以来建筑业的粗放式发展,也造成标准化设计思维的严重缺失,目前也有很多建筑设计人员正在探索利用模数协调原则整合开间、进深尺寸,将功能空间做成模块,从而践行少规格,多组合的设计原则;并且利用少数的基本单元,通过组合形成多样化的建筑平面;通过外墙材料、色彩、纹理的变化,实现建筑立面的多样化。同时将建筑的各种构配件、部分和构造连接技术实行标准化、互换通用,实现建筑通用体系,从而实现建筑的装配式建造方式。

  目前国内装配式住宅的建设主要采用的是建筑专用体系,即仅在一个企业内部或者某一个工程项目(如政府公租房)中实现一定程度的标准化,以提高模板重复利用率,降低造价。

  如深圳市对保障性住房的标准化、模数化设计进行了研究和实践,构建了12个标注户型,(面积35、50、65、80㎡),户型平面采用常用的模数,主要以3M为主,并采用净尺寸,减少了厨卫种类。同时根据深圳市特点,建立适应性最好的组合平面10个。

  中国香港公屋发展已经60年,采用专用体系做法,基本户型有4种,建筑实体是根据地形及建设规模用基本户型进行组合。因户型标准化程度高,有利于实现工业化方式建造。香港公屋的户型尺寸是多年、多人次居住经验的总结,经过调整,不断完善,得出“最优化尺寸”,没有采用模数。

  目前随着预制装配式建筑的增多应对建筑模数统一协调的问题引起重视。只有设计、生产、安装一体化,做到主体结构与建筑部品之间、部品与部品之间的模数协调,才能实现建筑的装配化。

  装配式混凝土结构通过构件与构件、构件与后浇混凝土、构件与现浇混凝土等关键部位的连接保证结构的整体受力性能,连接技术的选择是设计中最为关键的环节。目前,由于我国主要采用等同现浇的设计概念,高层建筑基本上采用装配整体式混凝土结构,即预制构件之间,通过可靠的连接方式,与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料等形成整体的装配式混凝土结构。竖向受力钢筋的连接方式主要有钢筋套筒灌浆连接、浆锚搭接连接;现浇混凝土结构中的搭接、焊接、机械连接等钢筋连接技术在施工条件允许的情况下也可以采用。

  钢筋套筒灌浆连接由金属套筒插入钢筋,并灌注高强、早强、可膨胀的水泥基灌浆料,通过刚度很大的套筒对可微膨胀灌浆料的约束作用,在钢筋表面和套筒内壁间产生正向作用力,钢筋借助该正向力在其粗糙的、带肋的表面产生摩擦力,从而实现受力钢筋之间应力的传递。套筒可以分为全灌浆和半灌浆两种形式。钢筋套筒灌浆连接在欧美、日本等地的应用,已有40多年的历史,经历了大地震的考验,编制有成熟的标准,得到普遍的应用。国内已有大量的试验数据支撑,主要用于柱、剪力墙等竖向构件中。《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014对套筒灌浆连接的设计、施工和验收提出了要求,另外《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T408-2013、《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T398-2012、《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015等专项标准,也都为该项连接技术的推广应用提供了技术依据。

  钢筋浆锚连接是在预制构件中预留孔洞,受力钢筋分别在孔洞内外通过间接搭接实现钢筋间应力的传递。此项技术的关键在于预留孔洞的成型方式、灌浆的质量以及对搭接钢筋的约束等各个方面。目前主要包括约束浆锚搭接连接和金属波纹管搭接连接两种方式,主要用于剪力墙竖向钢筋之间的连接。

  除以上这两种主要的连接技术外,国内也在研发相关的干式连接工法,比如通过型钢进行预制构件之间的连接的技术,用于低多层的各类预埋件连接技术。

  随着装配式混凝土结构的大量应用,各地预制构件生产企业正在逐步增加,其生产技术也得到了广泛应用,相关构件包括预制墙板、梁、柱、叠合板、阳台、空调板、女儿墙,每类构件都包括各种形式。

  新型的预制装配式建筑对预制构件的要求相对较高,主要表现为:一是构件尺寸及各类预留预埋定位尺寸精度要求高,二是外观质量要求高,三是集成化程度高,等等。这些都要求生产企业在工厂化生产构件技术方面有更高的水平。

  在生产线方面有固定台座或定制模具的生产方式,也有机械化、自动化程度较高的流水线生产方式,在生产应用中针对各种构件的特点各有优势。为追求建筑立面效果以及构件美观,清水混凝土预制技术、饰面层反打技术、彩色混凝土等相关技术也得到很好的应用。其他如脱模剂、露骨料缓凝剂等诸多生产技术也在不断发展,并有长足进步。

  预制构件生产技术较现场现浇混凝土更加严格,质量也有所提高。虽然《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014中,对预制构件的制作和质量验收提出了初步的要求,但是随着预制技术的迅速发展和提高,其内容也有待完善和补充。目前许多地方标准,如北京、上海、沈阳、合肥、福建等地均出台了专门的预制构件制作、施工及质量验收标准,为该项工作提供了技术保障。

  装配式混凝土结构与现浇混凝土结构是两种截然不同的施工方法。由于部分构件在工厂预制,并在现场通过后浇段或钢筋连接技术装配成整体,施工现场的模板工程、混凝土工程、钢筋工程大幅度较少,而预制构件的运输、吊运、安装、支撑等成为施工中的关键。多年以来,现浇混凝土施工已经成为我国建筑业最为主要的生产方式,劳动工人也多为农民工,技术含量低,并缺乏相应的培训。因此目前装配式混凝土结构施工中最大的问题是技术工人的缺乏,施工单位的施工组织计划还未能适应生产方式的较大变化,因此,许多装配式混凝土结构的施工现场仍处于粗放生产的状况,精细程度不足,质量不能得到保障。这一现象必须加以纠正。

  国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231-2016及行业标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014都提及了装配式混凝土结构的施工,北京市地方标准《装配式混凝土结构施工及质量验收规程》DB11/T1030-2013等也都给出详细的规定。随着装配式混凝土结构施工的进步,此方面的内容,还需尽快完善和补充。

  施工工序在装配式混凝土结构的施工中非常重要。国内对这方面的要求还不够严格,一是前期的设计或是深化设计未能全面考虑施工操作的流程,,二是现场工人对以安装到位为原则的施工方法,还缺乏工序控制的思维。

  预制外墙板的接缝及门窗洞口是易发生渗漏的部位,是防水的关键部位。目前国内外墙板的接缝防水薄弱部位主要采用结构防水、材料防水和构造防水相结合的做法。

  1.采用预制夹心保温墙板的剪力墙结构,内叶承重墙板之间竖向缝一般采用结构抗震要求的边缘构件,设置预留钢筋,并后浇混凝土,形成了结构防水。同时,外叶墙板及保温层外伸,作为竖向后浇混凝土的外模板,所形成的缝需再进行保温及防水处理,形成了构造防水和材料防水。剪力墙水平缝处的防水概念与垂直缝类同,水平缝处设置后浇带或后浇圈梁,并通过套筒灌浆技术实现上下墙体的连接,形成了结构防水。外叶墙板上下均做企口构造,并对接缝进行保温及防水处理;竖缝及水平缝间,均填塞背衬材料后采用密封胶封堵。在保证施工质量的前提下,目前外墙板的防水效果良好。

  2.中国香港地区不考虑抗震设防要求,因此高层住宅中一般外围护墙体采用预制非承重构件,与现浇的承重部分通过联系钢筋结合为整体,预制外墙板均无保温,窗在工厂预装,较好的解决了渗水问题。外墙板缝均采用结构防水、墙板下方做有披水构造防水,不再用防水材料处理。

  3.台湾润泰采用预制框架结构,主要采用预制柱、叠合梁、叠合板、外墙挂板等构件。因为是预制外墙挂板,因此对防水材料变形能力的要求较高,除了主要对三个部位进行防水(建筑主体防水、板面涂料防水、快乐十分缝嵌胶条防水)特别采用了关节式防水和导水排水方式,在预制板周边加设一条韧带加强,有效抵抗变位,通过现场预制构件拼接实现二道防水。导水排水是连接竖向缝在下方每隔几层做断水及排水口,防水效果理想。

  装配式建筑要求技术集成化,对于预制构件来说,其集成的技术越多,后续的施工环节越容易,这也是预制构件发展的一个方向。

  中国香港今年对整体卫生间有深入的研究,目前已发展到第四代。整体卫生间一次安装到位,内墙面瓷砖可在工厂预贴,洁具也可以在工厂预设,但为了减少运输、施工阶段的破损也常在施工完成之后安装。上下水管均布置在墙外。卫生间一侧设置粗糙面与承重墙体现浇在一起,卫生间墙体非常重,其自重荷载由本层承受。

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