范文一:预制装配式混凝土结构
预制装配式混凝土结构
【摘要】本文从预制装配式混凝土结构的特点、预制装配式混凝土结构的发展、预制装配式混凝土结构在住宅建筑中的应用等方面进行了阐述,说明了住宅产业化是住宅建设领域里前所未有的巨大变革。 m 【关键词】预制装配式混凝土结构(PC)、预制混凝土构件、住宅建筑、住宅产业化、工业化 中图分类号: TU37 文献标识码: A 预制装配式混凝土结构(简称PC)(PrefabricatedConcrete 缩写),其工艺是以预制混凝土构件为主要构件,经装配、连接,结合部分现浇而形成的混凝土结构。PC工程在当今世界建筑领域中,作为新兴的绿色环保节能型建筑在海外得到较普遍运用。 一、预制装配式混凝土结构的特点 现浇混凝土结构体系施工,从搭脚手架、支模、扎筋、到混凝土浇筑,多数工作由手工劳动完成。现浇混凝土结构现场施工存在着:噪声扰民,粉尘污染;模板周转材料消耗大;施工人员多,手工劳动多,劳动强度大,且熟练程度要求较高;施工速度慢,建设周期长,受自然条件影响大;混凝土外观及内在质量控制难;现场的建筑材料浪费严重等缺陷。预制装配式混凝土结构技术与传统建造方式相比,具有以下优点: 1、可以用各种轻质隔墙分割室内平面,房间布置可以灵活多变。 2、施工方便,模板和现浇混凝土作业很少,预制楼板无需支撑,叠合楼板模板很少。采用预制及半预制形式,现场湿作业大大减少,有利于环境保护和减少施工扰民,更可以减少材料和能源浪费。 3、建造速度快,对周围生活工作影响小。 4、建筑的尺寸符合模数,建筑构件较标准,具有较大的适应性。预制构件表面平整、外观好、尺寸准确、并且能将保温、隔热、水电管线布置等多方面功能要求结合起来,有良好的技术经济效益。 5、预制结构工期短,投资回收快。由于减少了现浇结构的支模、拆模和混凝土养护等时间,施工速度大大加快,缩短了投资回收周期,减少了整体成本投入,具有明显的经济效益。 二、预制装配式混凝土结构的发展 装配式钢筋混凝土结构是我国建筑结构发展的重要方向之一,它有利于我国建筑工业化的发展,提高生产效率节约能源,发展绿色环保建筑,并且有利于提高和保证建筑工程质量。同时,装配式结构可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序,从而减少进场的工程机械种类和数量,消除工序衔接的停闲时间,实现立体交叉作业,减少施工人员,从而提高工效、降低物料消耗、减少环境污染,为绿色施工提供保障。另外,装配式结构在较大程度上减少建筑垃圾 ,如废钢筋、废铁丝、废竹木材、废弃混凝土等。 在二十世纪末期,预制装配式混凝土结构已经广泛应用于工业与民用建筑、桥梁道路、水工建筑、大型容器等工程结构领域,发挥着不可替代的作用,预制混凝土结构已经在全世界普及。 三、预制装配式混凝土结构在住宅建筑中的应用 住宅结构体系是住宅建筑中的支撑体部分。住宅结构形式决定了住宅的建筑材料、施工技术和建造方式;结构类型的选择直接关系到住宅的经济性和适用性;结构质量直接影响到住宅的安全性和耐久性。因此,住宅结构体系是住宅建筑中非常重要的部分。预制装配式混凝土结构,是今后住宅产业发展的方向,是改变传统住宅建造方式的关键技术和有效途径。预制混凝土结构是把组成建筑结构的构件,通过相应的专业工厂生产预制,运输到现场,有专业的安装工人现场装配成整体结构。主要优势在于:把大量的构件生产工序转移到工厂制作,从而节省大量的人力、物力并可以大幅度提高构件、房屋的精度和质量,减少现场湿作业,简化施工工序,与传统工艺相比,大大缩短了施工工期。其主要结构形式有:预制装配式剪力墙(大板)结构、预制装配式框架结构、内浇外挂结构。 住宅产业是发展循环经济、建设资源节约型社会的重要领域,必须通过技术创新,大力发展预制装配式混凝土结构技术,走新型工业化的发展道路,转变当前粗放型的住宅建造方式,采用现代工业化的生产手段建造住宅,才能达到住宅建设的高效率、环境负荷低的目标,实现住宅的高质量、高品质、全寿命。住宅产业化是住宅建设领域里前所未有的巨大变革,可以优化资源配置,减少中间环节,提高住宅建设的劳动生产率,可以加速提高住宅建设的速度和质量,相对降低住宅的生产成本,有利于带动经济全面快速发展,它的实现必将彻底改变住宅产业的面貌,对住宅产
业的相关行业以及整个国民经济发展产生深远的影响。
范文二:预制装配式混凝土结构体系
一、预制构件加工
当前建筑工程队预制墙板的外观质量及其外形尺寸的要求都相当高,要求墙板的外表务必应该保持光洁平整的状态,不能出现任何的疏松、蜂窝等现象。这也就要求预制构件模板在充分保障适宜的强度和刚度的前提之下,不仅要具备整体稳定性,还应该具备较高程度的表面光洁度。普通的构建模板往往选用的是定型钢模板,如是部分模具需要一模多用的时候,可以将模具的外包尺寸设计成能够随意调节的形式。但是通常情况下,仅是在两种构件的外形一样,而宽度或者长度不一样的时候,为了节省模具数量才会采取的方法。另外,墙板的配置应该选用平躺结构,为了促使墙板外露部分能够保持光洁平整的状态,墙板的正面、侧面应该统统和模板紧贴成型。
在预制墙板内部设置的那些连接件就是被俗称为预埋件。通常情况下,PC墙板的预埋件种类较为丰富多彩,主要有墙板之间、墙板和横梁、墙板和柱之间之间连接的连接件,在安装的时候调整墙板上下高度以及垂直度的连接件和临时稳固的连接件,相应设备预留孔与部分预埋之间的电器线路等等部件。在施工过程中,务必应该将连接件、预留孔、线路部件在预制墙板中进行精确的定位作业。 对于那些能够与模板面直接接触的预埋件,其固定定位应该选用在模板上打孔并用螺栓在构建外部进行精确定位的方法,待混凝土成型之后再将固定螺栓拆除。对于那些没有与模板面直接接触的预埋件,其固定定位应该选用定位架来定位。另外,混凝土的浇筑振捣作业应该尽量细致,万万不能出现漏振的现象,在进行浇筑作业之前,施工人员应该仔细检查相应的模具、支架以及已经安装完成的钢筋和埋件。
二、预制构件的运输与吊装
在进行预制构件的运输以及临时堆放工作的时候,施工人员务必应该严格根据预制构件的实际外形尺寸来科学合理地设计钢支架,这里的支架一定要具备适宜的刚度,以此来确保运输和堆放预制构建的时候不会发生变形现象,另外,为了避免预制构建在储藏过程当中发生损坏情况,构建和钢支架的接触点应该设置枕木。
在施工现场进行吊装作业的时候,施工人员应该充分地考虑到构件的重量以及吊运的距离长短,根据具体的起重力矩来挑选适宜的塔式起重机,另外,每层预制构件务必要按照顺序进行吊装。构件的吊装作业是需要使用专业的起吊工具的,当前在施工过程中应用得最为广泛的起吊工具是吊点可调式横吊梁,这种起吊工具较为新颖,并且较为实用,它能够依据不同的起吊预制构件来调整吊点的具体位置,从而保证塔吊吊钩与构件中心保持竖向一致,进而防止在吊装过程中出现预制板块倾斜的现象,以便构件准确就位。需要注意的是,吊点往往是选用在预制板内预埋吊环、接驳器、鬼抓等形式,在挑选钢丝绳的时候,应该依据每次起吊的最重预制构件的重量来挑选。
三、预制构件的调节和固定
当前预制装配式混凝土结构对施工过程中的各板块安装的精度都有相当严格的标准要求,但是仅仅依靠焊接、螺栓固定这些简单的方法来连接低精度主体和高精度预制混凝土墙板是万万达不到精度要求的。因此,在施工过程中,施工人员在完成预制构件的吊装工作之后,应该仔细调节构件的水平、进出、垂直度等等,以此来保障预制构件在拼装完成之后的立面保持一定的平整光洁度,特别是对于那些复合保温外墙板、面砖饰面墙板等外立面无抹灰的构件,更是应该重视相应的调节工作。
经过大量实践的摸索与改进,调节器具从原来的千斤顶、撬棒等简单工具逐渐地脱变为斜向撑杆和竖向固定调节角铁结合的调节装置,这种调节装置不仅能够有效发挥预制构件的调节作用,还能够把预制构件紧紧固定,但是它的操作较为繁琐,并且调节的精确度较低,现如今已经开始濒临被淘汰的边缘。当前较为理想的高精度调节固定装置,是由三个方向的调节设备以及预埋件组成的,其中调节设备主要包括了标高控制螺栓、斜向调节螺杆、水平调节螺杆。 施工过程中,可以在构件两侧的底部分别设置一道可调节水平拉杆以及标高控制螺杆,调节螺杆的高度能够有效地控制构件的标高,对水平拉杆进行旋转便能够合理推拉构件底部,进而发挥板块进出调节的效果。在构件的两侧中部各自设置一道可调节斜拉杆,并且拉杆的后端应该固定在结构楼板之上。对斜向拉杆进行旋转作业的时候,便能够对构件顶部发挥推拉作用,进而起到调节板块垂直度的效果。
高精度的组合调节装置能够有效地实现三个方向的调节目标,调节的精度往往都是利用螺纹进行控制的,操作比较便捷,有利于施工人员进行现场操作,而且高精度的调节装置的加工费用成本较低,所以很大程度上降低工程的施工成本费用。
四、与现浇混凝土浇筑连接
通常情况下,在完成预制外墙构件的调节和固定作业之后,才能开展现浇结构模板的支设和钢筋绑扎作业。在绑扎钢筋的时候,施工人员应该将预制墙板板片上面预留钢筋等锚入现浇的主体结构内,通常锚入长度应该与抗震锚固长度的要求相一致。
在现浇结构混凝土浇捣过程中,为了有效地降低所产生的震动、侧压力等对预制构件的影响,防止预制构件发生位移以及变形的现象,施工人员应该适宜地减缓混凝土的浇筑速度。如果是选用固定泵进行浇筑作业,那么预制构件的固定杆应该尽量避开固定泵管的支撑系统。另外,在浇筑混凝土的过程中应该有专人进行监测工作。
结语
总而言之,预制装配式混凝土结构就是将外墙板等构件进行现代工厂化生产之后,运输到施工现场进行组装作业,主体受力结构梁、柱、剪力墙选用现浇形式。在预制墙板板片上面预先留有钢筋,然后将这些预留钢筋与建筑物主体结构的钢筋混凝土浇筑连接,以此来合二为一,形成一体,保证结构安全可靠。由此可见,若是想要保证预制装配式混凝土结构工程的高质量水平,就务必应该控制好施工过程中各个连接点以及安装精度。本文从预制装配式混凝土结构四大施工步骤着手来较为详细地解析了预制装配式混凝土结构施工精度的控制问题,以此希望我国预制装配式混凝土结构施工精度能够得到有效的控制,进而保证建筑工程的高质量水平。
范文三:预制装配式混凝土结构研究
本刊专题
预制装配式混凝土结构研究
黄小坤 田春雨
摘 要:对国内预制装配式混凝土结构的研究现状进行了总结,包括常见的预制装配式框架结构、剪力墙结构的研究以及构件连接构造研究;对我国的预制混凝土结构的研究及应用前景进行展望。
关键词:预制装配式混凝土结构;结构体系; 框架结构;剪力墙结构;连接构造
1、概述
近年来,中国每年竣工的城乡建筑总面积约20亿m2,其中城镇住宅超过6亿m2,是当今世界最大的建筑市场。长期以来,我国混凝土建筑主要采用现场施工的传统生产方式,工业化程度低、设计建造粗放、建筑材料损耗及建筑垃圾量大、建筑质量不稳定、建筑全寿命周期能耗高,与国家的节能、环保政策不匹配。
我国预制混凝土结构研究和应用始于20世纪50年代,直到20世纪80年代,在工业与民用建筑中一直有着比较广泛的应用。在20世纪90年代以后,由于种种原因,预制混凝土结构的应用尤其是在民用建筑中的应用逐渐减少,迎来了一个相对低潮阶段。随着国民经济的持续快速发展、节能环保要求的提高、劳动力成本的不断增长,近十年来,我国在装配式混凝土建筑方面的研究逐渐升温,多家单位开展了部分技术研究,并在万科企业股份有限公司、南通建筑工程总承包有限公司、上海瑞安集团等开发的项目中得到了一定规模的示范和应用。采用预制装配式混凝土结构,可以有效节约资源和能源,提高材料
在实现建筑节能和结构性能方面的效率,减少现场施工对场地等环境条件的要求,减少建筑垃圾和对环境的不良影响,提高建筑功能和结构性能,有效实现“四节一环保”的绿色发展要求,实现低能耗、低排放的建造过程,促进我国建筑业的整体发展,实现预定的节能、减排目标。
目前,我国所发展的预制装配式混凝土结构,在建筑设计、构件生产、安装施工及结构受力模型、构件连接构造等方面均优于我国20世纪七、八十年代发展的传统装配式建筑结构,在建筑外观质量、节能效果、综合经济效益等多方面具有接近于、等同于或优于现浇混凝土结构的性能。
本文主要对预制装配式混凝土结构的研究现状进行总结,对其中的关键技术问题进行阐述,并对研究和应用的前景进行展望。
2、预制装配式混凝土结构体系
2.1 结构体系分类
我国20世纪七、八十年代采用的预制装配式混凝土结构主要是装配式大板住宅体系,以及预制圆孔板、大型屋面板、槽形板等预制构件的应用。由于在构件生产、安装施工及结构受力模型、构件连接方式等方面存在的问题,这些结构在抗震安全性、建筑物理性能、建筑功能等方面不同程度地存在着一些问题,在20世纪90年代已经逐渐地被淘汰。
目前所发展的预制装配式混凝土结构,应该是完全满足现行国家标准
作者:中国建筑科学研究院研究员 建筑结构研究所副总工程师
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本刊专题
(包括抗震规范)的要求,甚至比现浇结构具有更好的安全性、适用性和耐久性的结构体系。从国内外的研究和应用经验来看,可采用预制装配式框架结构、预制装配式剪力墙结构、预制装配式框架-现浇剪力墙(核心筒)结构体系。结构中承重构件可以全部为预制构件或者预制与现浇构件相结合。其中,预制装配式剪力墙结构可以分为全预制剪力墙结构、部分预制剪力墙结构和适当降低结构性能要求的多层剪力墙结构(以下简称为预制装配式大板结构)。
预制装配式框架结构及预制装配式框架-现浇剪力墙(核心筒)结构中的框架,梁、柱全部采用预制构件,承重构件之间的节点、拼缝连接均按照等同现浇结构要求进行设计和施工。该结构体系具有和现浇结构等同的性能,结构的适用高度、抗震等级与设计方法与现浇结构基本相同。预制装配式框架结构可以结合预制外挂墙板应用,实现主要结构接近100%的预制化率,尽量减少现场的湿作业。
部分预制剪力墙结构主要指内墙现浇、外墙预制的结构,该结构目前在北京万科的工程中已经示范应用。由于内墙现浇,结构性能和现浇结构类似,适用高度较大、适用性好;采用预制外墙可以与保温、饰面、防水、门窗、阳台等一体化预制,充分发挥预制结构的优势。该体系的适用高度可参照现行现浇结构的有关标准并适当降低,是目前阶段较为实用的一种结构体系。
全预制剪力墙结构指全部剪力墙采用预制构件拼装装配。预制墙体之间的拼缝基本等同于现浇结构或者略低于现浇结构,需要通过设计计算满足拼缝的承载力、变形要求,并在整体结构分析中考虑拼缝的影响。该结构体系的预制化率高,但拼缝的连接构造比较复杂、施工难度较大,难以保证完全等同于现浇剪力墙结构,目前的研究和工程实践还不充分,在地震区的推广应用还需要进一步的研究
工作。
以上两种结构体系中,可以采用整块预制墙板,也可以采用预制叠合墙板;在抗震设防地区应优先采用预制叠合板。
参照日本和我国上世纪的经验,结合我国城镇化及新农村建设的需求,可发展一种新型的多层预制装配剪力墙结构体系即预制装配式大板建筑体系。该结构体系主要用于6层以下的建筑,预制墙板之间的拼缝构造可不按照等同现浇要求,只连接部分钢筋,施工简单,速度快,适用于各地区大量的多层住宅建设。当然,这种结构体系尚需要进一步的研究、总结和完善。
2.2 结构布置要求
与现浇结构相比,预制装配式结构的平面布置宜更加规则、均匀,并应具有良好的整体性。平面长宽比不宜过大,局部突出或凹入部分的尺度也不宜过大。结构竖向布置宜规
则、均匀,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力竖向突变,承重构件宜上下对齐,结构侧向刚度宜下大上小。结构相关预制构件(柱、梁、墙、板)的划分,应遵循受力合理、连接简单、施工方便、少规格、多组合,能组装成形式多样的结构系列原则。
结构也可与现浇剪力墙或者核心筒组成框架-剪力墙结构或框架-核心筒结构。结构体系中,梁、柱宜采用简单的“一”字型预制构件,便于生产、运输及安装,梁、柱预制构件在节点区拼接成等同于现浇的整体。
该结构体系的关键技术主要有以下几点:
1、框架梁柱节点的设计及构造装配式结构中预制构件之间或者预制构件与现浇构件之间存在节点或接缝,当采取可靠的构造措施及施工方法保证这些节点或接缝的承载力、刚度和延性不低于现浇结构,使装配整体式结构的整体性能与现浇混凝土结构基本相同时,可将预制装配式结构称为等同现浇混凝土结构,并采用与现浇结构相同的方法进行设计设
3、预制装配式框架结构的研究
3.1 关键技术
预制装配式框架结构,是指柱全部采用预制构件、梁采用叠合梁、楼板采用预制叠合楼板的结构体系。该
计。对于预制装配式框架结构,应通过保证梁柱节点的性能使其与现浇结构等同;否则,结构设计分析方法将变得非常复杂,难以在设计单位推广应用,成为制约应用的最大问题。
梁柱节点的连接可分为干式连接和湿式连接。采用干式连接法,可能实现承载力及刚度与现浇结构类似,但是其延性及恢复力性能难以与现浇节点等同,因此不能应用于等同现浇的预制框架结构中;采用湿式连接,即节点区主筋及构造加强钢筋全部连接,节点区采用后浇混凝土及灌浆材料将预制构件连为整体,才可能实现与现浇节点性能的等同。
2、构件的新型配筋设计技术研发
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高强及大直径钢筋的应用将减少构件中配筋数量,进而简化节点及拼缝处的连接构造,降低施工难度,加快施工进度,对促进预制装配式结构的推广应用具有重要意义。
3、结构体系的抗震性能研究
新型预制装配式结构体系在国外(如日本)已有成功应用经验,但在国内地震区基本没有应用经验,更没有经过强震的考验;而且由于预制板等构件在历次地震中有不佳的安全性表现,使国内学术界及工程界对预制装配混凝土结构的抗震安全性产生一定的担忧,也制约了该结构体系的推广应用。因此,需要对结构整体的抗震安全性进行充分的试验研究及理论分析,提出适宜的抗震设计方法及抗震构造措施。
图1 预制装配式框架结构系列试验研究
(b) 结合面抗剪试验研究
3.2 研究进展
目前,中国建筑科学研究院、同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学等单位均进行过预制装配式框架结构的研究。
中国建筑科学研究院与万科企业股份有限公司合作,对预制框架结构的套筒浆锚连接技术、梁端摩擦剪机理、预制拼接叠合梁、预制拼装柱、预制拼装梁柱节点、预制叠合板进行了比较系统的试验研究(图1)。
以上试验中,所采用的构件及节点设计技术主要基于日本前田建设公司所采用的装配式框架结构技术。所有试验均采用足尺试件,试件中柱的截面尺寸为600mm×600mm ̄800mm×800mm,梁截面尺寸为350mm×600mm,板厚为预制层70mm+现浇层70mm。通过试验研究,初步总结了预制装配式框架结构的构件及节点受力性能、设计技术及构造要求。试验结果表明,梁柱节点可以基本实现等同现浇结构的要求,但在施工技术、构造措施上还需要进行进一步的研究,以适应国内规范及现阶段施工技术水平等的要求。
同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学等单位也做出了重要的研究成果,为预制装配式框架结构技术的发展和应用提供了技术基础,不再赘述。
4 预制装配式剪力墙结构的研究
4.1 关键技术
预制装配式剪力墙结构的关键结构技术主要有以下几点:
1、结构体系的研究
预制装配式剪力墙结构是我国目前住宅的主要结构形式,其结构体系的研究应紧密结合住宅产业化的要求,吸收国外装配结构的先进理念,在现有研究的基础上,完善预制装配式混凝土剪力墙结构体系,包括外部叠合现浇墙和内部部分现浇剪力墙、外部挂板和轻质填充墙体系以及全预制装配或大部分预制装配剪力墙结构体系,简化连接的多层预制装配式大板结构体系,研究预制工厂加工的墙体单元率与墙体连接部位现浇率的合适比例关系,为装配剪力墙结构体系的发展提供技术支撑。
2、预制墙片节点及接缝连接设计技术研究
与装配式框架结构相比,装配
式剪力墙结构中存在更大量的水平接
(c) 预制拼装柱研究
(d) 预制拼装叠合梁研究
(a)预制拼装梁柱节点研究 (e) 预制拼装叠合板研究
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缝、竖向接缝,这些接缝的受力性能直接决定结构的整体性能。接缝的设计方法、构造要求、施工工法都需要进行系统的研究。
3、装配式混凝土剪力墙结构体系的抗震性能研究
在节点及接缝研究的基础上,对装配式剪力墙结构的整体抗震性能进行研究。结合大比例剪力墙(包括短肢剪力墙)模型、装配式剪力墙空间结构模型试验与理论分析、计算机仿真模拟,研究基于新型装配式剪力墙结构的整体破坏机制、承载能力、刚度退化、变形恢复能力等抗震性能;开展新型装配式住宅结构体系结构足尺装配单元墙体和节点模型、带楼板的剪力墙平面模型的性能试验研究,验证新型装配式住宅结构体系的单元和局部承载能力、变形能力和抗震性能。研究适用于新型装配式剪力墙结构的填充墙体单元的耗能减震技术;基于大比例结构模型的拟动力试验,研究主体构件与填充墙体连接节点的耗能减震设置方案、实施效果和改进措施;针对新型预制装配式结构体系的特点,研究其减震设计方法。
4、多层预制装配式大板结构体系研究
预制装配式大板结构体系主要用于6层以下的住宅建筑。预制墙板之间的拼缝构造可不按照等同现浇要求,进行简化。这种结构体系类似于以前的装配式大板建筑,但是构造上有所区别,施工更简单,安全性、实用性和建筑物理性更好。需要对这种结构体系的连接构造、结构性能进行系统的试验研究和理论分析,确定其设计方法和适用范围。
多成果,并编制了部分地方标准,在万科集团、南通建筑工程总承包有限公司、上海瑞安集团、黑龙江宇辉集团等的开发项目中开展了部分工程应用,不再赘述。
5、预制装配式结构的连接设计
5.1 一般要求
预制装配式混凝土结构依靠节点及拼缝将预制构件连接成为整体。连接节点的选型和设计应注重概念设计,并通过合理的连接节点与构造,保证构件的连续性和结构的整体稳固性,使整个结构具有必要的承载能力、刚性和延性,以及良好的抗风、抗震和抗偶然荷载的能力,避免结构体系因偶然因素出现连续倒塌。
节点和连接应同时满足使用阶段和施工阶段的承载力、稳定性和变形的要求;在保证结构整体受力性能的前提下,应力求连接构造简单、传力直接、受力明确;所有构件承受的荷载和作用,应有可靠的传向基础的连续传递路径。 承重结构中节点和连接的承载能力和延性不宜低于同类现浇结构,亦不宜低于预制构件本身,应满足“强剪弱弯,更强节点”的设计理念;预制构件的连接部位应满足耐久性和防火、防水及可操作性等要求。
(a) 5层1/2缩尺L型大板剪力墙结构振动台
试验研究(中国建筑科学研究院)
(b) 叠合板式钢筋混凝土剪力墙试验研究(合肥工业大学)
5.2 连接的传力机理及承载力设计
节点、接缝压力可通过后浇混凝土或灌浆或座浆直接传递;拉力应由各式连接筋、预埋焊接件传递。不同的接缝具有不同的剪力传递途径:
1、对于剪力墙竖缝剪力,弹性阶段(裂缝前),主要靠界面粘结强度及混凝土键槽或者粗糙面的抗剪强度传递,弹塑性阶段(开裂后),主要为连接筋、销键等传递。当混凝土界面的粘结强度高于构件本身混凝土的抗拉、抗剪强度时,可视为等同于现浇混凝土,新旧混凝土可直接参与剪力传递。
2、剪力墙水平接缝及框架柱接
4.2 研究进展
国内已有中国建筑科学研究院、清华大学、东南大学、哈尔滨工业大学、合肥工业大学、安徽建筑工业学院等多家单位开展了预制剪力墙的部分技术研究(图2)。通过试验研究,在结构体系的连接构造、抗震性能、设计方法、施工工法等方面取得了很
(c)预制拼装剪力墙试验研究(清华大学)
图2 预制剪力墙结构试验研究
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图3 钢筋套筒灌浆连接试验研究
头,轴压应力和弯矩产生的压应力的静摩擦力,是主要的剪力传递方式,连接筋、销键是保证节点、接缝具有较高剩余抗剪强度和延性的关键要素。
3、框架梁、连系梁接头,主要靠界面粘结强度及混凝土键槽或者粗糙面的抗剪强度、销键、连接筋及弯矩压应力的静摩擦力共同传递剪力。
对于装配式混凝土结构节点、接缝,应进行受剪承载力计算。当节点、接缝灌缝材料(如结构胶)的抗压强度、粘结抗拉强度、粘结抗剪强度均高于预制构件本身混凝土的抗压、抗拉及抗剪强度时,节点、接缝配筋又高于构件配筋时,可不进行节点、接缝连接的受剪承载力计算,只需按常规要求验算构件本身斜截面受剪承载力即可。
装配式混凝土结构节点、接缝受压、受拉及受弯承载力,可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的相应规定计算,其中节点、接缝混凝土等效抗压强度,可取实际参与工作的构件和后浇混凝土中的较低值。当节点、接缝所配钢筋及后浇混凝土强度高于构件,且符合构造规定时,可不必进行节点、接缝的受压、受拉及受弯承载力计算。
浇混凝土中;剪力墙水平接缝及框架柱接头,钢筋宜采用套筒浆锚连接或者间接搭接;框架梁接头与框架梁柱节点处,水平钢筋宜采用机械连接或者焊接。
连接节点应采取可靠的防腐蚀措施,其耐久性应满足工程设计年限的要求。所有外露金属件,包括连接件和预埋件的设计均应考虑环境类别的影响,并进行防腐防锈处理;有防火要求时应采取可靠的防火措施。
1、套筒灌浆连接
采用套筒灌浆连接时,套筒抗拉承载力应不小于连接筋抗拉承载力;套筒长度由砂浆与连接筋的握裹能力而定,要求握裹承载力不小于连接筋抗拉承载力。套筒浆锚连接钢筋可不另设,由下柱或者墙片的纵向受力筋直接外伸形成。套筒净距不宜小于25mm。连接筋与套筒位置应完全对应,误差不得大于2mm。连接筋插入套筒后压力灌浆,待浆液充满全部套筒后,停止灌浆,静养1 ̄2天即可。
中国建筑科学研究院对日本东京钢铁厂的套筒及配套高强砂浆、台湾产的套筒及砂浆进行了套筒灌浆连接的试验研究(图3)。研究结果表明,套筒灌浆连接技术可以满足钢筋连接的要求。进口的套筒需要进行适当的改造并国产化,以更适应国内钢筋的构造,目前北京万科公司在这方面已进行了富有成效的工作。
2、搭接连接
采用间接搭接时,连接筋的有
效锚固长度,非抗震设计时不应小于25d,抗震设计时不应小于30d;锚浆孔的边距不应小于5d,净距不应小于(30+d)mm,孔深应比锚固长度长50mm;此处d为连接筋直筋。连接筋位置与锚孔中心对齐,误差不大于2mm。在锚固区,锚孔及纵筋周围宜设置螺旋箍筋。连接筋插入锚孔后采用压力灌浆,待浆液充满全部锚孔后,停止灌浆,静养1 ̄2天。
3、焊接连接
预制装配式混凝土结构中,钢筋的焊接连接是不可避免的,主要是对框架梁等水平结构构件。采用焊接连接时,应深入研究钢筋焊接质量的检测技术、设备和方法,还应进一步研究大直径钢筋的焊接技术。
6、展望
虽然目前关于预制装配式混凝土结构的研究和应用已经取得了一定的进展,但是应用中还存在关键技术不完备、不系统,缺乏支撑规模化应用的集成技术及技术标准,规模化推广受到很大限制。
为了更好地进行这方面的工作,目前中国建筑科学研究院牵头正在组织申报国家“十二五”科技支撑计划项目,主要针对框架结构及剪力墙结构两种结构体系的关键技术进行比较系统的研究工作,并结合构配件生产技术及安装施工工艺、技术经济政策的研究,进行预制混凝土建筑的技术集成与示范应用,实现以改变房屋建造方式为主题,以提高工程质量、缩短工期、减少资源浪费和环境污染为目标,推动新型预制装配式建筑体系在我国的推广应用,加快建筑生产的
工业化、产业化发展进程。
5.3 连接的构造要求
装配式结构中,节点及接缝处的钢筋连接宜采用机械连接、套筒浆锚连接及焊接连接,也可采用间接搭接。剪力墙竖缝处,钢筋一般锚入现
32/ 2010.09
范文四:浅谈预制装配式混凝土结构
浅谈预制装配式混凝土结构
杨信,石建光5 (厦门大学建筑与土木工程学院土木工程系) 摘要:建国初到七十年代,我国预制装配式混凝土结构一直蓬勃发展。然而在唐山大地震中,预制装配式混凝土结构大量倒塌,人们认为其抗震性能存在缺陷,因此其发展一度陷入停滞。研究表明,若预制装配式混凝土结构的构件与节点设计施工质量有保障,则能保证其具有良好的抗震性能。本文介绍了预制装配式混凝土结构的优点、发展历程、在历次大地震中的表现、技术方面的创新,并提出在我国预制装配式混凝土结构的发展建议。
关键词:预制装配式混凝土结构;地震;抗震性能;新型抗震技术
中图分类号:TU375.4
10
On the prefabricated concrete structures
15 Yang Xin, Shi Jianguang
(Civil Engineering Department of Architecture and Civil Engineering,Xiamen University) Abstract: The founding of the early seventies, our prefabricated concrete structure has been booming. However, in the Tangshan earthquake, a large number of prefabricated concrete structures collapse, people think its flawed seismic performance, so its development was stalled. Research shows that if the prefabricated concrete elements and structures design and construction quality guaranteed node, is able to ensure that it has a good seismic performance. This article describes the advantages of prefabricated concrete structures, the development process, in the previous earthquake performance, technology innovation, and development proposals put forward prefabricated concrete structure in our country.
Key words: prefabricated concrete structures;Earthquake;Seismic performance;The new seismic technology
20 25
0 引言
随着国民经济的发展,人民生活水平不断提升,对住宅的性能、质量和环境的要求日益30 提高。同时,住宅的现浇建设方式与我国低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念已不
相适应。目前,我国迫切需要解决住宅建设中高能耗、高污染、高投资等问题,所以我国发展改革委住房城乡建设部2013年1月1日颁布《绿色建筑行动方案》。其中明确提到推广适合工业化生产的预制装配式混凝土结构、钢结构等建筑体系,加快发展建设工程的预制和装配技术,提高建筑工业化技术集成水平。预制装配式混凝土结构具有能源消耗少、经济效益35 高、建造工期短、绿色环保、安全高效、省人省力等优点,完全符合低碳、节能、绿色、生
态和可持续发展等理念。
虽然预制装配式混凝土结构拥有许多优点,但是由于其发展经历过挫折,因此人民百姓与业内人士不信任其安全性能。然而诸多工程实例与研究表明,预制装配式混凝土结构的安全性能不比现浇混凝土结构逊色。一方面,万科、中南等企业付诸行动,建造研究基地与试40 验楼盘,证明预制装配式混凝土结构的可行性~。另一方面,我国地方省市陆续出台预制
装配式混凝土结构的技术规范,完善设计与施工管理~。宣传普及预制装配式混凝土结构作者简介:杨信(1990-),男,硕士研究生,主要研究结构工程方向
通信联系人:石建光,男,教授、硕士生导师、一级注册结构工程师、国家注册监理工程师。出生于1962年,清华大学土木工程系硕士毕业,曾作为国家公派高级访问学者在日本德岛大学开展合作研究。从事钢筋混凝土结构塑性性能和设计方法及动力反应分析研究. E-mail: jgshi798@xmu.edu.cn [47][23][1]
的优点,完善设计、生产、施工、验收等相关规范,让广大人民百姓与业内人士接受预制装 配式混凝土结构,才能为其发展扫清障碍,使其为社会主义发展做出贡献。
1 预制装配式混凝土结构的优势
45 预制装配式混凝土结构可分为装配式混凝土结构与装配整体式混凝土结构。装配式混凝土
结构是由预制混凝土构件或部件通过焊接、螺栓等连接方式装配而成的混凝土结构。装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件通过钢筋或施加预应力的连接并现场浇筑混凝土而形成整体的结构。预制装配式混凝土结构可以充分发挥工厂预制、现场组装的优势,体现出很多优点,如在以下方面:
50 (1) 施工方面
①污染少
由于预制装配式混凝土结构的构件在预制厂标准化生产,因此,可有效地降低施工现场的建筑垃圾、粉尘、噪音,符合绿色施工的要求。
②无需木模
55 当今国内的建筑工地大部分采用现浇结构,采用现浇结构消耗大量木制模板,而预制装
配式混凝土结构在预制厂生产时,由于标准化程度高,用钢模代替木模,显著减少木材的消耗。
③整洁卫生
现浇混凝土结构在现场浇筑、养护混凝土,需要搭建大量的支撑以及脚手架,使得施工60 现场凌乱、危险。而预制装配式混凝土结构在预制厂统一浇筑、养护,达到强度之后,再运
输到现场装配。因此,使用预制施工法无需在现场搭建支撑与脚手架,能够保证现场整洁卫生。
④安全
如今,我们经常会在新闻中看到,某某施工工地发生事故。采用现浇工法进行施工,存65 在多种安全隐患。例如:脚手架、支撑繁多,管理不善,易导致其倒塌;现场养护的混凝土
未达到规定强度而倒塌等。这些事故不仅造成财产损失,甚至会出现人员伤亡等重大事故。而采用预制工法的预制装配式混凝土结构则不会有这方面的安全隐患。
(2) 质量方面
①构件整体性好
70 现浇结构在浇筑较长的柱子时,为了防止混凝土水化热过大,需要分段浇筑,这样会使
得柱子的整体性变差。然而预制混凝土柱在预制厂预制时是水平浇筑的,整根长柱一体成型,能保证构件的整体性。
②混凝土强度有保证
在预制厂中预制的构件,混凝土强度等级一般会高出设计强度等级一个级别,原因在于:75 首先,预制厂在制作构件时,不像现场施工那样,需要将混凝土泵送到较高的楼层,因此预
制厂中混凝土塌落度不需要太高,其中所加的水就相对减少,混凝土强度等级就会比现场浇筑的高;其次,预制厂浇筑完构件后,就将构件进行蒸汽养护,保证混凝土质量,而施工现场养护混凝土即无法提供蒸汽养护的优良条件,又受到天气的影响,养护质量无法与预制厂相比;再次,由于施工管理的纰漏,可能导致现场浇筑时偷工减料等问题的出现。 80 (3) 工期方面
①现场工作量小
[8][8]
应用预制工法施工,制作,养护构件等工作都在预制厂中进行,施工现场进行的工作仅仅是将预制厂预制好的构件进行吊装、装配、节点加固,主体结构成型后进行装修、水电施工等工作,工作量远小于现浇工法施工。
85 ②同步工程效率高
预制工法施工可以做到上下同步施工,当建筑上部结构还在装配构件时,下部结构就可以同时进行装修、水电施工等工作,效率高的甚至可以投入使用。
③无需拆装脚手架与支撑
预制工法施工在施工时一般无需安装脚手架和支撑,这不仅使现场卫生整洁,更重要的90 是省去拆装脚手架和支撑的时间,大大节省了工期。
④不受季节限制
由于预制混凝土构件在预制厂统一标准化生产、养护,仅需运输到施工现场吊装,装配即可,因此季节因素对预制施工法的影响小。
此外,随着预制装配式混凝土结构在住宅产业化中的不断应用,施工技术日益完善,施95 工精度不断提高,误差可控制在2mm以下~。
[910]
2 预制装配式混凝土结构的发展
虽然预制装配式混凝土结构在我国有中央的政策支持与地方的积极发展,但是欧美日本等发达国家关于装配式混凝土结构与装配整体式混凝土结构的发展水平、普及范围、政策法100 律完善程度与技术成熟程度却远高于我国。如今,由于人们对于预制装配式混凝土结构的观
念偏于保守,相应政策法规不完善,技术较西方发达国家还有一定差距等,导致预制装配式混凝土结构在我国土木工程中的应用比重还不高,远不及西方发达国家。目前,发达国家预制混凝土构件在土木工程中的应用比重为:美国35%、俄罗斯50%、欧洲为35%~40%,其中,美国、加拿大的预制预应力混凝土构件在预应力混凝土中占80%以上。目前美国和欧洲的住105 宅产业化程度平均超过50%,日本高达70%以上[11]。
2.1 预制装配式混凝土结构在我国的发展
20世纪50年代,我国借鉴前苏联的经验,在全国范围内推行住宅标准化、工厂化和机械化,发展预制装配式混凝土结构;60年代初,建筑工地大多采用了现场预制钢筋混凝土构件,就地安装;70年代不少框架结构的公用建筑也都采用预制装配式结构,同时在多层住宅工程110 中也大力推广全预制装配式结构,包括内、外墙体都采用钢筋混凝土预制壁板,并且在钢筋
混凝土高层建筑中也开始研制推广~。
建国后,我国预制结构迅猛发展,在许多工程实际中得到应用。但是,由于抗震设计灿在缺陷,构件装配,节点连接在现场施工中存在质量隐患,而这种隐患在结构正常使用时不会轻易暴露,当地震来袭时,质量隐患严重影响了结构的整体性、刚度以及抗震性能。在1976115 年唐山大地震中,大量的预制装配式混凝土结构损坏,倒塌,造成重大人员伤亡与财产损失。
人们对预制装配式混凝土结构产生了信任危机,认为虽然预制结构具有无需在现场施工、工序简单、在工厂养护、施工工期短,节省模板等诸多优点,但是其整体性与抗震性能差,无法抵挡地震的侵害。另外,唐山地震之后现浇混凝土结构迅猛发展,预拌混凝土技术,泵送混凝土技术逐步成熟,使现浇混凝土结构渐渐取代预制混凝土结构,成为实际工程中使用最120 为频繁的结构。 [1213]
2.2 预制装配式混凝土结构发展陷入困境的原因
(1) 建筑高度、结构形式、建筑功能要求等方面局限性较大。
(2) 受到当时的经济条件制约,生产设备、吊装机械和运输工具较为落后,无法满足工
艺的要求,运输道路狭窄,不利于大型构件的运输。
125 (3) 受技术水平的局限,结构及构件连接处处理不善,易造成漏水、开裂,影响正常使
用,在地震来临时,易遭到破坏。
(4) 节点构造复杂,受力可靠性差,唐山大地震中,大量预制装配式混凝土结构遭到破
坏,人们对预制混凝土楼板的应用更加保守。
(5) 改革开放后,大量未经过专门技术训练的农民工涌入城市,大部分进入了建筑工地,130 从事现浇混凝土结构现场施工,使得有一定技术难度的预制装配式混凝土结构发展
陷入停滞[13]。
(6) 由于预拌混凝土及泵送等技术的持续发展,充分体现了工厂化、专业化水平的提高,
弥补了现浇钢筋混凝土结构技术方面的缺陷,其技术在诸多工程实践中得以进步与完善,现浇钢筋混凝土结构逐渐取代了预制装配式混凝土结构。
135 3 预制装配式混凝土结构在历次地震中的表现
3.1 预制装配式混凝土结构在唐山大地震中的表现
汶川地震的震级大,烈度高,超过了许多建筑的抗震设防烈度,因此,许多建筑无法抵御地震的打击而破坏倒塌了,尤其是70、80年代按照旧规范设计的建筑。在所调查预制装配式混凝土结构建筑的地震损伤主要表现在节点区混凝土破坏、柱钢筋局部屈曲、填充墙开裂、140 隔墙倒塌、附属部件倒塌等,其中,非承重墙的破坏较为严重[14~15]。
在汶川地震中,预制桥梁表现出了良好的工作性能,抵御了地震的侵袭,在抗震救灾工作中保证了命线的畅通。原因是桥梁作为重要的建筑,在设计时格外严谨,抗震设防烈度较一般建筑高,而且施工质量有保障。
3.2 预制装配式混凝土结构在汶川地震中的表现
145 由于唐山大地震震级大,烈度高,再加上当时技术落后,所建造的房屋抗震性能差,因
此不论是现浇混凝土结构还是预制装配式混凝土结构,都遭到了毁灭性的破坏。唐山大地震震前共有房屋建筑5699116间,地震中倒塌2850050间,倒塌率为50.0%;严重破坏961121间,严重破坏率为16.90%
150 [16]。 3.3 预制装配式混凝土结构在墨西哥地震中的表现
墨西哥城距离震中400公里,地震时地面剧烈摇晃,强烈的地震持续了60秒,震后墨西哥城约有180栋建筑倒塌,85栋严重破坏,应立即拆除。这些建筑大部分处在回填的湖床范围内。这265栋建筑,多数为6~15层,其结构类型有钢筋混凝土框架结构143栋,平板或华夫板结构85栋,钢框架结构10栋、砖混结构17栋,以及其它结构型式10栋。
155 墨西哥城有相当多的多层住宅、商店、停车库和一、二层的学校建筑,是采用预制装配
式混凝土结构建造的。在265栋倒塌或严重破坏的建筑中,只有5栋采用了预制装配式混凝土结构。震后调查表明,地震中,许多预制建筑梁柱间节点完好无损,倒塌并非是由于预制构件本身及其节点的破坏所致, 其抗震性能和现浇钢筋混凝土框架结构相似,只有极少部分的
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160 [17]http://www.paper.edu.cn 预制建筑的倒塌是由于节点或构件破坏导致的
伤。 。 墨西哥城的混凝土桥梁, 无论是现浇还是预制的, 均表现出良好的工作状况,无明显损
3.4 预制装配式混凝土结构地震破坏原因总结
对上述三次地震中预制装配式混凝土结构及现浇钢筋混凝土结构的多层建筑的震后调查表明,地震中预制混凝土结构的倒塌原因可以归纳为下述几点:
165 (1) 地震烈度过大,超过了当地地震设防烈度
汶川的抗震设防等级为7度,而汶川地震震中烈度为11度,远远超过汶川的抗震设防等级。唐山大地震震中烈度为11度,同样超过了当地抗震设防烈度。
(2) 建筑抗震设计考虑不足
上述地震中破坏倒塌的建筑大多建成于上个世纪,采用的是旧的抗震规范。旧规范对于170 抗震设计存在许多不足,例如:没有根据强柱弱梁进行概念设计,柱子主筋偏少,箍筋间距
偏大,甚至某些柱子没有箍筋。这样设计的建筑,无法承受大地震的考验。如今的抗震规范是经过多次修正,从一次又一次的地震中吸取教训,总结经验。旧规范对于预制构件、节点等规定,均没有如今规范严谨完善,导致梁柱等预制构件设计强度不足。因此在地震中,预制混凝土结构的梁柱的破坏形式多为钢筋屈服混凝土被压碎,混凝土保护层剥落,箍筋崩开,175 主筋失去箍筋的束缚而弯曲变形,丧失强度。
(3) 施工质量存在问题
上个世纪的施工技术,工程设备等都不如如今的先进,因此预制构件在施工现场吊装,装配时质量无法得到保证。例如:预制混凝土结构在装配时最重要的节点,因为施工质量的问题,柱主筋在节点处连接不够紧密,实际强度不及设计强度,在地震来临时容易遭到破坏,180 导致预制混凝土结构节点破坏。再如:按照规范规定,箍筋弯钩角度应为135°,而在施工
时,由于工人缺乏专业知识,大多只将箍筋弯钩弯起90°,导致地震时,箍筋对主筋的约束减弱,箍筋易崩开。
3.5 启示
(1) 地震中建筑破坏与预制还是现浇关系不大
185 从上述地震中,预制混凝土结构的工作情况可以得出:只要节点在设计时保证强度与在
施工时保证质量,预制混凝土结构在地震中的破坏原因与钢筋混凝土框架结构类似,大多是由于梁柱构件强度不足,在过大的地震力作用下,钢筋屈服混凝土被压碎,混凝土保护层剥落,箍筋崩开,纵向钢筋失去约束屈曲变形,失去强度,从而导致构件破坏,而与是否为预制混凝土结构还是现浇混凝土结构无关。此外,有试验表明, 预制装配式高效延性节点承载力190 高于现浇对比节点,满足承载力设计要求[18]。
(2) 预制装配式混凝土结构要加强抗震设计
一方面,旧规范在抗震设计方面存在缺陷,根据旧规范设计出来的预制构件,往往主筋偏少,箍筋间距过大,导致强度不足,无法抵御地震的侵袭。如今在设计预制构件时,应充分考虑地震作用,加强构件强度。另一方面,同时期修建的预制桥梁,在地震中没有遭受到195 严重破坏,而预制住宅却破坏严重,说明预制桥梁受到人们的高度重视,在设计和施工时格
外谨慎。如果预制住宅在设计和施工时能得到同等重视,它们在地震中的工作状况将会提高许多。
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(3) 预制构件在装配时要保证施工质量
由于历次大地震中,预制混凝土结构破坏严重,造成重大人员伤亡,财产损失,因此人200 们认为预制混凝土结构抗震性能不如现浇钢筋混凝土结构,尤其是在节点强度,预制装配式
混凝土结构无法与现浇钢筋混凝土结构相媲美。然而从上述地震中预制混凝土结构的工作状况来看,节点强度高,施工质量有保障的建筑,在地震中往往不会遭受破坏,甚至抗震性能比现浇钢筋混凝土结构还要好,即使遭受到了地震的破坏,从破坏的形式上看,多为梁柱构件、非承重墙、附属结构的倒塌破坏,只要节点强度有保证,节点大多能抵抗地震的侵袭。205 所以,在预制混凝土结构装配的过程中,施工单位一定要保证施工质量。
4 预制装配式混凝土结构技术上的创新
4.1 主体结构与构件之间的连接——钢筋套筒灌浆连接
钢筋套筒灌浆连接是通过铸造中空型套筒,钢筋从其两端开口穿入套筒内部,不需要搭接或焊接,钢筋与套筒间填充高强度微膨胀结构性砂浆,即完成钢筋连接。其连接的机理主210 要是借助砂浆受到套筒的约束作用,加上本身具有微膨胀特性,借此增强与钢筋、套筒内侧
间的正向作用力,钢筋借由该正向力与粗糙表面产生的摩擦力,来传递钢筋应力
便等优点
215 [20][19]。 钢筋套筒灌浆连接具有连接简单、不影响钢筋、适用范围广、误差小、效率高、施工方。上世纪预制装配式混凝土构件的连接方式多为搭接,焊接等,不仅不方便施工,还强度不高,从力学方面看,这样的搭接方式属于铰接,而钢筋套筒灌浆连接属于刚接。刚接与铰接相比,力学性能更加优越,更能抵御地震的侵袭。如今预制混凝土构件的钢筋连接
方式建议采取钢筋套筒灌浆连接,采用此种连接方式,能提高构件节点处的刚度,在地震来临时能保证节点的抗震性能[21]。
钢筋套筒灌浆连接不仅广泛应用于各个构件之间的连接,如梁与梁、梁与柱、梁与板等,还在诸多实际工程的应用中表现出良好的性能,如上海金山化工区新建工程动力中心、江苏220 省镇江市新建工程办公楼等[20]。
4.2 抗震技术在预制装配式混凝土结构中的应用
建筑隔震垫是将原来建筑的基础桩打断,放上隔震垫,将原有的刚性基础变为柔性基础,从而达到建筑抗震的目的。
如今在实际工程中广泛应用的是橡胶隔震支座,其使用量占各建筑的90%。橡胶隔震支225 座,就是在上部结构和下部结构之间,设置一层水平较柔的橡胶隔震支座,以隔离或耗散地
震输入的能量,从而确保建筑结构在地震作用下的安全。
建筑隔震垫最典型的应用实例就是雅安地震中承受住地震考验的芦山县人民医院。芦山县人民医院是汶川地震后,澳门特区政府的援建项目,在设计建造时,应资方要求,采用了橡胶隔震技术。该建筑抗震设防烈度为7度,通过分析与设计采用83个直径为500mm和600mm230 的橡胶隔震支座。当雅安地震来临时,距离震中10余公里的芦山县城,当时地震烈度介于八与九度
之间,抗震设防烈度为七度的芦山县人民医院新门诊综合楼却几乎毫发未伤,连玻璃都没碎,墙也没裂缝,只是脱落了少量的乳胶漆。
4.3 新型预制混凝土构件
4.3.1 新型五螺箍混凝土柱
235 高层建筑为了压缩混凝土柱的截面面积,将型钢置于柱中以增强柱子的承载能力,这样
的柱子叫做钢骨混凝土柱。如果钢骨混凝土柱中的箍筋采用五螺箍的配置方式,则这样的钢骨混凝土柱叫做新型五螺箍钢骨混凝土柱。
新型五螺箍钢骨混凝土柱不仅具有传统钢骨混凝土柱的优点,如防火、耐腐蚀、不易失稳、承载力高、自重轻、成本低,还具有传统钢骨混凝土柱所不具备的优点,如简化箍筋绑[9]240 扎工艺、克服螺旋箍筋用于矩形柱的缺点、抗震性能更加优越等~。
4.3.2 预应力预制混凝土构件
预应力混凝土构件能够充分发挥高强度混凝土和高强度钢筋的力学性能、推迟裂缝的出现、减小裂缝的宽度、减小构件截面尺寸、减轻自重、提高抗疲劳强度以及具有良好的经济性。预应力混凝土构件可以用于大量制造的预制构件,改善预制装配式混凝土结构的使用性[2223]245 能[24~25]。
4.3.3 新型预制混凝土墙、板
随着生产、施工工艺的发展,新型预制混凝土墙、板不仅具有良好的保温隔热性能,还具有很好的隔音效果。预制厂可以在预制墙体时,将窗框安装到位,不仅提高了墙与窗的整体性,还提高了生产效率。新型的建造技术可以有效解决预制窗框在接缝处渗水问题,还减250 少了现场湿作业量及免去后期施工工序。新型预制混凝土墙、板已经在当今预制装配式混凝
土结构中广泛应用,例如:香港多数在建楼盘、南京市上坊保障性住房项目、宜兴大溪河北岸公建项目等[26~31]。
5 对福建发展预制装配式混凝土结构的设想
5.1 制定有关规范
255 结构设计,工程施工需按照既定标准、规范的要求进行操作,才能达到或超越规定的标
准,使工程质量有保障,建筑使用时不出现安全问题。同样的,预制装配式混凝土结构也需要相应的规范指导设计与施工。然而如今我国有关预制混凝土结构的规范还比较欠缺。虽然某些省市有自己的地方标准,但是和发达国家相比还是有一定差距的。
为了尽快制定预制装配式混凝土结构的相应规范,建议政府可以参考台湾、日本、美国260 等地区的规范后结合我省的具体情况,制定出可行的规范,指导预制混凝土结构的设计与施
工,使我省建筑业走向绿色环保,经济可持续的道路,促进住宅产业化又快又好发展。
5.2 完善相应政策
政策法规是规范束缚土木工程活动合理合法进行的标尺。为了在我省大力推广预制混凝土结构,政府需进一步完善相应的政策法规。奖励性的政策能够激发开发商的积极性,促使265 他们更倾向于选择预制混凝土结构,惩罚性的措施能够约束开发商和施工方在土木工程活动
中遵守绿色环保的原则。因此,完善相应的政策法规,对于推广预制混凝土结构具有重大意义。
在此,对于完善相应的政策法规有以下几点建议:
(1) 建议我省制定自己的《绿色建筑评价标准》,将预制装配式混凝土结构纳入绿
270 色建筑评分范围,并且提高其评分权重。
(2) 建议建立预制装配式混凝土专项基金,专款专用。
(3) 建议建立预制装配式混凝土结构的补贴奖励标准,作为预制混凝土专项基金发
放的依据。
(4) 建议制定关于预制装配式混凝土结构的减免税政策,减免预制构件在生产、运275 输、装配过程中的相关税率。完善相应的政策法规是响应我国《绿色建筑行动
方案》的实际行动,能够避免空喊口号。
5.3 增强监管力度
预制装配式混凝土结构之所以在抗震性能上为人所诟病,主要原因就是因为预制构件的设计强度不足,现场施工时节点的施工质量存在问题。为了有效解决这些问题,最重要的就280 是要增强监管力度。设计院在审图过程中严格把关,保证预制构件在设计上满足抗震性能的
要求。监理部门在监管现场施工的过程中,必须保证绝不放过一丝一毫的错误,严格按照规范要求审查施工质量,重点保证节点符合要求。
5.4 转变思想观念
长期以来,人们对预制装配式混凝土结构存在不信任,严重阻碍了其发展与推广。从理285 论上分析,预制装配式混凝土结构在抗震性能方面完全可以做到满足抗震规范的要求,甚至
可以超越现浇混凝土结构。当然要真正做到抵御地震,就必须保证预制构件的强度以及节点的质量。因此社会公众应该充分了解预制装配式混凝土结构的优点以及发展的必要性与现实性,逐渐改变对预制装配式混凝土结构抗震性能差的错误观点,并接受它,推广它。
5.5 积极响应国家号召
290 推广住宅产业化,预制标准化光靠国家号召是远远不够的,社会公众应该积极响应国家
的号召,从自身做起。开发商接受预制装配式混凝土结构,在工程实际中敢于应用预制装配式混凝土结构,甚至首选它作为结构方案。广大知识分子主动学习有关预制装配式混凝土结构的设计方法与施工技术,积极投身于土木工程事业,为我国住宅产业化的发展添砖加瓦。
5.6 设计院更新设计方法
295 要想使得预制装配式混凝土结构在我省蓬勃发展,设计院首先应当尽快熟悉预制混凝土
结构的设计方法。对于设计院有以下几点建议:
(1) 广泛学习借鉴台湾、日本、美国和欧洲等地区关于预制装配式混凝土结构的先
进设计方法与理念,将其与我省实际状况相结合,形成一套自己的设计方法与
理念。
300 (2) 积极与当地高校、预制厂交流合作,在探索实践中改革创新,不断完善设计方
法。
(3) 多去现场,多下工地,积极实践摸索,避免纸上谈兵。
5.7 施工单位提高施工质量
节点连接的质量好坏,关系到预制装配式混凝土结构的抗震性能,而施工单位又是把握305 着节点施工质量好坏的关键。对于施工单位的建议以下几点:
(1) 建议施工单位不断增强施工员的技术素养,追求精益求精。
(2) 不断完善自身管理制度,保证按图施工,绝不偷工减料。
(3) 不断革新施工方法,做到既保障质量,又方便施工。
(4) 严格把关施工过程的每一环节,保证预制装配式混凝土结构的实际抗震性能。 310 5.8 预制厂保证构件质量
预制构件的强度是否能达到设计院所设计的标准,取决于预制厂的生产与养护。因此建议预制厂做到以下几点:
(1) 严格按照设计图上所给的材料生产预制构件,绝不擅自修改混凝土配合比,以
次充好。
315 (2) 严格把关养护条件与养护时间,确保养护质量达到设计标准。
(3) 运输过程细致小心,谨防构件损坏。
(4) 不断技术创新,提高生产效率,降低生产成本
[32]。
5.9 高校培养相关人才
320 建议我省高校土木工程专业开设预制装配式混凝土结构方向,鼓励学生学习有关预制混
凝土结构的设计原理及施工方法等知识,为我省住宅产业化输送人才。
6 结论
21世纪,我国建筑业将会继续蓬勃发展,住宅产业化是走可持续发展道路的必要途径。随着国家对于建筑行业政策的进一步完善,建筑材料性能的逐渐改进,结构设计方法的日益325 革新和施工工艺水平的不断提高,预制装配式混凝土结构具有广阔的发展前景。虽然预制装
配式混凝土结构的发展在我国历史上经历过曲折,一度陷入停滞,但其具有工业化程度高、施工周期短、不受季节限制、现场作业少、材料利用率高、绿色环保、经济节能等优点,因此发展住宅产业化,推广预制装配式混凝土结构势在必行,成为建筑业前进的必然方向。福建省应顺应时代潮流,响应国家号召,积极做出回应,大力推广住宅产业化,发展预制装配330 式混凝土结构。
[参考文献] (References)
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范文五:预制装配式混凝土
预制装配式混凝土(PC)结构的形式及工法
打印来源:城市建设理论研究
一、引言
PC(Precast Concrete)是预制装配式混凝土结构的简称,是以混凝土预制构件为主要构件,经装配、连接以及部分现浇而成的混凝土结构。国外的混凝土预制构件与钢筋混凝土几乎同时起步,而现代意义上的工业化预制混凝土构件在半个世纪前才得到真正发展。本文主要以同处亚洲的日本为例,介绍现代PC形式及工法技术。目前,日本的住宅建筑PC化率占65%。从1955年使用预制构件建造房屋开始,便以中高层建筑为目标,经过近50多年的发展,已经形成了比较完善的PC技术体系。
二、PC的优点
1.品质均一:由于的工厂严格管理和长期生产,可以得到品质均一且安定的构件产品。
2.量化生产:根据构件的标准化规格化,使生产工业化成为可能,实现批量生产。
3.缩短工期:住宅类建筑,主要构件均可以在工厂生产到现场组装,比传统工期缩短1/3。
4.施工精度:设备、配管、窗框、外装等均可与构件一体生产,可得到很高的施工精度。
5.降低成本:因建筑工业化的量产,施工简易化减少劳动力,两方面均能降低建设费用。
6.安全保障:根据大量试验论证,在耐震、耐火、耐风、耐久性各方面性能优越。
7.解决技工不足:随着多元经济发展,人口红利渐失,建筑工人短缺问题严重。PC工法 正好可以解决这些问题。
三、PC结构的分类
从建筑物结构形式及工法上PC工法大致可分为四种:? 剪力墙结构预制装配式混凝土工法,简称WPC工法;? 框架结构预制装配式混凝土工法,简称RPC工法;? 框架剪力墙结构预制装配式混凝土工法,简称WRPC工法;? 预制装配式铁骨混凝土工法,简称SRPC工法。
1.WPC工法
WPC工法即剪力墙结构预制混凝土工法,如图1所示。用预制钢筋混凝土墙板来代替结构中的柱梁,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,局部狭小处现场充填一定强度的混凝土。是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。因其需要每一层完全结束后才能进行下一层的工序,现场吊车会出现怠工状态,适用于2栋以上的建筑才能够有效利用施工设备。
2.RPC工法
RPC工法即框架结构预制装配式混凝土工法,如图2所示。是指预制梁和柱在施工现场以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构工法,由预制梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。而墙体不承重,仅起到围护和分隔作用。此种工法要求技术及成本都比较高,故多与现场浇筑相结合。比如梁、楼板均做成叠合式,预留钢筋,
现场浇筑成整体,并提高刚性。多用于高层集合住宅或写字楼,可实现外周无脚手架,大大缩短工期。
3.WRPC工法
WRPC工法即框架剪力墙结构预制装配式混凝土工法,如图3所示。是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
4.SRPC工法
SRPC工法即预制装配式钢骨混凝土工法,如图4所示。是将钢骨混凝土结构的构件预制化,与RPC工法的区别是,通过高强螺栓将构件现场连接。通常是每3层作为一节来装配,骨架架设好之后才能进行楼板及墙壁的安装。此工法适用于高层且每层户数较多的住宅。
四、PC结构的设计生产施工管理
采用预制的方式,工厂生产、现场装配,是住宅产业化的基本形式。其不同于传统的粗放式建筑模式,需要更专业的生产施工管理人员,要求技术者结合实际要求,选择合理工法,整体把握从设计到施工的全部过程。因为每一个环节都会直接影响下一个环节是否能顺利进行,预制装配式混凝土结构更强调标准化、计划性。
五、结束语:
以预制装配式混凝土(PC)结构为代表的住宅产业化模式,在我国还处在刚刚起步阶段,面对其他发达国家的先进技术和经验,我们还需要更多的学习及实践。对国外技术不一定全盘照搬,但也没必要从零做起,需要我们结合我国国情,制定出切实可行的相关规范条例,培养专业的技术及管理人才。
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