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裝配式混凝土結構技術

來源:北京市建設工程物資協會|發布時間:2021/4/12 10:17:32| 瀏覽次數:

4.1 裝配式混凝土剪力墻結構技術

4.1.1 技術內容

裝配式混凝土剪力墻結構是指全部或部分采用預制墻板構件,通過可靠的連接方式后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的混凝土剪力墻結構。這是近年來在我國應用最多、發展最快的裝配式混凝土結構技術。

國內的裝配式剪力墻結構體系主要包括:

(1)高層裝配整體式剪力墻結構。該體系中,部分或全部剪力墻采用預制構件,預制剪力墻之間的豎向接縫一般位于結構邊緣構件部位,該部位采用現澆方式與預制墻板形成整體,預制墻板的水平鋼筋在后澆部位實現可靠連接或錨固;預制剪力墻水平接縫位于樓面標高處,水平接縫處鋼筋可采用套筒灌漿連接、漿錨搭接連接或在底部預留后澆區內搭接連接的形式。在每層樓面處設置水平后澆帶并配置連續縱向鋼筋,在屋面處應設置封閉后澆圈梁。采用疊合樓板及預制樓梯,預制或疊合陽臺板。該結構體系主要用于高層住宅,整體受力性能與現澆剪力墻結構相當,按“等同現澆”設計原則進行設計。

(2)多層裝配式剪力墻結構。與高層裝配整體式剪力墻結構相比,結構計算可采用彈性方法進行結構分析,并可按照結構實際情況建立分析模型,以建立適用于裝配特點的計算與分析方法。在構造連接措施方面,邊緣構件設置及水平接縫的連接均有所簡化,并降低了剪力墻及邊緣構件配筋率、配箍率要求,允許采用預制樓蓋和干式連接的做法。

4.1.2 技術指標

高層裝配整體式剪力墻結構和多層裝配式剪力墻結構的設計應符合國家現行標準《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ1和《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T51231中的規定?!堆b配式混凝土結構技術規程》JGJ1、《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231中將裝配整體式剪力墻結構的最大適用高度比現澆結構適當降低。裝配整體式剪力墻結構的高寬比限值,與現澆結構基本一致。

作為混凝土結構的一種類型,裝配式混凝土剪力墻結構在設計和施工中應該符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010、《混凝土結構施工規范》GB50666、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204中各項基本規定;若房屋層數為10層及10層以上或者高度大于28m,還應該參照《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3中關于剪力墻結構的一般性規定。

針對裝配式混凝土剪力墻結構的特點,結構設計中還應該注意以下基本概念:

(1)應采取有效措施加強結構的整體性。裝配整體式剪力墻結構是在選用可靠的預制構件受力鋼筋連接技術的基礎上,采用預制構件與后澆混凝土相結合的方法,通過連接節點的合理構造措施,將預制構件連接成一個整體,保證其具有與現澆混凝土結構基本等同的承載能力和變形能力,達到與現澆混凝土結構等同的設計目標。其整體性主要體現在預制構件之間、預制構件與后澆混凝土之間的連接節點上,包括接縫混凝土粗糙面及鍵槽的處理、鋼筋連接錨固技術、各類附加鋼筋、構造鋼筋等。

(2)裝配式混凝土結構的材料宜采用高強鋼筋與適宜的高強混凝土。預制構件在工廠生產,混凝土構件可實現蒸汽養護,對于混凝土的強度、抗凍性及耐久性有顯著提升,方便高強混凝土技術的采用,且可以提早脫模提高生產效率;采用高強混凝土可以減小構件截面尺寸,便于運輸吊裝。采用高強鋼筋,可以減少鋼筋數量,簡化連接節點,便于施工,降低成本。

(3)裝配式結構的節點和接縫應受力明確、構造可靠,一般采用經過充分的力學性能試驗研究、施工工藝試驗和實際工程檢驗的節點做法。節點和接縫的承載力、延性和耐久性等一般通過對構造、施工工藝等的嚴格要求來滿足,必要時單獨對節點和接縫的承載力進行驗算。若采用相關標準、圖集中均未涉及的新型節點連接構造,應進行必要的技術研究與試驗驗證。

(4)裝配整體式剪力墻結構中,預制構件合理的接縫位置、尺寸及形狀的設計是十分重要的,應以模數化、標準化為設計工作基本原則。接縫對建筑功能、建筑平立面、結構受力狀況、預制構件承載能力、制作安裝、工程造價等都會產生一定的影響。設計時應滿足建筑模數協調、建筑物理性能、結構和預制構件的承載能力、便于施工和進行質量控制等多項要求。

4.1.3 適用范圍

適用于抗震設防烈度為6~8度區,裝配整體式剪力墻結構可用于高層居住建筑,多層裝配式剪力墻結構可用于低、多層居住建筑。

4.1.4 工程案例

北京萬科新里程、北京金域緹香高層住宅、北京金域華府019地塊住宅、合肥濱湖桂園6號、8~11號樓住宅、合肥市包河公租房1~5號樓住宅、海門中南世紀城96~99號樓公寓等。

4.2 裝配式混凝土框架結構技術

4.2.1 技術內容

裝配式混凝土框架結構包括裝配整體式混凝土框架結構及其他裝配式混凝土框架結構。裝配式整體式框架結構是指全部或部分框架梁、柱采用預制構件通過可靠的連接方式裝配而成,連接節點處采用現場后澆混凝土、水泥基灌漿料等將構件連成整體的混凝土結構。其他裝配式框架主要指各類干式連接的框架結構,主要與剪力墻、抗震支撐等配合使用。

裝配整體式框架結構可采用與現澆混凝土框架結構相同的方法進行結構分析,其承載力極限狀態及正常使用極限狀態的作用效應可采用彈性分析方法。在結構內力與位移計算時,對現澆樓蓋和疊合樓蓋,均可假定樓蓋在其平面為無限剛性。裝配整體式框架結構構件和節點的設計均可按與現澆混凝土框架結構相同的方法進行,此外,尚應對疊合梁端豎向接縫、預制柱柱底水平接縫部位進行受剪承載力驗算,并進行預制構件在短暫設計狀況下的驗算。裝配整體式框架結構中,應通過合理的結構布置,避免預制柱的水平接縫出現拉力。

裝配整體式框架主要包括框架節點后澆和框架節點預制兩大類:前者的預制構件在梁柱節點處通過后澆混凝土連接,預制構件為一字形;而后者的連接節點位于框架柱、框架梁中部,預制構件有十字形、T形、一字形等并包含節點,由于預制框架節點制作、運輸、現場安裝難度較大,現階段工程較少采用。

裝配整體式框架結構連接節點設計時,應合理確定梁和柱的截面尺寸以及鋼筋的數量、間距及位置等,鋼筋的錨固與連接應符合國家現行標準相關規定,并應考慮構件鋼筋的碰撞問題以及構件的安裝順序,確保裝配式結構的易施工性。裝配整體式框架結構中,預制柱的縱向鋼筋可采用套筒灌漿、機械冷擠壓等連接方式。當梁柱節點現澆時,疊合框架梁縱向受力鋼筋應伸入后澆節點區錨固或連接,其下部的縱向受力鋼筋也可伸至節點區外的后澆段內進行連接。當疊合框架梁采用對接連接時,梁下部縱向鋼筋在后澆段內宜采用機械連接、套筒灌漿連接或焊接等連接形式連接。疊合框架梁的箍筋可采用整體封閉箍筋及組合封閉箍筋形式。

4.2.2 技術指標

裝配式框架結構的構件及結構的安全性與質量應滿足國家現行標準《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ12014、《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T51231、《混凝土結構設計規范》GB50010、《混凝土結構工程施工規范》GB50666、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204以及《預制預應力混凝土裝配整體式框架結構技術規程》JGJ224等的有關規定。當采用鋼筋機械連接技術時,應符合現行行業標準《鋼筋機械連接應用技術規程》JGJ 107的規定;當采用鋼筋套筒灌漿連接技術時,應符合現行行業標準《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》JGJ 355的規定;當鋼筋采用錨固板的方式錨固時,應符合現行行業標準《鋼筋錨固板應用技術規程》JGJ 256的規定。

裝配整體式框架結構的關鍵技術指標如下:

(1)裝配整體式框架結構房屋的最大適用高度與現澆混凝土框架結構基本相同。

(2)裝配式混凝土框架結構宜采用高強混凝土、高強鋼筋,框架梁和框架柱的縱向鋼筋盡量選用大直徑鋼筋,以減少鋼筋數量,拉大鋼筋間距,有利于提高裝配施工效率,保證施工質量,降低成本。

(3)當房屋高度大于12m或層數超過3層時,預制柱宜采用套筒灌漿連接,包括全灌漿套筒和半灌漿套筒。矩形預制柱截面寬度或圓形預制柱直徑不宜小于400mm,且不宜小于同方向梁寬的1.5倍;預制柱的縱向鋼筋在柱底采用套筒灌漿連接時,柱箍筋加密區長度不應小于縱向受力鋼筋連接區域長度與500mm之和;當縱向鋼筋的混凝土保護層厚度大于50mm時,宜采取增設鋼筋網片等措施,控制裂縫寬度以及在受力過程中的混凝土保護層剝離脫落。當采用疊合框架梁時,后澆混凝土疊合層厚度不宜小于150mm,抗震等級為一、二級疊合框架梁的梁端箍筋加密區宜采用整體封閉箍筋。

(4)采用預制柱及疊合梁的裝配整體式框架中,柱底接縫宜設置在樓面標高處,且后澆節點區混凝土上表面應設置粗糙面。柱縱向受力鋼筋應貫穿后澆節點區,柱底接縫厚度為20mm,并應用灌漿料填實。裝配式框架節點中,包括中間層中節點、中間層端節點、頂層中節點和頂層端節點,框架梁和框架柱的縱向鋼筋的錨固和連接可采用與現澆框架結構節點的方式,對于頂層端節點還可采用柱伸出屋面并將柱縱向受力鋼筋錨固在伸出段內的方式。

4.2.3 適用范圍

裝配整體式混凝土框架結構可用于6度至8度抗震設防地區的公共建筑、居住建筑以及工業建筑。除8度(0.3g)外,裝配整體式混凝土結構房屋的最大適用高度與現澆混凝土結構相同。其他裝配式混凝土框架結構,主要適用于各類低多層居住、公共與工業建筑。

4.2.4 工程案例

中建國際合肥住宅工業化研發及生產基地項目配套綜合樓、南京萬科上坊保障房項目、南京萬科九都薈、樂山市第一職業高中實訓樓、沈陽渾南十二運安保中心、沈陽南科財富大廈、海門老年公寓、上海顓橋萬達廣場、上海臨港重裝備產業區H36-02地塊項目等。

4.3 混凝土疊合樓板技術

4.3.1 技術內容

混凝土疊合樓板技術是指將樓板沿厚度方向分成兩部分,底部是預制底板,上部后澆混凝土疊合層。配置底部鋼筋的預制底板作為樓板的一部分,在施工階段作為后澆混凝土疊合層的模板承受荷載,與后澆混凝土層形成整體的疊合混凝土構件。

混凝土疊合樓板按具體受力狀態,分為單向受力和雙向受力疊合板;預制底板按有無外伸鋼筋可分為“有胡子筋”和“無胡子筋”;拼縫按照連接方式可分為分離式接縫(即底板間不拉開的“密拼”)和整體式接縫(底板間有后澆混凝土帶)。

預制底板按照受力鋼筋種類可以分為預制混凝土底板和預制預應力混凝土底板:預制混凝土底板采用非預應力鋼筋時,為增強剛度目前多采用桁架鋼筋混凝土底板;預制預應力混凝土底板可為預應力混凝土平板和預應力混凝土帶肋板、預應力混凝土空心板。

跨度大于3m時預制底板宜采用桁架鋼筋混凝土底板或預應力混凝土平板,跨度大于6m時預制底板宜采用預應力混凝土帶肋底板、預應力混凝土空心板,疊合樓板厚度大于180mm時宜采用預應力混凝土空心疊合板。

保證疊合面上下兩側混凝土共同承載、協調受力是預制混凝土疊合樓板設計的關鍵,一般通過疊合面的粗糙度以及界面抗剪構造鋼筋實現。

施工階段是否設置可靠支撐決定了疊合板的設計計算方法。設置可靠支撐的疊合板,預制構件在后澆混凝土重量及施工荷載下,不至于發生影響內力的變形,按整體受彎構件設計計算;無支撐的疊合板,二次成形澆筑混凝土的重量及施工荷載影響了構件的內力和變形,應按二階段受力的疊合構件進行設計計算。

4.3.2 技術指標

(1)預制混凝土疊合樓板的設計及構造要求應符合國家現行標準《混凝土結構設計規范》GB50010、《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ 1、《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231的相關要求;預制底板制作、施工及短暫設計狀況設計應符合《混凝土結構施工規范》GB 50066的相關要求;施工驗收應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204的相關要求。

(2)相關國家建筑標準設計圖集包括《桁架鋼筋混凝土疊合板(60mm厚底板)》15G366-1、《預制帶肋底板混凝土疊合板》14G443、《預應力混凝土疊合板(50mm、60mm實心底板)》06SG439-1。

(3)預制混凝土底板的混凝土強度等級不宜低于C30;預制預應力混凝土底板的混凝土強度等級不宜低于C40,且不應低于C30;后澆混凝土疊合層的混凝土強度等級不宜低于C25。

(4)預制底板厚度不宜小于60mm,后澆混凝土疊合層厚度不應小于60mm。

(5)預制底板和后澆混凝土疊合層之間的結合面應設置粗糙面,其面積不宜小于結合面的80%,凹凸深度不應小于4mm;設置桁架鋼筋的預制底板,設置自然粗糙面即可。

(6)預制底板跨度大于4m,或用于懸挑板及相鄰懸挑板上部縱向鋼筋在在懸挑層內錨固時,應設置桁架鋼筋或設置其他形式的抗剪構造鋼筋。

(7)預制底板采用預制預應力底板時,應采取控制反拱的可靠措施。

4.3.3 適用范圍

各類房屋中的樓蓋結構,特別適用于住宅及各類公共建筑。

4.3.4 工程案例

京投萬科新里程、金域華府、寶業萬華城、上海城建浦江基地五期經濟適用房、合肥蜀山公租房、沈陽地鐵惠生新城、深港新城產業化住宅等。

4.4 預制混凝土外墻掛板技術

4.4.1 技術內容

預制混凝土外墻掛板是安裝在主體結構上,起圍護、裝飾作用的非承重預制混凝土外墻板,簡稱外墻掛板。外墻掛板按構件構造可分為鋼筋混凝土外墻掛板、預應力混凝土外墻掛板兩種形式;按與主體結構連接節點構造可分為點支承連接、線支承連接兩種形式;按保溫形式可分為無保溫、外保溫、夾心保溫等三種形式;按建筑外墻功能定位可分為圍護墻板和裝飾墻板。各類外墻掛板可根據工程需要與外裝飾、保溫、門窗結合形成一體化預制墻板系統。

預制混凝土外墻掛板可采用面磚飾面、石材飾面、彩色混凝土飾面、清水混凝土飾面、露骨料混凝土飾面及表面帶裝飾圖案的混凝土飾面等類型外墻掛板,可使建筑外墻具有獨特的表現力。

預制混凝土外墻掛板在工廠采用工業化方式生產,具有施工速度快、質量好、維修費用低的優點,主要包括預制混凝土外墻掛板(建筑和結構)設計技術、預制混凝土外墻掛板加工制作技術和預制混凝土外墻掛板安裝施工技術。

4.4.2 技術指標

支承預制混凝土外墻掛板的結構構件應具有足夠的承載力和剛度,民用外墻掛板僅限跨越一個層高和一個開間,厚度不宜小于100mm,混凝土強度等級不低于C25,主要技術指標如下:

(1)結構性能應滿足現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010和《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204要求;

(2)裝飾性能應滿足現行國家標準《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》GB50210要求;

(3)保溫隔熱性能應滿足設計及現行行業標準《民用建筑節能設計標準》JGJ26要求;

(4)抗震性能應滿足國家現行標準《裝配式混凝土結構技術規規程》JGJ12014、《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231要求。與主體結構采用柔性節點連接,地震時適應結構層間變位性能好,抗震性能滿足抗震設防烈度為8度的地區應用要求。

(5)構件燃燒性能及耐火極限應滿足現行國家標準《建筑防火設計規范》GB50016的要求。

(6)作為建筑圍護結構產品定位應與主體結構的耐久性要求一致,即不應低于50年設計使用年限,飾面裝飾(涂料除外)及預埋件、連接件等配套材料耐久性設計使用年限不低于50年,其他如防水材料、涂料等應采用10年質保期以上的材料,定期進行維護更換。

(7)外墻掛板防水性能與有關構造應符合國家現行有關標準的規定,并符合《10項新技術》第8.6節有關規定。

4.4.3 適用范圍

預制混凝土外掛墻板適用于工業與民用建筑的外墻工程,可廣泛應用于混凝土框架結構、鋼結構的公共建筑、住宅建筑和工業建筑中。

4.4.4 工程案例

國家網球中心、奧運會射擊館、(北京)中建技術中心實驗樓、(北京)軟通動力研發樓、北京昌平輕軌站、國家圖書館二期、河北懷來迦南葡萄酒廠、大連IBM辦公樓、蘇州天山廠房、威海名座、武漢琴臺文化藝術中心、安慧千伏變電站、拉薩火車站;杭州奧體中心體育游泳館、揚州體育公園體育場、濟南萬科金域國際、天津萬科東麗湖。

4.5 夾心保溫墻板技術

4.5.1技術內容

三明治夾心保溫墻板(簡稱“夾心保溫墻板”)是指把保溫材料夾在兩層混凝土墻板(內葉墻、外葉墻)之間形成的復合墻板,可達到增強外墻保溫節能性能,減小外墻火災危險,提高墻板保溫壽命從而減少外墻維護費用的目的。夾心保溫墻板一般由內葉墻、保溫板和拉接件和外葉墻組成,形成類似于三明治的構造形式,內葉墻和外葉墻一般為鋼筋混凝土材料,保溫板一般為B1或B2級有機保溫材料,拉接件一般為FRP高強復合材料或不銹鋼材質。夾心保溫墻板可廣泛應用于預制墻板或現澆墻體中,但預制混凝土外墻更便于采用夾心保溫墻板技術。

根據夾心保溫外墻的受力特點,可分為非組合夾心保溫外墻、組合夾心保溫外墻和部分組合夾心保溫外墻。其中非組合夾心保溫外墻內外葉混凝土受力相互獨立,易于計算和設計,可適用于各種高層建筑的剪力墻和圍護墻;組合夾心保溫外墻的內外葉混凝土需要共同受力,一般只適用于單層建筑的承重外墻或作為圍護墻;部分組合夾心保溫外墻的受力介于組合和非組合之間,受力非常復雜,計算和設計難度較大,其應用方法及范圍有待進一步研究。

非組合夾心墻板一般由內葉墻承受所有的荷載作用,外葉墻起到保溫材料的保護層作用,兩層混凝土之間可以產生微小的相互滑移,保溫拉接件對外葉墻的平面內變形約束較小,可以釋放外葉墻在溫差作用下的產生的溫度應力,從而避免外葉墻在溫度作用下產生開裂,使得外葉墻、保溫板與內葉墻和結構同壽命。我國裝配混凝土結構預制外墻主要采用的是非組合夾心墻板。

夾心保溫墻板中的保溫拉接件布置應綜合考慮墻板生產、施工和正常使用工況下的受力安全和變形影響。

4.5.2技術指標

夾心保溫墻板的設計應該與建筑結構同壽命,墻板中的保溫拉接件應具有足夠的承載力和變形性能。非組合夾心墻板應遵循“外葉墻混凝土在溫差變化作用下能夠釋放溫度應力,與內葉墻之間能夠形成微小的自由滑移”的設計原則。

對于非組合夾心保溫外墻的拉接件在與混凝土共同工作時,承載力安全系數應滿足以下要求:對于抗震設防烈度為7度、8度地區,考慮地震組合時安全系數不小于3.0,不考慮地震組合時安全系數不小于4.0;對于9度及以上地區,必須考慮地震組合,承載力安全系數不小于3.0。

非組合夾心保溫墻板的外葉墻在自重作用下垂直位移應控制在一定范圍內,內、外葉墻之間不得有穿過保溫層的混凝土連通橋。

夾心保溫墻板的熱工性能應滿足節能計算要求。拉結件本身應滿足力學、錨固及耐久等性能要求,拉結件的產品與設計應用應符合國家現行有關標準的規定。

4.5.3適用范圍

適用于高層及多層裝配式剪力墻結構外墻、高層及多層裝配式框架結構非承重外墻掛板、高層及多層鋼結構非承重外墻掛板等外墻形式,可用于各類居住與公共建筑。

4.5.4工程案例

北京萬科中糧假日風景、天津萬科東麗湖項目、沈陽地鐵開發公司鳳凰新城、沈陽地鐵開發公司惠生小區及惠民小區、北京郭公莊保障房項目、北京舊宮保障房、濟南西區濟水上苑17#樓、濟南港興園保障房、中建科技武漢新洲區陽邏深港新城、合肥寶業潤園項目、上海保利置業南大項目、長沙三一保障房項目、樂山華構辦公樓、天津遠大北京實創基地公租房等。

4.6 疊合剪力墻結構技術

4.6.1 技術內容

疊合剪力墻結構是指采用兩層帶格構鋼筋(桁架鋼筋)的預制墻板,現場安裝就位后,在兩層板中間澆筑混凝土,輔以必要的現澆混凝土剪力墻、邊緣構件、樓板,共同形成的疊合剪力墻結構。在工廠生產預制構件時,設置桁架鋼筋,既可作為吊點,又增加平面外剛度,防止起吊時開裂。在使用階段,桁架鋼筋作為連接墻板的兩層預制片與二次澆筑夾心混凝土之間的拉接筋,可提高結構整體性能和抗剪性能。同時,這種連接方式區別于其他裝配式結構體系,板與板之間無拼縫,無需做拼縫處理,防水性好。

利用信息技術,將疊合式墻板和疊合式樓板的生產圖紙轉化為數據格式文件,直接傳輸到工廠主控系統讀取相關數據,并通過全自動流水線,輔以機械支模手進行構件生產,所需人工少,生產效率高,構件精度達毫米級。同時,構件形狀可自由變化,在一定程度上解決了“模數化限制”的問題,突破了個性化設計與工業化生產的矛盾。

4.6.2 技術指標

疊合剪力墻結構采用與現澆剪力墻結構相同的方法進行結構分析與設計,其主要力學技術指標與現澆混凝土結構相同,但當同一層內既有預制又有現澆抗側力構件時,地震設計狀況下宜對現澆水平抗側力構件在地震作用下的彎矩和剪力乘以不小于1.1的增大系數。高層疊合剪力墻結構其建筑高度、規則性、結構類型應滿足現行國家標準《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231等規范標準要求。

結構與構件的設計應滿足國家現行標準《建筑結構荷載規范》GB50009、《建筑抗震設計規范》GB50011、《混凝土結構設計規范》GB50010和《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231等現行國家、行業規范標準要求。

4.6.3 適用范圍

適用于抗震設防烈度為6~8度的多層、高層建筑,包含工業與民用建筑。除了地上,本技術結構體系具有良好的整體性和防水性能,還適用于地下工程,包含地下室、地下車庫、地下綜合管廊等。

4.6.4 工程案例

青浦愛多邦、萬華城23號樓、上海地產曹路保障房、袍江保障房、濱湖潤園、南崗第二公租房、濱湖桂園保障房、新站區公租房、天門湖公租房、經開區出口加工區公租房、合肥保障試驗樓、1號試驗樓、蚌埠大禹家園等;南翔星信綜合體、中紡CBD商業中心、之江學院等;順園大規模地下車庫、青年城半地下車庫、濱湖康園地下車庫、臨湖二期地下人防等。

4.7 預制預應力混凝土構件技術

4.7.1 技術內容

預制預應力混凝土構件是指通過工廠生產并采用先張預應力技術的各類水平和豎向構件,其主要包括:預制預應力混凝土空心板、預制預應力混凝土雙T板、預制預應力梁以及預制預應力墻板等。各類預制預應力水平構件可形成裝配式或裝配整體式樓蓋,空心板、雙T板可不設后澆混凝土層,也可根據使用要求與結構受力要求設置后澆混凝土層。預制預應力梁可為疊合梁,也可為非疊合梁。預制預應力墻板可應用與各類公共建筑與工業建筑中。

預制預應力混凝土構件的優勢在于采用高強預應力鋼絲、鋼絞線,可以節約鋼筋和混凝土用量,并降低樓蓋結構高度,施工階段普遍不設支撐而節約支模費用,綜合經濟效益顯著。預制預應力混凝土構件組成的樓蓋具有承載能力大,整體性好,抗裂度高等優點,完全符合“四節一環?!钡木G色施工標準,以及建筑工業化的發展要求。預制預應力技術可增加墻板的長度,有利于實現多層一墻板。

4.7.2 技術指標

(1)預應力混凝土空心板的標志寬度為1.2m,也有0.6m、0.9m等其他寬度;標準板高100mm、120mm、150mm、180mm、200mm、250mm、300mm、380mm等;不同截面高度能夠滿足的板軸跨度為3~18m。

(2)預應力混凝土雙T板包括雙T坡板和雙T平板,坡板的標志寬度2.4m、3.0m等,坡板的標志跨度9m、12m、15m、18m、21m、24m等;平板的標志跨度2.0m、2.4m、3.0m等,平板的標志跨度9m、12m、15m、18m、21m、24m等。

(3)預應力混凝土梁跨度根據工程實際確定,在工業建筑中多為6m、7.5m、9m跨度。

(4)預應力混凝土墻板多為固定寬度(1.5m、2.0m、3.0m等),長度根據柱距或層高確定。

根據工程需要,也可采用非標跨度、寬度的構件,采用單獨設計的方法即可。

預制預應力混凝土板的生產、安裝、施工應滿足國家現行標準《混凝土結構設計規范》GB50010,《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204,《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ 1的有關規定。工程應用可執行《預應力混凝土圓孔板》03SG435-1~2,《SP預應力空心板》05SG408,《預應力混凝土雙T板》06SG432-1、09SG432-2、08SG432-3,《大跨度預應力空心板(跨度4.2m~18.0m)》13G440等國家建筑標準設計圖集,直接選用預制構件,也可根據工程情況單獨設計。

4.7.3 適用范圍

廣泛適用于各類工業與民用建筑中。預應力混凝土空心板可用于混凝土結構、鋼結構建筑中的樓蓋與外墻掛板,預應力混凝土雙T板多用于公共建筑、工業建筑的樓蓋、屋蓋,其中雙T坡板僅用于屋蓋,9m以內跨度樓蓋,可采用預應力空心板(SP板) 后澆疊合層的疊合樓蓋,9m以內的超重載及9m以上的樓蓋,采用預應力混凝土雙T板 后澆疊合層的疊合樓蓋。預制預應力梁截面可為矩形、花籃梁或L形、倒T形,便于與預應力混凝土雙T板和空心板連接。

4.7.4 工程案例

青島鼎信通訊科技產業園廠房,采用重載雙T板疊合樓蓋;樂山市第一職業高中實訓樓,采用預制預應力空心板樓蓋。

4.8 鋼筋套筒灌漿連接技術

4.8.1 技術內容

鋼筋套筒灌漿連接技術是指帶肋鋼筋插入內腔為凹凸表面的灌漿套筒,通過向套筒與鋼筋的間隙灌注專用高強水泥基灌漿料,灌漿料凝固后將鋼筋錨固在套筒內實現針對預制構件的一種鋼筋連接技術。該技術將灌漿套筒預埋在混凝土構件內,在安裝現場從預制構件外通過注漿管將灌漿料注入套筒,來完成預制構件鋼筋的連接,是預制構件中受力鋼筋連接的主要形式,主要用于各種裝配整體式混凝土結構的受力鋼筋連接。

鋼筋套筒灌漿連接接頭由鋼筋、灌漿套筒、灌漿料三種材料組成,其中灌漿套筒分為半灌漿套筒和全灌漿套筒,半灌漿套筒連接的接頭一端為灌漿連接,另一端為機械連接。

鋼筋套筒灌漿連接施工流程主要包括:預制構件在工廠完成套筒與鋼筋的連接、套筒在模板上的安裝固定和進出漿管道與套筒的連接,在建筑施工現場完成構件安裝、灌漿腔密封、灌漿料加水拌合及套筒灌漿。

豎向預制構件的受力鋼筋連接可采用半灌漿套筒或全灌漿套筒。構件宜采用聯通腔灌漿方式,并應合理劃分連通腔區域。構件也可采用單個套筒獨立灌漿,構件就位前水平縫處應設置坐漿層。套筒灌漿連接應采用由經接頭型式檢驗確認的與套筒相匹配的灌漿料,使用與材料工藝配套的灌漿設備,以壓力灌漿方式將灌漿料從套筒下方的進漿孔灌入,從套筒上方出漿孔流出,及時封堵進出漿孔,確保套筒內有效連接部位的灌漿料填充密實。

水平預制構件縱向受力鋼筋在現澆帶處連接可采用全灌漿套筒連接。套筒安裝到位后,套筒注漿孔和出漿孔應位于套筒上方,使用單套筒灌漿專用工具或設備進行壓力灌漿,灌漿料從套筒一端進漿孔注入,從另一端出漿口流出后,進漿、出漿孔接頭內灌漿料漿面均應高于套筒外表面最高點。

套筒灌漿施工后,灌漿料同條件養護試件的抗壓強度達到35 MPa后,方可進行對接頭有擾動的后續施工。

4.8.2 技術指標

鋼筋套筒灌漿連接技術的應用須滿足國家現行標準《裝配式混凝土技術規程》JGJ 1、《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》JGJ355和《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T51231的相關規定。鋼筋套筒灌漿連接的傳力機理比傳統機械連接更復雜,《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》JGJ 355對鋼筋套筒灌漿連接接頭性能、型式檢驗、工藝檢驗、施工與驗收等進行了專門要求。

灌漿套筒按加工方式分為鑄造灌漿套筒和機械加工灌漿套筒。鑄造灌漿套筒宜選用球墨鑄鐵,機械加工套筒宜選用優質碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼、合金結構鋼或其它經過接頭型式檢驗確定符合要求的鋼材。

灌漿套筒的設計、生產和制造應符合現行行業標準《鋼筋連接用灌漿套筒》JG/T 398的相關規定,專用水泥基灌漿料應符合現行行業標準《鋼筋連接用套筒灌漿料》JG/T 408的各項要求。當采用其他材料的灌漿套筒時,套筒性能指標應符合有關產品標準的規定。

套筒材料主要性能指標:球墨鑄鐵灌漿套筒的抗拉強度不小于550 MPa,斷后伸長率不小于5 %,球化率不小于85 %;各類鋼制灌漿套筒的抗拉強度不小于600MPa,屈服強度不小于355MPa,斷后伸長率不小于16 %;其他材料套筒符合有關產品標準要求。

灌漿料主要性能指標:初始流動度不小300mm,30min流動度不小于260mm,1d抗壓強度不小于35 MPa,28d抗壓強度不小于85 MPa。

套筒材料在滿足斷后伸長率等指標要求的情況下,可采用抗拉強度超過600MPa(如900MPa、1000MPa)的材料,以減小套筒壁厚和外徑尺寸,也可根據生產工藝采用其他強度的鋼材。灌漿料在滿足流動度等指標要求的情況下,可采用抗壓強度超過85MPa(如110MPa、130MPa)的材料,以便于連接大直徑鋼筋、高強鋼筋和縮短灌漿套筒長度。

4.8.3 適用范圍

本技術適用于裝配整體式混凝土結構中直徑12~40mm的HRB400、HRB500鋼筋的連接,包括:預制框架柱和預制梁的縱向受力鋼筋、預制剪力墻豎向鋼筋等的連接,也可用于既有結構改造現澆結構豎向及水平鋼筋的連接。

4.8.4 工程案例

北京長陽半島、紫云家園、長陽天地、金域華府、沈陽春河里、沈陽十二運安保中心、南科財富大廈、華潤紫云府、萬科鐵西藍山、長春一汽技術中心停車樓、大連萬科城、南京上坊青年公寓、萬科九都薈、合肥蜀山四期公租房、廬陽湖畔新城、上海佘北大型居住社區、青浦新城、浦東新區民樂大型居住社區、龍信老年公寓、龍信廣場、中南世紀城、成都錦豐新城、西安興盛家園、烏魯木齊龍禧佳苑、福建建超工業化樓等。

4.9 裝配式混凝土結構建筑信息模型應用技術

4.9.1 技術內容

利用建筑信息模型(BIM)技術,實現裝配式混凝土結構的設計、生產、運輸、裝配、運維的信息交互和共享,實現裝配式建筑全過程一體化協同工作。應用BIM技術,裝配式建筑、結構、機電、裝飾裝修全專業協同設計,實現建筑、結構、機電、裝修一體化;設計BIM模型直接對接生產、施工,實現設計、生產、施工一體化。

4.9.2 技術指標

建筑信息模型(BIM)技術指標主要有支撐全過程BIM平臺技術、設計階段模型精度、各類型部品部件參數化程度、構件標準化程度、設計直接對接工廠生產系統CAM技術、以及基于BIM與物聯網技術的裝配式施工現場信息管理平臺技術。裝配式混凝土結構設計應符合國家現行標準《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231、《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ1和《混凝土結構設計規范》GB50010等的有關要求,也可選用《預制混凝土剪力墻外墻板》15G365-1、《預制鋼筋混凝土陽臺板、空調板及女兒墻》15G368-1等國家建筑標準設計圖集。

除上述各項規定外,針對建筑信息模型技術的特點,在裝配式建筑全過程BIM技術應用還應注意以下關鍵技術內容:

(1)搭建模型時,應采用統一標準格式的各類型構件文件,且各類型構件文件應按照固定、規范的插入方式,放置在模型的合理位置。

(2) 預制構件出圖排版階段,應結合構件類型和尺寸,按照相關圖集要求進項圖紙排版,尺寸標注、輔助線段和文字說明,采用統一標準格式,并滿足現行國家標準《建筑制圖標準》GB/T 50104和《建筑結構制圖標準》GB/T 50105。

(3) 預制構件生產,應接力設計BIM模型,采用“BIM MES CAM”技術,實現工廠自動化鋼筋生產、構件加工;應用二維碼技術、RFID芯片等可靠識別與管理技術,結構工廠生產管理系統,實現可追溯的全過程質量管控。

(4) 應用“BIM 物聯網 GPS”技術,進行裝配式預制構件運輸過程追溯管理、施工現場可視化指導堆放、吊裝等,實現裝配式建筑可視化施工現場信息管理平臺。

4.9.3 適用范圍

裝配式剪力墻結構:預制混凝土剪力墻外墻板,預制混凝土剪力墻疊合板板,預制鋼筋混凝土陽臺板、空調板及女兒墻等構件的深化設計、生產、運輸與吊裝。

裝配式框架結構:預制框架柱、預制框架梁、預制疊合板、預制外掛板等構件的深化設計、生產、運輸與吊裝。

異形構件的深化設計、生產、運輸與吊裝。異形構件分為結構形式異形構件和非結構形式異形構件,結構形式異形構件包括有坡屋面、陽臺等;非結構形式異形構件有排水檐溝、建筑造型等。

4.9.4 工程案例

北京三星中心商業金融項目、五和萬科長陽天地項目、合肥湖畔新城復建點項目、北京天竺萬科中心項目、成都青白江大同集中安置房項目、清華蘇世民書院項目、中建海峽(閩清)綠色建筑科技產業園綜合樓項目、北京門頭溝保障性自住商品房項目等。

4.10 預制構件工廠化生產加工技術

4.10.1 技術內容

預制構件工廠化生產加工技術,指采用自動化流水線、機組流水線、長線臺座生產線生產標準定型預制構件并兼顧異型預制構件,采用固定臺模線生產房屋建筑預制構件,滿足預制構件的批量生產加工和集中供應要求的技術。

工廠化生產加工技術包括預制構件工廠規劃設計、各類預制構件生產工藝設計、預制構件模具方案設計及其加工技術、鋼筋制品機械化加工和成型技術、預制構件機械化成型技術、預制構件節能養護技術以及預制構件生產質量控制技術。

非預應力混凝土預制構件生產技術涵蓋混凝土技術、鋼筋技術、模具技術、預留預埋技術、澆筑成型技術、構件養護技術,以及吊運、存儲和運輸技術等,代表構件有桁架鋼筋預制板、梁柱構件、剪力墻板構件等。預應力混凝土預制構件生產技術還涵蓋先張法和后張有粘結預制構件的生產技術,除了建筑工程中使用的預應力圓孔板、雙T板、屋面梁、屋架、屋面板等,還包括市政和公路領域的預制橋梁構件等,重點研究預應力生產工藝和質量控制技術。

4.10.2 技術指標

工廠化科學管理、自動化智能生產帶來質量品質得到保證和提高;構件外觀尺寸加工精度可達±2mm,混凝土強度標準差不大于4.0MPa,預留預埋尺寸精度可達±1mm,保護層厚度控制偏差±3mm,通過預應力和伸長值偏差控制保證預應力構件起拱滿足設計要求并處于同一水平,構件承載力滿足設計和規范要求。

預制構件的幾何加工精度控制、混凝土強度控制、預埋件的精度、構件承載力性能、保護層厚度控制、預應力構件的預應力要求等尚應符合設計(包括標準圖集)及有關標準的規定。

預制構件生產的效率指標、成本指標、能耗指標、環境指標和安全指標,應滿足有關要求。

4.10.3 適用范圍

適用于建筑工程中各類鋼筋混凝土和預應力混凝土預制構件。

4.10.4 工程案例

北京萬科金域緹香預制墻板和疊合板,(北京)中糧萬科長陽半島預制墻板、樓梯、疊合板和陽臺板、沈陽惠生保障房預制墻板、疊合板和樓梯,國家體育場(鳥巢)看臺板,國家網球中心預制掛板,深圳大運會體育中心體育場看臺板,杭州奧體中心體育游泳館預制外掛墻板和鋪地板,濟南萬科金域國際預制外掛墻板板和疊合樓板,(長春)一汽技術中心停車樓預制墻板和雙T板,武漢琴臺文化藝術中心預制清水混凝土外掛墻板,河北懷來迦南葡萄酒廠預制彩色混凝土外掛墻板,某供電局生產基地廠房預制柱、屋面板和吊車梁,市政公路用預制T梁和廂梁、預制管片、預制管廊等。


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