建筑工程技术-装配式混凝土结构技术

作者: 来源: 发布时间:2018年09月25日 点击数:3,797 字号:【

4 装配式混凝土结构技术

4.1 装配式混凝土剪力墙结构技术

4.1.1技术内容

装配式混凝土剪力墙结构是指全部或部分采用预制墙板构件,通过可靠的连接方式后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的混凝土剪力墙结构。这是近年来在我国应用最多、发展最快的装配式混凝土结构技术。

国内的装配式剪力墙结构体系主要包括:

(1)高层装配整体式剪力墙结构。该体系中,部分或全部剪力墙采用预制构件,预制剪力墙之间的竖向接缝一般位于结构边缘构件部位,该部位采用现浇方式与预制墙板形成整体,预制墙板的水平钢筋在后浇部位实现可靠连接或锚固;预制剪力墙水平接缝位于楼面标高处,水平接缝处钢筋可采用套筒灌浆连接、浆锚搭接连接或在底部预留后浇区内搭接连接的形式。在每层楼面处设置水平后浇带并配置连续纵向钢筋,在屋面处应设置封闭后浇圈梁。采用叠合楼板及预制楼梯,预制或叠合阳台板。该结构体系主要用于高层住宅,整体受力性能与现浇剪力墙结构相当,按“等同现浇”设计原则进行设计。

(2)多层装配式剪力墙结构。与高层装配整体式剪力墙结构相比,结构计算可采用弹性方法进行结构分析,并可按照结构实际情况建立分析模型,以建立适用于装配特点的计算与分析方法。在构造连接措施方面,边缘构件设置及水平接缝的连接均有所简化,并降低了剪力墙及边缘构件配筋率、配箍率要求,允许采用预制楼盖和干式连接的做法。

4.1.2技术指标

高层装配整体式剪力墙结构和多层装配式剪力墙结构的设计应符合国家现行标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1和《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231中的规定。《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231中将装配整体式剪力墙结构的最大适用高度比现浇结构适当降低。装配整体式剪力墙结构的高宽比限值,与现浇结构基本一致。

作为混凝土结构的一种类型,装配式混凝土剪力墙结构在设计和施工中应该符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土结构施工规范》GB 50666、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204中各项基本规定;若房屋层数为10层及10层以上或者高度大于28m,还应该参照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3中关于剪力墙结构的一般性规定。

针对装配式混凝土剪力墙结构的特点,结构设计中还应该注意以下基本概念:

(1)应采取有效措施加强结构的整体性。装配整体式剪力墙结构是在选用可靠的预制构件受力钢筋连接技术的基础上,采用预制构件与后浇混凝土相结合的方法,通过连接节点的合理构造措施,将预制构件连接成一个整体,保证其具有与现浇混凝土结构基本等同的承载能力和变形能力,达到与现浇混凝土结构等同的设计目标。其整体性主要体现在预制构件之间、预制构件与后浇混凝土之间的连接节点上,包括接缝混凝土粗糙面及键槽的处理、钢筋连接锚固技术、各类附加钢筋、构造钢筋等。

(2)装配式混凝土结构的材料宜采用高强钢筋与适宜的高强混凝土。预制构件在工厂生产,混凝土构件可实现蒸汽养护,对于混凝土的强度、抗冻性及耐久性有显著提升,方便高强混凝土技术的采用,且可以提早脱模提高生产效率;采用高强混凝土可以减小构件截面尺寸,便于运输吊装。采用高强钢筋,可以减少钢筋数量,简化连接节点,便于施工,降低成本。

(3)装配式结构的节点和接缝应受力明确、构造可靠,一般采用经过充分的力学性能试验研究、施工工艺试验和实际工程检验的节点做法。节点和接缝的承载力、延性和耐久性等一般通过对构造、施工工艺等的严格要求来满足,必要时单独对节点和接缝的承载力进行验算。若采用相关标准、图集中均未涉及的新型节点连接构造,应进行必要的技术研究与试验验证。

(4)装配整体式剪力墙结构中,预制构件合理的接缝位置、尺寸及形状的设计是十分重要的,应以模数化、标准化为设计工作基本原则。接缝对建筑功能、建筑平立面、结构受力状况、预制构件承载能力、制作安装、工程造价等都会产生一定的影响。设计时应满足建筑模数协调、建筑物理性能、结构和预制构件的承载能力、便于施工和进行质量控制等多项要求。

4.1.3适用范围

适用于抗震设防烈度为6~8度区,装配整体式剪力墙结构可用于高层居住建筑,多层装配式剪力墙结构可用于低、多层居住建筑。

4.1.4工程案例

北京万科新里程、北京金域缇香高层住宅、北京金域华府019地块住宅、合肥滨湖桂园6号、8~11号楼住宅、合肥市包河公租房1~5号楼住宅、海门中南世纪城96~99号楼公寓等。

4.2 装配式混凝土框架结构技术

4.2.1技术内容

装配式混凝土框架结构包括装配整体式混凝土框架结构及其他装配式混凝土框架结构。装配式整体式框架结构是指全部或部分框架梁、柱采用预制构件通过可靠的连接方式装配而成,连接节点处采用现场后浇混凝土、水泥基灌浆料等将构件连成整体的混凝土结构。其他装配式框架主要指各类干式连接的框架结构,主要与剪力墙、抗震支撑等配合使用。

装配整体式框架结构可采用与现浇混凝土框架结构相同的方法进行结构分析,其承载力极限状态及正常使用极限状态的作用效应可采用弹性分析方法。在结构内力与位移计算时,对现浇楼盖和叠合楼盖,均可假定楼盖在其平面为无限刚性。装配整体式框架结构构件和节点的设计均可按与现浇混凝土框架结构相同的方法进行,此外,尚应对叠合梁端竖向接缝、预制柱柱底水平接缝部位进行受剪承载力验算,并进行预制构件在短暂设计状况下的验算。装配整体式框架结构中,应通过合理的结构布置,避免预制柱的水平接缝出现拉力。

装配整体式框架主要包括框架节点后浇和框架节点预制两大类:前者的预制构件在梁柱节点处通过后浇混凝土连接,预制构件为一字形;而后者的连接节点位于框架柱、框架梁中部,预制构件有十字形、T形、一字形等并包含节点,由于预制框架节点制作、运输、现场安装难度较大,现阶段工程较少采用。

装配整体式框架结构连接节点设计时,应合理确定梁和柱的截面尺寸以及钢筋的数量、间距及位置等,钢筋的锚固与连接应符合国家现行标准相关规定,并应考虑构件钢筋的碰撞问题以及构件的安装顺序,确保装配式结构的易施工性。装配整体式框架结构中,预制柱的纵向钢筋可采用套筒灌浆、机械冷挤压等连接方式。当梁柱节点现浇时,叠合框架梁纵向受力钢筋应伸入后浇节点区锚固或连接,其下部的纵向受力钢筋也可伸至节点区外的后浇段内进行连接。当叠合框架梁采用对接连接时,梁下部纵向钢筋在后浇段内宜采用机械连接、套筒灌浆连接或焊接等连接形式连接。叠合框架梁的箍筋可采用整体封闭箍筋及组合封闭箍筋形式。

4.2.2技术指标

装配式框架结构的构件及结构的安全性与质量应满足国家现行标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ12014、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231、《混凝土结构设计规范》GB50010、《混凝土结构工程施工规范》GB50666、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204以及《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》JGJ 224等的有关规定。当采用钢筋机械连接技术时,应符合现行行业标准《钢筋机械连接应用技术规程》JGJ 107的规定;当采用钢筋套筒灌浆连接技术时,应符合现行行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ 355的规定;当钢筋采用锚固板的方式锚固时,应符合现行行业标准《钢筋锚固板应用技术规程》JGJ 256的规定。

装配整体式框架结构的关键技术指标如下:

(1)装配整体式框架结构房屋的最大适用高度与现浇混凝土框架结构基本相同。

(2)装配式混凝土框架结构宜采用高强混凝土、高强钢筋,框架梁和框架柱的纵向钢筋尽量选用大直径钢筋,以减少钢筋数量,拉大钢筋间距,有利于提高装配施工效率,保证施工质量,降低成本。

(3)当房屋高度大于12m或层数超过3层时,预制柱宜采用套筒灌浆连接,包括全灌浆套筒和半灌浆套筒。矩形预制柱截面宽度或圆形预制柱直径不宜小于400mm,且不宜小于同方向梁宽的1.5倍;预制柱的纵向钢筋在柱底采用套筒灌浆连接时,柱箍筋加密区长度不应小于纵向受力钢筋连接区域长度与500mm之和;当纵向钢筋的混凝土保护层厚度大于50mm时,宜采取增设钢筋网片等措施,控制裂缝宽度以及在受力过程中的混凝土保护层剥离脱落。当采用叠合框架梁时,后浇混凝土叠合层厚度不宜小于150mm,抗震等级为一、二级叠合框架梁的梁端箍筋加密区宜采用整体封闭箍筋。

(4)采用预制柱及叠合梁的装配整体式框架中,柱底接缝宜设置在楼面标高处,且后浇节点区混凝土上表面应设置粗糙面。柱纵向受力钢筋应贯穿后浇节点区,柱底接缝厚度为20mm,并应用灌浆料填实。装配式框架节点中,包括中间层中节点、中间层端节点、顶层中节点和顶层端节点,框架梁和框架柱的纵向钢筋的锚固和连接可采用与现浇框架结构节点的方式,对于顶层端节点还可采用柱伸出屋面并将柱纵向受力钢筋锚固在伸出段内的方式。

4.2.3适用范围

装配整体式混凝土框架结构可用于6度至8度抗震设防地区的公共建筑、居住建筑以及工业建筑。除8度(0.3g)外,装配整体式混凝土结构房屋的最大适用高度与现浇混凝土结构相同。其他装配式混凝土框架结构,主要适用于各类低多层居住、公共与工业建筑。

4.2.4工程案例

中建国际合肥住宅工业化研发及生产基地项目配套综合楼、南京万科上坊保障房项目、南京万科九都荟、乐山市第一职业高中实训楼、沈阳浑南十二运安保中心、沈阳南科财富大厦、海门老年公寓、上海颛桥万达广场、上海临港重装备产业区H36-02地块项目等。

4.3 混凝土叠合楼板技术

4.3.1技术内容

混凝土叠合楼板技术是指将楼板沿厚度方向分成两部分,底部是预制底板,上部后浇混凝土叠合层。配置底部钢筋的预制底板作为楼板的一部分,在施工阶段作为后浇混凝土叠合层的模板承受荷载,与后浇混凝土层形成整体的叠合混凝土构件。

混凝土叠合楼板按具体受力状态,分为单向受力和双向受力叠合板;预制底板按有无外伸钢筋可分为“有胡子筋”和“无胡子筋”;拼缝按照连接方式可分为分离式接缝(即底板间不拉开的“密拼”)和整体式接缝(底板间有后浇混凝土带)。

预制底板按照受力钢筋种类可以分为预制混凝土底板和预制预应力混凝土底板:预制混凝土底板采用非预应力钢筋时,为增强刚度目前多采用桁架钢筋混凝土底板;预制预应力混凝土底板可为预应力混凝土平板和预应力混凝土带肋板、预应力混凝土空心板。

跨度大于3m时预制底板宜采用桁架钢筋混凝土底板或预应力混凝土平板,跨度大于6m时预制底板宜采用预应力混凝土带肋底板、预应力混凝土空心板,叠合楼板厚度大于180mm时宜采用预应力混凝土空心叠合板。

保证叠合面上下两侧混凝土共同承载、协调受力是预制混凝土叠合楼板设计的关键,一般通过叠合面的粗糙度以及界面抗剪构造钢筋实现。

施工阶段是否设置可靠支撑决定了叠合板的设计计算方法。设置可靠支撑的叠合板,预制构件在后浇混凝土重量及施工荷载下,不至于发生影响内力的变形,按整体受弯构件设计计算;无支撑的叠合板,二次成形浇筑混凝土的重量及施工荷载影响了构件的内力和变形,应按二阶段受力的叠合构件进行设计计算。

4.3.2技术指标

(1)预制混凝土叠合楼板的设计及构造要求应符合国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB50010、《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231的相关要求;预制底板制作、施工及短暂设计状况设计应符合《混凝土结构施工规范》GB 50066的相关要求;施工验收应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的相关要求。

(2)相关国家建筑标准设计图集包括《桁架钢筋混凝土叠合板(60mm厚底板)》15G366-1、《预制带肋底板混凝土叠合板》14G443、《预应力混凝土叠合板(50mm、60mm实心底板)》06SG439-1。

(3)预制混凝土底板的混凝土强度等级不宜低于C30;预制预应力混凝土底板的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30;后浇混凝土叠合层的混凝土强度等级不宜低于C25。

(4)预制底板厚度不宜小于60mm,后浇混凝土叠合层厚度不应小于60mm。

(5)预制底板和后浇混凝土叠合层之间的结合面应设置粗糙面,其面积不宜小于结合面的80%,凹凸深度不应小于4mm;设置桁架钢筋的预制底板,设置自然粗糙面即可。

(6)预制底板跨度大于4m,或用于悬挑板及相邻悬挑板上部纵向钢筋在在悬挑层内锚固时,应设置桁架钢筋或设置其他形式的抗剪构造钢筋。

(7)预制底板采用预制预应力底板时,应采取控制反拱的可靠措施。

4.3.3适用范围

各类房屋中的楼盖结构,特别适用于住宅及各类公共建筑。

4.3.4工程案例

京投万科新里程、金域华府、宝业万华城、上海城建浦江基地五期经济适用房、合肥蜀山公租房、沈阳地铁惠生新城、深港新城产业化住宅等。

4.4 预制混凝土外墙挂板技术

4.4.1技术内容

预制混凝土外墙挂板是安装在主体结构上,起围护、装饰作用的非承重预制混凝土外墙板,简称外墙挂板。外墙挂板按构件构造可分为钢筋混凝土外墙挂板、预应力混凝土外墙挂板两种形式;按与主体结构连接节点构造可分为点支承连接、线支承连接两种形式;按保温形式可分为无保温、外保温、夹心保温等三种形式;按建筑外墙功能定位可分为围护墙板和装饰墙板。各类外墙挂板可根据工程需要与外装饰、保温、门窗结合形成一体化预制墙板系统。

预制混凝土外墙挂板可采用面砖饰面、石材饰面、彩色混凝土饰面、清水混凝土饰面、露骨料混凝土饰面及表面带装饰图案的混凝土饰面等类型外墙挂板,可使建筑外墙具有独特的表现力。

预制混凝土外墙挂板在工厂采用工业化方式生产,具有施工速度快、质量好、维修费用低的优点,主要包括预制混凝土外墙挂板(建筑和结构)设计技术、预制混凝土外墙挂板加工制作技术和预制混凝土外墙挂板安装施工技术。

4.4.2技术指标

支承预制混凝土外墙挂板的结构构件应具有足够的承载力和刚度,民用外墙挂板仅限跨越一个层高和一个开间,厚度不宜小于100mm,混凝土强度等级不低于C25,主要技术指标如下:

(1)结构性能应满足现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204要求;

(2)装饰性能应满足现行国家标准《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210要求;

(3)保温隔热性能应满足设计及现行行业标准《民用建筑节能设计标准》JGJ26要求;

(4)抗震性能应满足国家现行标准《装配式混凝土结构技术规规程》JGJ12014、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231要求。与主体结构采用柔性节点连接,地震时适应结构层间变位性能好,抗震性能满足抗震设防烈度为8度的地区应用要求。

(5)构件燃烧性能及耐火极限应满足现行国家标准《建筑防火设计规范》GB50016的要求。

(6)作为建筑围护结构产品定位应与主体结构的耐久性要求一致,即不应低于50年设计使用年限,饰面装饰(涂料除外)及预埋件、连接件等配套材料耐久性设计使用年限不低于50年,其他如防水材料、涂料等应采用10年质保期以上的材料,定期进行维护更换。

(7)外墙挂板防水性能与有关构造应符合国家现行有关标准的规定,并符合《10项新技术》第8.6节有关规定。

4.4.3适用范围

预制混凝土外挂墙板适用于工业与民用建筑的外墙工程,可广泛应用于混凝土框架结构、钢结构的公共建筑、住宅建筑和工业建筑中。

4.4.4工程案例

国家网球中心、奥运会射击馆、(北京)中建技术中心实验楼、(北京)软通动力研发楼、北京昌平轻轨站、国家图书馆二期、河北怀来迦南葡萄酒厂、大连IBM办公楼、苏州天山厂房、威海名座、武汉琴台文化艺术中心、安慧千伏变电站、拉萨火车站;杭州奥体中心体育游泳馆、扬州体育公园体育场、济南万科金域国际、天津万科东丽湖。

4.5 夹心保温墙板技术

4.5.1技术内容

三明治夹心保温墙板(简称“夹心保温墙板”)是指把保温材料夹在两层混凝土墙板(内叶墙、外叶墙)之间形成的复合墙板,可达到增强外墙保温节能性能,减小外墙火灾危险,提高墙板保温寿命从而减少外墙维护费用的目的。夹心保温墙板一般由内叶墙、保温板和拉接件和外叶墙组成,形成类似于三明治的构造形式,内叶墙和外叶墙一般为钢筋混凝土材料,保温板一般为B1或B2级有机保温材料,拉接件一般为FRP高强复合材料或不锈钢材质。夹心保温墙板可广泛应用于预制墙板或现浇墙体中,但预制混凝土外墙更便于采用夹心保温墙板技术。

根据夹心保温外墙的受力特点,可分为非组合夹心保温外墙、组合夹心保温外墙和部分组合夹心保温外墙。其中非组合夹心保温外墙内外叶混凝土受力相互独立,易于计算和设计,可适用于各种高层建筑的剪力墙和围护墙;组合夹心保温外墙的内外叶混凝土需要共同受力,一般只适用于单层建筑的承重外墙或作为围护墙;部分组合夹心保温外墙的受力介于组合和非组合之间,受力非常复杂,计算和设计难度较大,其应用方法及范围有待进一步研究。

非组合夹心墙板一般由内叶墙承受所有的荷载作用,外叶墙起到保温材料的保护层作用,两层混凝土之间可以产生微小的相互滑移,保温拉接件对外叶墙的平面内变形约束较小,可以释放外叶墙在温差作用下的产生的温度应力,从而避免外叶墙在温度作用下产生开裂,使得外叶墙、保温板与内叶墙和结构同寿命。我国装配混凝土结构预制外墙主要采用的是非组合夹心墙板。

夹心保温墙板中的保温拉接件布置应综合考虑墙板生产、施工和正常使用工况下的受力安全和变形影响。

4.5.2技术指标

夹心保温墙板的设计应该与建筑结构同寿命,墙板中的保温拉接件应具有足够的承载力和变形性能。非组合夹心墙板应遵循“外叶墙混凝土在温差变化作用下能够释放温度应力,与内叶墙之间能够形成微小的自由滑移”的设计原则。

对于非组合夹心保温外墙的拉接件在与混凝土共同工作时,承载力安全系数应满足以下要求:对于抗震设防烈度为7度、8度地区,考虑地震组合时安全系数不小于3.0,不考虑地震组合时安全系数不小于4.0;对于9度及以上地区,必须考虑地震组合,承载力安全系数不小于3.0。

非组合夹心保温墙板的外叶墙在自重作用下垂直位移应控制在一定范围内,内、外叶墙之间不得有穿过保温层的混凝土连通桥。

夹心保温墙板的热工性能应满足节能计算要求。拉结件本身应满足力学、锚固及耐久等性能要求,拉结件的产品与设计应用应符合国家现行有关标准的规定。

4.5.3适用范围

适用于高层及多层装配式剪力墙结构外墙、高层及多层装配式框架结构非承重外墙挂板、高层及多层钢结构非承重外墙挂板等外墙形式,可用于各类居住与公共建筑。

4.5.4工程案例

北京万科中粮假日风景、天津万科东丽湖项目、沈阳地铁开发公司凤凰新城、沈阳地铁开发公司惠生小区及惠民小区、北京郭公庄保障房项目、北京旧宫保障房、济南西区济水上苑17#楼、济南港兴园保障房、中建科技武汉新洲区阳逻深港新城、合肥宝业润园项目、上海保利置业南大项目、长沙三一保障房项目、乐山华构办公楼、天津远大北京实创基地公租房等。

4.6 叠合剪力墙结构技术

4.6.1技术内容

叠合剪力墙结构是指采用两层带格构钢筋(桁架钢筋)的预制墙板,现场安装就位后,在两层板中间浇筑混凝土,辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边缘构件、楼板,共同形成的叠合剪力墙结构。在工厂生产预制构件时,设置桁架钢筋,既可作为吊点,又增加平面外刚度,防止起吊时开裂。在使用阶段,桁架钢筋作为连接墙板的两层预制片与二次浇筑夹心混凝土之间的拉接筋,可提高结构整体性能和抗剪性能。同时,这种连接方式区别于其他装配式结构体系,板与板之间无拼缝,无需做拼缝处理,防水性好。

利用信息技术,将叠合式墙板和叠合式楼板的生产图纸转化为数据格式文件,直接传输到工厂主控系统读取相关数据,并通过全自动流水线,辅以机械支模手进行构件生产,所需人工少,生产效率高,构件精度达毫米级。同时,构件形状可自由变化,在一定程度上解决了“模数化限制”的问题,突破了个性化设计与工业化生产的矛盾。

4.6.2技术指标

叠合剪力墙结构采用与现浇剪力墙结构相同的方法进行结构分析与设计,其主要力学技术指标与现浇混凝土结构相同,但当同一层内既有预制又有现浇抗侧力构件时,地震设计状况下宜对现浇水平抗侧力构件在地震作用下的弯矩和剪力乘以不小于1.1的增大系数。高层叠合剪力墙结构其建筑高度、规则性、结构类型应满足现行国家标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231等规范标准要求。

结构与构件的设计应满足国家现行标准《建筑结构荷载规范》GB50009、《建筑抗震设计规范》GB50011、《混凝土结构设计规范》GB50010和《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231等现行国家、行业规范标准要求。

4.6.3适用范围

适用于抗震设防烈度为6~8度的多层、高层建筑,包含工业与民用建筑。除了地上,本技术结构体系具有良好的整体性和防水性能,还适用于地下工程,包含地下室、地下车库、地下综合管廊等。

4.6.4工程案例

青浦爱多邦、万华城23号楼、上海地产曹路保障房、袍江保障房、滨湖润园、南岗第二公租房、滨湖桂园保障房、新站区公租房、天门湖公租房、经开区出口加工区公租房、合肥保障试验楼、1号试验楼、蚌埠大禹家园等;南翔星信综合体、中纺CBD商业中心、之江学院等;顺园大规模地下车库、青年城半地下车库、滨湖康园地下车库、临湖二期地下人防等。

4.7 预制预应力混凝土构件技术

4.7.1技术内容

预制预应力混凝土构件是指通过工厂生产并采用先张预应力技术的各类水平和竖向构件,其主要包括:预制预应力混凝土空心板、预制预应力混凝土双T板、预制预应力梁以及预制预应力墙板等。各类预制预应力水平构件可形成装配式或装配整体式楼盖,空心板、双T板可不设后浇混凝土层,也可根据使用要求与结构受力要求设置后浇混凝土层。预制预应力梁可为叠合梁,也可为非叠合梁。预制预应力墙板可应用与各类公共建筑与工业建筑中。

预制预应力混凝土构件的优势在于采用高强预应力钢丝、钢绞线,可以节约钢筋和混凝土用量,并降低楼盖结构高度,施工阶段普遍不设支撑而节约支模费用,综合经济效益显著。预制预应力混凝土构件组成的楼盖具有承载能力大,整体性好,抗裂度高等优点,完全符合“四节一环保”的绿色施工标准,以及建筑工业化的发展要求。预制预应力技术可增加墙板的长度,有利于实现多层一墙板。

4.7.2技术指标

(1)预应力混凝土空心板的标志宽度为1.2m,也有0.6m、0.9m等其他宽度;标准板高100mm、120mm、150mm、180mm、200mm、250mm、300mm、380mm等;不同截面高度能够满足的板轴跨度为3~18m。

(2)预应力混凝土双T板包括双T坡板和双T平板,坡板的标志宽度2.4m、3.0m等,坡板的标志跨度9m、12m、15m、18m、21m、24m等;平板的标志跨度2.0m、2.4m、3.0m等,平板的标志跨度9m、12m、15m、18m、21m、24m等。

(3)预应力混凝土梁跨度根据工程实际确定,在工业建筑中多为6m、7.5m、9m跨度。

(4)预应力混凝土墙板多为固定宽度(1.5m、2.0m、3.0m等),长度根据柱距或层高确定。

根据工程需要,也可采用非标跨度、宽度的构件,采用单独设计的方法即可。

预制预应力混凝土板的生产、安装、施工应满足国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB50010,《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204,《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1的有关规定。工程应用可执行《预应力混凝土圆孔板》03SG435-1~2,《SP预应力空心板》05SG408,《预应力混凝土双T板》06SG432-1、09SG432-2、08SG432-3,《大跨度预应力空心板(跨度4.2m~18.0m)》13G440等国家建筑标准设计图集,直接选用预制构件,也可根据工程情况单独设计。

4.7.3适用范围

广泛适用于各类工业与民用建筑中。预应力混凝土空心板可用于混凝土结构、钢结构建筑中的楼盖与外墙挂板,预应力混凝土双T板多用于公共建筑、工业建筑的楼盖、屋盖,其中双T坡板仅用于屋盖,9m以内跨度楼盖,可采用预应力空心板(SP板)+后浇叠合层的叠合楼盖,9m以内的超重载及9m以上的楼盖,采用预应力混凝土双T板+后浇叠合层的叠合楼盖。预制预应力梁截面可为矩形、花篮梁或L形、倒T形,便于与预应力混凝土双T板和空心板连接。

4.7.4工程案例

青岛鼎信通讯科技产业园厂房,采用重载双T板叠合楼盖;乐山市第一职业高中实训楼,采用预制预应力空心板楼盖。

4.8 钢筋套筒灌浆连接技术

4.8.1技术内容

钢筋套筒灌浆连接技术是指带肋钢筋插入内腔为凹凸表面的灌浆套筒,通过向套筒与钢筋的间隙灌注专用高强水泥基灌浆料,灌浆料凝固后将钢筋锚固在套筒内实现针对预制构件的一种钢筋连接技术。该技术将灌浆套筒预埋在混凝土构件内,在安装现场从预制构件外通过注浆管将灌浆料注入套筒,来完成预制构件钢筋的连接,是预制构件中受力钢筋连接的主要形式,主要用于各种装配整体式混凝土结构的受力钢筋连接。

钢筋套筒灌浆连接接头由钢筋、灌浆套筒、灌浆料三种材料组成,其中灌浆套筒分为半灌浆套筒和全灌浆套筒,半灌浆套筒连接的接头一端为灌浆连接,另一端为机械连接。

钢筋套筒灌浆连接施工流程主要包括:预制构件在工厂完成套筒与钢筋的连接、套筒在模板上的安装固定和进出浆管道与套筒的连接,在建筑施工现场完成构件安装、灌浆腔密封、灌浆料加水拌合及套筒灌浆。

竖向预制构件的受力钢筋连接可采用半灌浆套筒或全灌浆套筒。构件宜采用联通腔灌浆方式,并应合理划分连通腔区域。构件也可采用单个套筒独立灌浆,构件就位前水平缝处应设置坐浆层。套筒灌浆连接应采用由经接头型式检验确认的与套筒相匹配的灌浆料,使用与材料工艺配套的灌浆设备,以压力灌浆方式将灌浆料从套筒下方的进浆孔灌入,从套筒上方出浆孔流出,及时封堵进出浆孔,确保套筒内有效连接部位的灌浆料填充密实。

水平预制构件纵向受力钢筋在现浇带处连接可采用全灌浆套筒连接。套筒安装到位后,套筒注浆孔和出浆孔应位于套筒上方,使用单套筒灌浆专用工具或设备进行压力灌浆,灌浆料从套筒一端进浆孔注入,从另一端出浆口流出后,进浆、出浆孔接头内灌浆料浆面均应高于套筒外表面最高点。

套筒灌浆施工后,灌浆料同条件养护试件的抗压强度达到35 MPa后,方可进行对接头有扰动的后续施工。

4.8.2技术指标

钢筋套筒灌浆连接技术的应用须满足国家现行标准《装配式混凝土技术规程》JGJ 1、《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ 355和《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231的相关规定。钢筋套筒灌浆连接的传力机理比传统机械连接更复杂,《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ 355对钢筋套筒灌浆连接接头性能、型式检验、工艺检验、施工与验收等进行了专门要求。

灌浆套筒按加工方式分为铸造灌浆套筒和机械加工灌浆套筒。铸造灌浆套筒宜选用球墨铸铁,机械加工套筒宜选用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢或其它经过接头型式检验确定符合要求的钢材。

灌浆套筒的设计、生产和制造应符合现行行业标准《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T 398的相关规定,专用水泥基灌浆料应符合现行行业标准《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408的各项要求。当采用其他材料的灌浆套筒时,套筒性能指标应符合有关产品标准的规定。

套筒材料主要性能指标:球墨铸铁灌浆套筒的抗拉强度不小于550 MPa,断后伸长率不小于5 %,球化率不小于85 %;各类钢制灌浆套筒的抗拉强度不小于600 MPa,屈服强度不小于355 MPa,断后伸长率不小于16 %;其他材料套筒符合有关产品标准要求。

灌浆料主要性能指标:初始流动度不小300mm,30min流动度不小于260mm,1d抗压强度不小于35 MPa,28d抗压强度不小于85 MPa。

套筒材料在满足断后伸长率等指标要求的情况下,可采用抗拉强度超过600MPa(如900MPa、1000MPa)的材料,以减小套筒壁厚和外径尺寸,也可根据生产工艺采用其他强度的钢材。灌浆料在满足流动度等指标要求的情况下,可采用抗压强度超过85MPa(如110MPa、130MPa)的材料,以便于连接大直径钢筋、高强钢筋和缩短灌浆套筒长度。

4.8.3适用范围

本技术适用于装配整体式混凝土结构中直径12~40mm的HRB400、HRB500钢筋的连接,包括:预制框架柱和预制梁的纵向受力钢筋、预制剪力墙竖向钢筋等的连接,也可用于既有结构改造现浇结构竖向及水平钢筋的连接。

4.8.4工程案例

北京长阳半岛、紫云家园、长阳天地、金域华府、沈阳春河里、沈阳十二运安保中心、南科财富大厦、华润紫云府、万科铁西蓝山、长春一汽技术中心停车楼、大连万科城、南京上坊青年公寓、万科九都荟、合肥蜀山四期公租房、庐阳湖畔新城、上海佘北大型居住社区、青浦新城、浦东新区民乐大型居住社区、龙信老年公寓、龙信广场、中南世纪城、成都锦丰新城、西安兴盛家园、乌鲁木齐龙禧佳苑、福建建超工业化楼等。

4.9 装配式混凝土结构建筑信息模型应用技术

4.9.1技术内容

利用建筑信息模型(BIM)技术,实现装配式混凝土结构的设计、生产、运输、装配、运维的信息交互和共享,实现装配式建筑全过程一体化协同工作。应用BIM技术,装配式建筑、结构、机电、装饰装修全专业协同设计,实现建筑、结构、机电、装修一体化;设计BIM模型直接对接生产、施工,实现设计、生产、施工一体化。

4.9.2技术指标

建筑信息模型(BIM)技术指标主要有支撑全过程BIM平台技术、设计阶段模型精度、各类型部品部件参数化程度、构件标准化程度、设计直接对接工厂生产系统CAM技术、以及基于BIM与物联网技术的装配式施工现场信息管理平台技术。装配式混凝土结构设计应符合国家现行标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231、《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1和《混凝土结构设计规范》GB50010等的有关要求,也可选用《预制混凝土剪力墙外墙板》15G365-1、《预制钢筋混凝土阳台板、空调板及女儿墙》15G368-1等国家建筑标准设计图集。

除上述各项规定外,针对建筑信息模型技术的特点,在装配式建筑全过程BIM技术应用还应注意以下关键技术内容:

(1)搭建模型时,应采用统一标准格式的各类型构件文件,且各类型构件文件应按照固定、规范的插入方式,放置在模型的合理位置。

(2) 预制构件出图排版阶段,应结合构件类型和尺寸,按照相关图集要求进项图纸排版,尺寸标注、辅助线段和文字说明,采用统一标准格式,并满足现行国家标准《建筑制图标准》GB/T 50104和《建筑结构制图标准》GB/T 50105。

(3) 预制构件生产,应接力设计BIM模型,采用“BIM+MES+CAM”技术,实现工厂自动化钢筋生产、构件加工;应用二维码技术、RFID芯片等可靠识别与管理技术,结构工厂生产管理系统,实现可追溯的全过程质量管控。

(4) 应用“BIM+物联网+GPS”技术,进行装配式预制构件运输过程追溯管理、施工现场可视化指导堆放、吊装等,实现装配式建筑可视化施工现场信息管理平台。

4.9.3适用范围

装配式剪力墙结构:预制混凝土剪力墙外墙板,预制混凝土剪力墙叠合板板,预制钢筋混凝土阳台板、空调板及女儿墙等构件的深化设计、生产、运输与吊装。

装配式框架结构:预制框架柱、预制框架梁、预制叠合板、预制外挂板等构件的深化设计 、生产、运输与吊装。

异形构件的深化设计、生产、运输与吊装。异形构件分为结构形式异形构件和非结构形式异形构件,结构形式异形构件包括有坡屋面、阳台等;非结构形式异形构件有排水檐沟、建筑造型等。

4.9.4工程案例

北京三星中心商业金融项目、五和万科长阳天地项目、合肥湖畔新城复建点项目、北京天竺万科中心项目、成都青白江大同集中安置房项目、清华苏世民书院项目、中建海峡(闽清)绿色建筑科技产业园综合楼项目、北京门头沟保障性自住商品房项目等。

4.10 预制构件工厂化生产加工技术

4.10.1技术内容

预制构件工厂化生产加工技术,指采用自动化流水线、机组流水线、长线台座生产线生产标准定型预制构件并兼顾异型预制构件,采用固定台模线生产房屋建筑预制构件,满足预制构件的批量生产加工和集中供应要求的技术。

工厂化生产加工技术包括预制构件工厂规划设计、各类预制构件生产工艺设计、预制构件模具方案设计及其加工技术、钢筋制品机械化加工和成型技术、预制构件机械化成型技术、预制构件节能养护技术以及预制构件生产质量控制技术。

非预应力混凝土预制构件生产技术涵盖混凝土技术、钢筋技术、模具技术、预留预埋技术、浇筑成型技术、构件养护技术,以及吊运、存储和运输技术等,代表构件有桁架钢筋预制板、梁柱构件、剪力墙板构件等。预应力混凝土预制构件生产技术还涵盖先张法和后张有粘结预制构件的生产技术,除了建筑工程中使用的预应力圆孔板、双T板、屋面梁、屋架、屋面板等,还包括市政和公路领域的预制桥梁构件等,重点研究预应力生产工艺和质量控制技术。

4.10.2技术指标

工厂化科学管理、自动化智能生产带来质量品质得到保证和提高;构件外观尺寸加工精度可达±2mm,混凝土强度标准差不大于4.0MPa,预留预埋尺寸精度可达±1mm,保护层厚度控制偏差±3mm,通过预应力和伸长值偏差控制保证预应力构件起拱满足设计要求并处于同一水平,构件承载力满足设计和规范要求。

预制构件的几何加工精度控制、混凝土强度控制、预埋件的精度、构件承载力性能、保护层厚度控制、预应力构件的预应力要求等尚应符合设计(包括标准图集)及有关标准的规定。

预制构件生产的效率指标、成本指标、能耗指标、环境指标和安全指标,应满足有关要求。

4.10.3适用范围

适用于建筑工程中各类钢筋混凝土和预应力混凝土预制构件。

4.10.4工程案例

北京万科金域缇香预制墙板和叠合板,(北京)中粮万科长阳半岛预制墙板、楼梯、叠合板和阳台板、沈阳惠生保障房预制墙板、叠合板和楼梯,国家体育场(鸟巢)看台板,国家网球中心预制挂板,深圳大运会体育中心体育场看台板,杭州奥体中心体育游泳馆预制外挂墙板和铺地板,济南万科金域国际预制外挂墙板板和叠合楼板,(长春)一汽技术中心停车楼预制墙板和双T板,武汉琴台文化艺术中心预制清水混凝土外挂墙板,河北怀来迦南葡萄酒厂预制彩色混凝土外挂墙板,某供电局生产基地厂房预制柱、屋面板和吊车梁,市政公路用预制T梁和厢梁 、预制管片、预制管廊等。

 

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