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新型裝配式密柱結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)及應(yīng)用

建筑學(xué)研究前沿 余瑞 應(yīng)惠清 陳敏 · 2013-10-15 10:28 留言

  1前言

  從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,我國(guó)建筑發(fā)展的大方向應(yīng)該是趨向于采用裝配式密柱結(jié)構(gòu)即裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑方法,這種方法是以預(yù)制構(gòu)件為主要受力構(gòu)件經(jīng)裝配而成。此種創(chuàng)新的構(gòu)筑方法將大大提高建筑施工的效率,創(chuàng)造不可估量的工業(yè)產(chǎn)值。其優(yōu)點(diǎn)包括:工廠內(nèi)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并在現(xiàn)場(chǎng)安裝;生產(chǎn)機(jī)械化;料具節(jié)?。画h(huán)保綠色;材料成本相對(duì)較為低廉;人員成本低。該結(jié)構(gòu)體系發(fā)展前景良好,未來(lái)市場(chǎng)巨大,極具推廣應(yīng)用及研究?jī)r(jià)值。

  2裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)外的發(fā)展

  2.1美國(guó)和加拿大的發(fā)展

  上世紀(jì)20年代開(kāi)始,裝配式混凝土的研究工作便已在北美興起,電腦技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展大幅度提高了裝配式混凝土的進(jìn)步速度。目前,該種構(gòu)筑方法在北美國(guó)家已成體系。

  2.2日本的發(fā)展

  二戰(zhàn)至今,日本在裝配式混凝土方面的發(fā)展讓人刮目相看。由于日本是世界著名的地震多發(fā)國(guó)家,客觀上迫使日本經(jīng)過(guò)對(duì)此種構(gòu)筑方法幾十年的研究發(fā)展,獲得了極高的建筑應(yīng)用綜合水平,并在這方面處于世界領(lǐng)先地位。

  2.3歐洲國(guó)家的發(fā)展

  發(fā)展歷史久遠(yuǎn)、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富是歐洲國(guó)家裝配式混凝土建筑的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)、工藝更加環(huán)保、人性化。

  3裝配式密柱結(jié)構(gòu)的抗震性能

  目前,我國(guó)在預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的研究發(fā)展以及工程應(yīng)用方面與世界許多發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家及地區(qū)存在著顯而易見(jiàn)的巨大差距,說(shuō)落后十年以上并不夸張,究其原因主要還是我們對(duì)于裝配式密柱結(jié)構(gòu)的抗震性能認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足,急需進(jìn)行長(zhǎng)期專(zhuān)業(yè)的研究。我國(guó)地震帶分布廣泛,地震活動(dòng)頻繁且劇烈,這就使得我國(guó)在目前的裝配式密柱結(jié)構(gòu)抗震性能認(rèn)識(shí)程度下無(wú)法將這種先進(jìn)的構(gòu)筑方法應(yīng)用于很多震源地區(qū),從而導(dǎo)致裝配式密柱結(jié)構(gòu)的發(fā)展遇到了瓶頸。

  4幾種關(guān)鍵技術(shù)

  4.1鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)

  最新的套筒灌漿技術(shù)是將套筒一端的鋼筋在預(yù)制工廠通過(guò)螺紋完成機(jī)械連接,另一端鋼筋在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)灌漿進(jìn)行連接。

  要點(diǎn):(一)套筒強(qiáng)度要符合基本強(qiáng)度要求;(二)所用的灌漿材料應(yīng)具備高強(qiáng)度,對(duì)溫度變化不敏感,無(wú)收縮性;(三)套筒、所用的灌漿材料與被連接鋼筋之間應(yīng)相容與匹配。

  4.2鋼筋漿錨連結(jié)技術(shù)

  鋼筋漿錨連接技術(shù)不同于傳統(tǒng)的做法即將鋼筋捆在一起進(jìn)行力的傳遞,而是將搭接的鋼筋之間拉開(kāi)一定距離。

  要點(diǎn):(一)灌漿孔道滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)要求;(二)灌漿材料同樣要具有高強(qiáng)度,對(duì)溫度變化不敏感,無(wú)收縮性;(三)鋼筋間約束要符合要求。

  4.3夾心保溫外墻板

  即通稱(chēng)的三明治板,具有保溫、防水、防火等優(yōu)良性能。我國(guó)在這方面還欠缺研究經(jīng)驗(yàn)。

  要點(diǎn):(一)外葉墻體要與保溫材料保持不粘連,保證墻板的保溫性能;(二)墻板要有能力適應(yīng)溫度引起的熱脹冷縮。

  4.4幕墻板

  對(duì)豐富建筑外立面有著重要作用。

  要點(diǎn):(一)對(duì)于建筑物主體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于外部載荷;(二)傳力具有選擇性或稱(chēng)方向限制性,即不水平方向傳遞力,不垂直向下傳遞力;(三)幕墻板應(yīng)能無(wú)約束自由運(yùn)動(dòng)。
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  5新型裝配式密柱體系建造流程

  5.1制作

  混凝土對(duì)空心外殼的制作全部都是在預(yù)制構(gòu)件廠內(nèi)進(jìn)行的,采用的是定制的模具。主要的制作方式是以抽芯成孔的方式來(lái)進(jìn)行澆筑??蚣茉谥5臅r(shí)候要預(yù)埋,混凝土的外墻在澆筑完成之后,在墻體外側(cè)要逐步進(jìn)行外墻的保溫工作,因此裝配式密柱結(jié)構(gòu)體系可以參照混凝土疊墻的方法來(lái)完成。

  5.2預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸

  空心外殼在裝車(chē)運(yùn)輸時(shí),要以直立運(yùn)輸。運(yùn)輸?shù)能?chē)應(yīng)配備專(zhuān)用的運(yùn)輸架,裝車(chē)時(shí)外飾面要朝外并用緊繩裝置好,進(jìn)行固定。運(yùn)輸墻板時(shí),車(chē)啟動(dòng)比較慢。車(chē)行駛要?jiǎng)蛩?。轉(zhuǎn)彎變道時(shí)要減速,以防止墻板被破壞。預(yù)制的樓梯和陽(yáng)臺(tái)所采用直立的運(yùn)輸方法則可以避免運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)碰撞。

  5.3預(yù)制構(gòu)件的組裝

  預(yù)制構(gòu)件的吊裝需要配備專(zhuān)用的起吊工具,目前應(yīng)用與預(yù)制裝配施工的吊裝工具的形式比較多,并且形式也很新穎實(shí)用。起吊工具可以根據(jù)不同的雕件來(lái)對(duì)吊點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整,使得其重心保持一致,可以防止在吊裝過(guò)程中預(yù)制構(gòu)件板塊出現(xiàn)傾斜的情況,這樣更加方便構(gòu)件的預(yù)制。施工現(xiàn)場(chǎng)在吊裝的過(guò)程中要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和調(diào)運(yùn)的距離進(jìn)行綜合的考慮。以重力作為主要指標(biāo),選擇起重機(jī),每層構(gòu)件都應(yīng)該順序吊裝。

  5.4鋼筋綁扎與錨固

  建筑的基礎(chǔ)和樓面施工完成后,相應(yīng)的部分要保持一定的預(yù)留,預(yù)留與上層密柱和鋼筋保持一致,其預(yù)留的長(zhǎng)度要求,要求滿(mǎn)足其搭接的長(zhǎng)度要求。上層密柱與端柱內(nèi)部的鋼筋籠可以進(jìn)行預(yù)制,而后將其調(diào)入密柱的空腔內(nèi)部,并且預(yù)留綁扎的鋼筋,完成上下層的鋼筋綁扎。

  5.5預(yù)制件的固定

  預(yù)制混凝土空心外殼吊裝定位之后,需要此用能夠調(diào)節(jié)高精度的固定裝置來(lái)固定,該裝置有調(diào)節(jié)的設(shè)備以及相關(guān)的預(yù)留組件組合在一起。實(shí)現(xiàn)三個(gè)高精度的調(diào)整。對(duì)設(shè)備的調(diào)節(jié)包括標(biāo)高控制螺栓和可調(diào)水平的拉桿。調(diào)節(jié)螺桿高度,控制機(jī)標(biāo)高,旋轉(zhuǎn)水平拉桿可以對(duì)預(yù)制構(gòu)件形成推拉,起到調(diào)節(jié)的作用。

  6裝配式密柱的結(jié)構(gòu)體系中節(jié)點(diǎn)的連接

  裝配施工的過(guò)程中,節(jié)點(diǎn)的連接性能能夠影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性能和耐久性能,裝配式密柱的結(jié)構(gòu)體系與混凝土連接的方式有些類(lèi)似。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)連接的方式、抗震的規(guī)范以及相關(guān)的裝配模式等等設(shè)計(jì)的規(guī)范,提出了裝配密柱墻體的節(jié)點(diǎn)連接的操作規(guī)則。

  6.1空心外殼的豎向連接

  對(duì)空心外殼豎向連接的過(guò)程中,下層墻體一般都會(huì)高出正常的露面。上下層墻體可以采用企口連接,企口的寬度大約是15毫米左右,企口的縫隙和外側(cè)所采用的都是彈性密封膠。下層墻體中與上層端密柱要保持一致,長(zhǎng)度可以控制在500毫米左右。在預(yù)留的鋼筋綁扎空內(nèi)部完成對(duì)上下鋼筋的搭接工作,空心的外殼在安裝固定之后就可以教主混凝土,然后形成一個(gè)鋼性的連接過(guò)程中。

  6.2水平連接

  空心外殼的預(yù)制的水平連接可以分為3種形式?!耙弧毙?,“T”型,“L”型??v橫向剪力墻在節(jié)點(diǎn)處的預(yù)留與原界面的鋼筋時(shí)相同的,并且可以相互錨入。節(jié)點(diǎn)與端密柱在澆筑的過(guò)程中可以形成鋼性節(jié)點(diǎn)。 “一”形連接,連接的節(jié)點(diǎn)要應(yīng)用的到外墻,豎向接縫應(yīng)采用彈性密封膠來(lái)進(jìn)行封堵。

  7結(jié)語(yǔ)

  在實(shí)際的操作中能夠證明,新型裝配式密柱的結(jié)構(gòu)體系在工業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛,程度也比較高,每一個(gè)工程在施工過(guò)程中的進(jìn)度也比較快,交叉作業(yè)是比較方便有序的,每一個(gè)工序都可以向設(shè)備安裝那樣對(duì)其精度進(jìn)行檢查,確保質(zhì)量。在結(jié)構(gòu)施工中所占用的場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)的用料還有加濕的作業(yè)比較少,這樣能夠明顯減少了運(yùn)輸車(chē)輛和施工機(jī)械的噪聲。在現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程中,對(duì)周?chē)用竦母蓴_比較小,這樣更有利于環(huán)境保護(hù)的操作,節(jié)省了大量的模板和水電消耗也達(dá)到了節(jié)能的目的。裝配式密柱的結(jié)構(gòu)體系的各種連接的承載能力、抗震能力和延展性都能夠得到很好的保障。所形成的建筑結(jié)構(gòu)的整體性也是比較好的。這種情況與混凝土的結(jié)構(gòu)比較類(lèi)似。裝配式密柱的結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造做法有很多種,鋼筋綁扎預(yù)留孔的封閉、預(yù)制外殼水平和豎向解封的防水處理等等,這些方法應(yīng)用在實(shí)際的操作中都比較不錯(cuò),但任然需要進(jìn)一步的分析探討。

編輯:姜立東

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