預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與發(fā)展介紹

1、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究,主要內(nèi)容,一、概述二、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和特點三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié)四、鋼筋節(jié)點連接五、構(gòu)件的制作六、構(gòu)件的運輸與存放七、構(gòu)件的安裝,一、概述,裝配式混凝土的概念裝配式混凝土是以預(yù)制構(gòu)件為主要的受力構(gòu)件，經(jīng)過裝配和連接而成的混凝土構(gòu)件，預(yù)制裝配建筑的主要特點是構(gòu)件在工廠制作，然后運送到現(xiàn)場，用機(jī)械或人工進(jìn)行安裝。該施工方法比傳統(tǒng)方法可節(jié)省人工25%~30%、降低造價10%~15%、縮短工期5

2、0%左右。,一、概述,建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的需求 ：建筑行業(yè)節(jié)能減排的需要改變建筑設(shè)計模式和建造方式，提高建筑科技含量、性能和質(zhì)量的需要解決建筑市場勞動力資源短缺的需要 有效保證工程質(zhì)量、節(jié)約資源和降低成本的需要,我國建筑施工主要采用現(xiàn)場施工為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，這種生產(chǎn)方式工業(yè)化程度不高、設(shè)計建造比較粗放、建筑產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、建設(shè)效率低、勞動力需求量大、材料損耗和建筑垃圾量大、資源和能源消耗較大，不能滿足節(jié)能、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)要

3、求。,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)——現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化的主要結(jié)構(gòu)形式,二、裝配式混凝土的發(fā)展和特點,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展1．美國、加拿大預(yù)制混凝土的發(fā)展在美國，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑廣泛用于各種建筑。 包括：居住建筑，學(xué)校、醫(yī)院、辦公等公共建筑，停車庫，單層工業(yè)廠房等建筑中都得到官方的應(yīng)用。在工程實踐中，由于大量應(yīng)用大型預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土構(gòu)件技術(shù)，是裝配式混泥土結(jié)構(gòu)技術(shù)更充分地發(fā)揮了其優(yōu)越性，體現(xiàn)了施工速度快、工程質(zhì)量好、工作

4、效率高、經(jīng)濟(jì)耐久等優(yōu)勢。,二、裝配式混凝土的發(fā)展和特點,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展2．日本裝配式混凝土的發(fā)展日本的裝配式混凝土建筑從第二次世界大戰(zhàn)以后至1990年持續(xù)發(fā)展，并在地震區(qū)的高層和超高層建筑中得到十分廣泛的應(yīng)用。目前，這些建筑的預(yù)制技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很高，并經(jīng)歷了多次地震的考驗。日本有關(guān)裝配式混凝土建筑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系完備，工藝技術(shù)先進(jìn)，構(gòu)造設(shè)計合理，部品的集成化程度很高，施工管理嚴(yán)格，體現(xiàn)了很高的綜

5、合技術(shù)水平。,二、裝配式混凝土的發(fā)展和特點,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展3．在我國裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展極為迅速，在20世紀(jì)末已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、橋梁道路、水工建筑和民用建筑。發(fā)揮重要專用。在70年代末引進(jìn)南斯拉夫預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土板柱結(jié)構(gòu)體系，使得裝配式在我國的發(fā)展越來越快。,二、裝配式混凝土的發(fā)展和特點,房屋適用的最大高度,二、裝配式混凝土的發(fā)展和特點,,,,,,,,,,,,現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),裝配式混凝土結(jié)構(gòu),特點,施工質(zhì)量,

6、施工速度,造價,抗震性能,設(shè)計造型,施工環(huán)境,綠色施工,建筑工業(yè)化,易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷,施工速度慢、周期長,逐漸上升,抗震性能好,空間造型設(shè)計靈活,現(xiàn)場手工作業(yè)為主,費水、電、材，污染重,現(xiàn)場難以實現(xiàn)工業(yè)化,施工速度快、周期短,質(zhì)量保證率高、外觀好,8度及以下抗震、乙類,逐漸降低,實現(xiàn)工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化工廠化,節(jié)水、電、材，污染少,工廠化機(jī)械化生產(chǎn)為主,空間造型設(shè)計受限制,10,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)體系框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)

7、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)樓蓋體系,綜述,11,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架結(jié)構(gòu),混凝土結(jié)構(gòu)全部或部分采用預(yù)制柱或疊合梁、疊合板等構(gòu)件，通過節(jié)點部位后澆混凝土或疊合方式形成的具有可靠傳力機(jī)制，并滿足承載力和變形要求的框架結(jié)構(gòu)；簡稱裝配整體式框架結(jié)構(gòu)。主要用于需要開敞大空間的廠房、倉庫、商場、停車場、辦公樓、教學(xué)樓、醫(yī)務(wù)樓、商務(wù)樓等建筑，近年來也逐漸應(yīng)用于居民住宅等民用建筑。,預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)按連接方式分為兩類：等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)（剛性連接）不

8、等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)（柔性連接）,12,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架結(jié)構(gòu)：剛性連接,基于一維構(gòu)件把梁、柱預(yù)制成一維構(gòu)件，通過一定的方法連接而成,預(yù)制構(gòu)件端部伸出的預(yù)留鋼筋焊接或用鋼套筒連接，然后現(xiàn)場澆筑混凝土,優(yōu)點：構(gòu)件生產(chǎn)及施工方便，結(jié)構(gòu)整體性較好，可做到等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)缺點：接縫位于受力關(guān)鍵部位，連接要求高,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架結(jié)構(gòu)：剛性連接,14,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架結(jié)構(gòu)：剛性連接,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),,,基于二維構(gòu)件，采用平

9、面T型和十字型或一字型構(gòu)件通過一定的方法連接,優(yōu)點：節(jié)點性能較好，接頭位于受力較小部分缺點：生產(chǎn)、運輸、堆放以及安裝施工不方便,框架結(jié)構(gòu)：剛性連接,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),,,優(yōu)點：節(jié)點性能較好，接頭位于受力較小部分缺點：生產(chǎn)、運輸、堆放以及安裝施工不方便,框架結(jié)構(gòu)：剛性連接,17,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),基于三維構(gòu)件采用三維雙T型和雙十字型構(gòu)件通過一定的方法連接,能減少施工現(xiàn)場布筋、澆筑混凝土等工作，接頭數(shù)量較少；缺點是構(gòu)件是三維

10、構(gòu)件，重量大不便于生產(chǎn)、運輸、堆放以及安裝施工。該種框架體系應(yīng)用較少,框架結(jié)構(gòu)：剛性連接,18,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),節(jié)點采用柔性連接。連接部位抗彎能力比預(yù)制構(gòu)件低，地震作用下彈塑性變形通常發(fā)生在連接處。既可以用于預(yù)制混凝士框架體系，又可以用于預(yù)制混凝土板柱結(jié)構(gòu)。,變形在彈性范圍內(nèi)，因此結(jié)構(gòu)恢復(fù)性能好，震后只需對連接部位進(jìn)行修復(fù)就可以繼續(xù)使用，具有較好的經(jīng)濟(jì)性能。柔性連接的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有很大的不同，符合 “基于性能

11、”的抗震設(shè)計思想。,框架結(jié)構(gòu)：柔性連接,,,,19,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架結(jié)構(gòu)：柔性連接,20,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架結(jié)構(gòu)：柔性連接,21,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),中心支撐,框架結(jié)構(gòu),22,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),剪力墻結(jié)構(gòu),預(yù)制剪力墻體系現(xiàn)澆剪力墻配外掛板體系疊合剪力墻體系多層剪力墻體系,混凝土結(jié)構(gòu)的部分或全部采用承重預(yù)制墻板，通過節(jié)點部位的后澆混凝土形成的具有可靠傳力機(jī)制，并滿足承載力和變形要求的剪力墻結(jié)構(gòu)；簡稱裝配整體式

12、剪力墻結(jié)構(gòu)。,23,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),24,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),預(yù)制剪力墻體系,部分預(yù)制的套筒灌漿連接的預(yù)制剪力墻,漿錨搭接連接的的預(yù)制剪力墻,底部預(yù)留后澆區(qū)的預(yù)制剪力墻,混凝土結(jié)構(gòu)的部分或全部采用承重預(yù)制墻板，通過節(jié)點部位的后澆混凝土形成的具有可靠傳力機(jī)制，并滿足承載力和變形要求的剪力墻結(jié)構(gòu)；簡稱裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)。,預(yù)制（疊合）板、預(yù)制（疊合）梁、預(yù)制外墻、預(yù)制樓梯等構(gòu)件現(xiàn)澆剪力墻、柱等,核心仍是現(xiàn)澆剪力墻體系注重外掛墻

13、板的設(shè)計以及安裝施工（線連接、點連接）,現(xiàn)澆剪力墻配外掛板體系,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),疊合板式預(yù)制剪力墻,沿厚度方向分為三層，外層預(yù)制，中間層現(xiàn)澆。通過桁架鋼筋連接。但預(yù)制混凝土板及其內(nèi)的鋼筋網(wǎng)與上下層不相連接,疊合剪力墻體系,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),適用于抗震設(shè)防烈度為7度及6度以下抗震區(qū)和非抗震區(qū)，房屋高度不超過60米，層數(shù)在18層以內(nèi)的多層、高層住宅結(jié)構(gòu),疊合剪力墻體系,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),疊合墻連接,我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的步伐加快，將

14、會建設(shè)大量的以6-7層為主的剪力墻居住建筑。對抗震的需求并不大。此種結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造簡單，施工方便，可在廣大城鎮(zhèn)地區(qū)多層住宅中推廣使用。,《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1-2014簡化了暗柱設(shè)置及水平接縫的連接，降低了剪力墻及暗柱配筋率、配箍率要求連接方式多樣、簡便，可采用干連接可將疊合剪力墻應(yīng)用于多層剪力墻結(jié)構(gòu)體系，真正做到工業(yè)化生產(chǎn)、施工,多層剪力墻體系,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),南科大廈,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),框架-剪力墻,裝配

15、整體式剪力墻結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)外墻均為預(yù)制、連接節(jié)點部分現(xiàn)澆的剪力墻結(jié)構(gòu)，簡稱全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)；以及內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻全部或部分預(yù)制、連接節(jié)點部分現(xiàn)澆的剪力墻結(jié)構(gòu)，簡稱部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)。,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu),部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu),樓蓋體系,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),預(yù)制板,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),樓梯,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),外掛板,三、現(xiàn)有技術(shù)體系總結(jié),外掛板,36,四、鋼筋節(jié)點的連接,鋼筋連接技術(shù)：套筒灌漿連

16、接,中心支撐,,,37,四、鋼筋節(jié)點的連接,鋼筋連接技術(shù)：套筒灌漿連接,中心支撐,,,,套筒灌漿連接接頭—包括全灌漿和半灌漿套筒 特點：1）適用于大直徑鋼筋連接2）豎向鋼筋連接多用半灌漿套筒接頭，水平鋼筋連接多用全灌漿套筒接頭3）灌漿料為高性能補(bǔ)償收縮水泥基材料，采用壓力注漿 優(yōu)點：1）技術(shù)成熟、可靠，適用于各種連接2）可以采用集中連接的形式，適用于鋼筋的直接連接和間接連接等形式3）質(zhì)量穩(wěn)定，便于現(xiàn)場操作，可采用群灌

17、技術(shù)注漿，施工效率較高 不足：1）灌漿料受施工階段環(huán)境溫度影響2）套筒及灌漿料的成本較高3）對預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的精度、安裝施工的組織和管理要求較高,39,四、鋼筋節(jié)點的連接,鋼筋連接技術(shù)：套筒灌漿連接,中心支撐,,,,東京塔58層,臺灣高層住宅38層,浦江住宅14層,40,四、鋼筋節(jié)點的連接,鋼筋漿錨連接，是一種將需搭接的鋼筋拉開一定距離的搭接方式。以往鋼筋的搭接，強(qiáng)調(diào)將需搭接的鋼筋綁扎在一起，以便于鋼筋之間的傳力。根據(jù)我國自行的

18、研發(fā)工作，也在國際文獻(xiàn)中找到依據(jù)。這種將需搭接的鋼筋拉開一定距離的搭接方式可以保證鋼筋之間的傳力。,漿錨搭接連接,螺旋箍筋約束漿錨搭接連接,金屬波紋管漿錨搭接連接,四、鋼筋節(jié)點的連接,連接節(jié)點,約束漿錨間接搭接接頭 特點：1）鋼筋搭接范圍為約束混凝土區(qū)2）灌漿料為高性能補(bǔ)償收縮水泥基材料，可采用壓力注漿3）適用于7°設(shè)防以下地區(qū)的中等高度建筑 優(yōu)點：1）成本較低2）鋼筋搭接長度較短，適用于中小直徑鋼筋連接3

19、）可采用群灌技術(shù)注漿，施工效率較高 不足：1）灌漿料受安裝施工環(huán)境溫度影響較大2）鋼筋需要逐根連接，數(shù)量較大，施工難度較大3）插筋孔道制作工藝尚需完善，制作效率有待提高,漿錨間接搭接接頭 特點：1）預(yù)制墻板底部預(yù)留孔道，通過插筋注漿實現(xiàn)鋼筋搭接2）灌漿料為水泥基材料，可采用壓力注漿3）適用于7°設(shè)防以下地區(qū)的中等高度建筑 優(yōu)點：1）成本低2）適用于中小直徑鋼筋連接 不足：1）鋼筋插入孔道長度較

20、大，且需要逐根連接，數(shù)量較大，施工難度大2）需要逐孔灌漿，施工效率較低,,夾心保溫外墻板,預(yù)制夾心保溫墻板，國外稱之為三明治墻板，它集圍護(hù)和保溫、防水、防火等功能于一體，在歐洲和北美都得到廣泛的應(yīng)用。,預(yù)制夾心保溫墻板的技術(shù)要點在于：①采取正確的手段，以保證外葉墻體不與保溫材料粘結(jié)在一起； ② 內(nèi)外葉墻體的連接件有足夠的柔韌性，這樣，它們可以對墻板中兩葉墻體之間在平面內(nèi)的收縮和溫度引起的熱脹冷縮提供一些抵抗力；③保

21、溫材料具有高抗壓強(qiáng)度和低吸水率。,應(yīng)關(guān)注的幾個工程問題,預(yù)制復(fù)合夾心墻板豎向鋼筋連接的灌漿問題 灌漿孔與連接鋼筋的定位 鋼筋連接區(qū)域的橫向鋼筋布置 灌漿區(qū)域的“分倉” 標(biāo)準(zhǔn)化操作,應(yīng)關(guān)注的幾個工程問題,預(yù)制復(fù)合夾心墻板之間豎向現(xiàn)澆段的“漲模”問題 可靠的拉結(jié)措施 定型支撐的使用 混凝土澆筑的措施 保溫層的連續(xù)與密閉,預(yù)制墻板安裝工序安排基準(zhǔn)控制測量→墻板水平和豎向定位控制線，現(xiàn)澆段豎向鋼筋的定位→灌漿區(qū)分倉、密縫條

22、固定→吊裝墻板、就位、測量、支撐、脫鉤→灌漿→綁扎鋼筋→隱檢、模板安裝→墻體混凝土澆筑,49,49,五、構(gòu)件制作,模具,柱模,墻模,50,50,五、構(gòu)件制作,梯模,疊合板模,51,51,五、構(gòu)件制作,PC構(gòu)件生產(chǎn)流水線,52,52,五、構(gòu)件制作,布料機(jī),53,53,五、構(gòu)件制作,振動趕平機(jī),54,54,六、構(gòu)件運輸與存放,構(gòu)件運輸,1） 預(yù)制構(gòu)件的運輸線路應(yīng)根據(jù)道路、橋梁的實際條件確定。場內(nèi)運輸宜設(shè)置循環(huán)線路；2）

23、 運輸車輛應(yīng)滿足構(gòu)件尺寸和載重要求；3） 裝卸構(gòu)件時應(yīng)考慮車體平衡，避免造成車體傾覆；4） 應(yīng)采取防止構(gòu)件移動或傾倒的綁扎固定措施；5） 運輸細(xì)長構(gòu)件時應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置水平支架；6） 對構(gòu)件邊角部或鏈索接觸處的混凝土，宜采用墊襯加以保護(hù)。,55,55,六、構(gòu)件運輸與存放,構(gòu)件存放1） 場地應(yīng)平整、堅實，并應(yīng)有良好的排水措施；2） 應(yīng)保證最下層構(gòu)件墊實，預(yù)埋吊

24、件宜向上，標(biāo)識宜朝向堆垛間的通道；3） 墊木或墊塊在構(gòu)件下的位置宜與脫模、吊裝時的起吊位置一致。重疊堆放構(gòu)件時，每層構(gòu)件間的墊木或墊塊應(yīng)在同一垂直線上；4） 堆垛層數(shù)應(yīng)根據(jù)構(gòu)件與墊木或墊塊的承載能力及堆垛的穩(wěn)定性確定，必要時應(yīng)設(shè)置防止構(gòu)件傾覆的支架；5） 施工現(xiàn)場堆放的構(gòu)件，宜按安裝順序分類堆放，堆垛宜布置在吊車工作范圍內(nèi)且不受其他工序施工作業(yè)影響的區(qū)域；6） 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的堆放應(yīng)考慮反拱的