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1、装配式混凝土结构关键技术研究,主要内容,一、概述 二、装配式混凝土结构的发展和特点 三、现有技术体系总结 四、钢筋节点连接 五、构件的制作 六、构件的运输与存放 七、构件的安装,一、概述,装配式混凝土的概念 装配式混凝土是以预制构件为主要的受力构件，经过装配和连接而成的混凝土构件，预制装配建筑的主要特点是构件在工厂制作，然后运送到现场，用机械或人工进行安装。该施工方法比传统方法可节省人工25%30%、降低造价10%15%、缩短工期50%左右。,一、概述,建筑产业现代化的需求 ： 建筑行业节能减排的需要 改变建筑设计模式和建造方式，提高建筑科技含量、性能和质量的需要 解决建筑市场劳动力资源短缺的
2、需要 有效保证工程质量、节约资源和降低成本的需要,我国建筑施工主要采用现场施工为主的传统生产方式，这种生产方式工业化程度不高、设计建造比较粗放、建筑产品质量不稳定、建设效率低、劳动力需求量大、材料损耗和建筑垃圾量大、资源和能源消耗较大，不能满足节能、环保的可持续发展建设要求。,装配式混凝土结构现代建筑产业化的主要结构形式,二、装配式混凝土的发展和特点,装配式混凝土结构在国内外的应用发展 1美国、加拿大预制混凝土的发展 在美国，装配式混凝土结构建筑广泛用于各种建筑。 包括：居住建筑，学校、医院、办公等公共建筑，停车库，单层工业厂房等建筑中都得到官方的应用。在工程实践中，由于大量应用大型预应力预制
3、混凝土构件技术，是装配式混泥土结构技术更充分地发挥了其优越性，体现了施工速度快、工程质量好、工作效率高、经济耐久等优势。,二、装配式混凝土的发展和特点,装配式混凝土结构在国内外的应用发展 2日本装配式混凝土的发展 日本的装配式混凝土建筑从第二次世界大战以后至1990年持续发展，并在地震区的高层和超高层建筑中得到十分广泛的应用。目前，这些建筑的预制技术达到世界领先水平，质量标准很高，并经历了多次地震的考验。 日本有关装配式混凝土建筑的标准规范体系完备，工艺技术先进，构造设计合理，部品的集成化程度很高，施工管理严格，体现了很高的综合技术水平。,二、装配式混凝土的发展和特点,装配式混凝土结构在国内外
4、的应用发展 3在我国装配式混凝土结构的发展极为迅速，在20世纪末已经广泛应用于工业、桥梁道路、水工建筑和民用建筑。发挥重要专用。在70年代末引进南斯拉夫预制预应力混凝土板柱结构体系，使得装配式在我国的发展越来越快。,二、装配式混凝土的发展和特点,房屋适用的最大高度,二、装配式混凝土的发展和特点,现浇混凝土结构,装配式混凝土结构,特点,施工质量,施工速度,造价,抗震性能,设计造型,施工环境,绿色施工,建筑工业化,易产生质量缺陷,施工速度慢、周期长,逐渐上升,抗震性能好,空间造型设计灵活,现场手工作业为主,费水、电、材，污染重,现场难以实现工业化,施工速度快、周期短,质量保证率高、外观好,8度及以
5、下抗震、乙类,逐渐降低,实现工业化产业化工厂化,节水、电、材，污染少,工厂化机械化生产为主,空间造型设计受限制,10,三、现有技术体系总结,装配式混凝土结构技术体系 框架结构 剪力墙结构 框架-剪力墙结构 楼盖体系,综述,11,三、现有技术体系总结,框架结构,混凝土结构全部或部分采用预制柱或叠合梁、叠合板等构件，通过节点部位后浇混凝土或叠合方式形成的具有可靠传力机制，并满足承载力和变形要求的框架结构；简称装配整体式框架结构。 主要用于需要开敞大空间的厂房、仓库、商场、停车场、办公楼、教学楼、医务楼、商务楼等建筑，近年来也逐渐应用于居民住宅等民用建筑。,预制混凝土框架结构按连接方式分为两类： 等
6、同现浇结构（刚性连接） 不等同现浇结构（柔性连接）,12,三、现有技术体系总结,框架结构：刚性连接,基于一维构件 把梁、柱预制成一维构件，通过一定的方法连接而成,预制构件端部伸出的预留钢筋焊接或用钢套筒连接，然后现场浇筑混凝土,优点：构件生产及施工方便，结构整体性较好，可做到等同现浇结构 缺点：接缝位于受力关键部位，连接要求高,三、现有技术体系总结,框架结构：刚性连接,14,三、现有技术体系总结,框架结构：刚性连接,三、现有技术体系总结,基于二维构件，采用平面T型和十字型或一字型构件通过一定的方法连接,优点：节点性能较好，接头位于受力较小部分 缺点：生产、运输、堆放以及安装施工不方便,框架结构
7、：刚性连接,三、现有技术体系总结,优点：节点性能较好，接头位于受力较小部分 缺点：生产、运输、堆放以及安装施工不方便,框架结构：刚性连接,17,三、现有技术体系总结,基于三维构件 采用三维双T型和双十字型构件通过一定的方法连接,能减少施工现场布筋、浇筑混凝土等工作，接头数量较少； 缺点是构件是三维构件，重量大不便于生产、运输、堆放以及安装施工。该种框架体系应用较少,框架结构：刚性连接,18,三、现有技术体系总结,节点采用柔性连接。连接部位抗弯能力比预制构件低，地震作用下弹塑性变形通常发生在连接处。既可以用于预制混凝士框架体系，又可以用于预制混凝土板柱结构。,变形在弹性范围内，因此结构恢复性能好
8、，震后只需对连接部位进行修复就可以继续使用，具有较好的经济性能。 柔性连接的预制混凝土结构设计原则与现浇结构有很大的不同，符合 “基于性能”的抗震设计思想。,框架结构：柔性连接,19,三、现有技术体系总结,框架结构：柔性连接,20,三、现有技术体系总结,框架结构：柔性连接,21,三、现有技术体系总结,中心支撑,框架结构,22,三、现有技术体系总结,剪力墙结构,预制剪力墙体系 现浇剪力墙配外挂板体系 叠合剪力墙体系 多层剪力墙体系,混凝土结构的部分或全部采用承重预制墙板，通过节点部位的后浇混凝土形成的具有可靠传力机制，并满足承载力和变形要求的剪力墙结构；简称装配整体式剪力墙结构。,23,三、现有
9、技术体系总结,24,三、现有技术体系总结,预制剪力墙体系,部分预制的套筒灌浆连接的预制剪力墙,浆锚搭接连接的的预制剪力墙,底部预留后浇区的预制剪力墙,混凝土结构的部分或全部采用承重预制墙板，通过节点部位的后浇混凝土形成的具有可靠传力机制，并满足承载力和变形要求的剪力墙结构；简称装配整体式剪力墙结构。,预制（叠合）板、预制（叠合）梁、预制外墙、预制楼梯等构件 现浇剪力墙、柱等,核心仍是现浇剪力墙体系 注重外挂墙板的设计以及安装施工（线连接、点连接）,现浇剪力墙配外挂板体系,三、现有技术体系总结,叠合板式预制剪力墙,沿厚度方向分为三层，外层预制，中间层现浇。通过桁架钢筋连接。但预制混凝土板及其内的
10、钢筋网与上下层不相连接,叠合剪力墙体系,三、现有技术体系总结,适用于抗震设防烈度为7度及6度以下抗震区和非抗震区，房屋高度不超过60米，层数在18层以内的多层、高层住宅结构,叠合剪力墙体系,三、现有技术体系总结,叠合墙连接,我国城镇化进程的步伐加快，将会建设大量的以6-7层为主的剪力墙居住建筑。对抗震的需求并不大。此种结构体系构造简单，施工方便，可在广大城镇地区多层住宅中推广使用。,装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014 简化了暗柱设置及水平接缝的连接，降低了剪力墙及暗柱配筋率、配箍率要求 连接方式多样、简便，可采用干连接 可将叠合剪力墙应用于多层剪力墙结构体系，真正做到工业化生产、施工,
11、多层剪力墙体系,三、现有技术体系总结,南科大厦,三、现有技术体系总结,框架-剪力墙,装配整体式剪力墙结构包括：内外墙均为预制、连接节点部分现浇的剪力墙结构，简称全预制剪力墙结构；以及内墙现浇、外墙全部或部分预制、连接节点部分现浇的剪力墙结构，简称部分预制剪力墙结构。,三、现有技术体系总结,全预制剪力墙结构,部分预制剪力墙结构,楼盖体系,三、现有技术体系总结,三、现有技术体系总结,预制板,三、现有技术体系总结,楼梯,三、现有技术体系总结,外挂板,三、现有技术体系总结,外挂板,36,四、钢筋节点的连接,钢筋连接技术：套筒灌浆连接,中心支撑,37,四、钢筋节点的连接,钢筋连接技术：套筒灌浆连接,中心
12、支撑,套筒灌浆连接接头包括全灌浆和半灌浆套筒 特点： 1）适用于大直径钢筋连接 2）竖向钢筋连接多用半灌浆套筒接头，水平钢筋连接多用全灌浆套筒接头 3）灌浆料为高性能补偿收缩水泥基材料，采用压力注浆 优点： 1）技术成熟、可靠，适用于各种连接 2）可以采用集中连接的形式，适用于钢筋的直接连接和间接连接等形式 3）质量稳定，便于现场操作，可采用群灌技术注浆，施工效率较高 不足： 1）灌浆料受施工阶段环境温度影响 2）套筒及灌浆料的成本较高 3）对预制构件生产的精度、安装施工的组织和管理要求较高,39,四、钢筋节点的连接,钢筋连接技术：套筒灌浆连接,中心支撑,东京塔58层,台湾高层住宅38层,浦江
13、住宅14层,40,四、钢筋节点的连接,钢筋浆锚连接，是一种将需搭接的钢筋拉开一定距离的搭接方式。以往钢筋的搭接，强调将需搭接的钢筋绑扎在一起，以便于钢筋之间的传力。根据我国自行的研发工作，也在国际文献中找到依据。这种将需搭接的钢筋拉开一定距离的搭接方式可以保证钢筋之间的传力。,浆锚搭接连接,螺旋箍筋约束浆锚搭接连接,金属波纹管浆锚搭接连接,四、钢筋节点的连接,连接节点,约束浆锚间接搭接接头 特点： 1）钢筋搭接范围为约束混凝土区 2）灌浆料为高性能补偿收缩水泥基材料，可采用压力注浆 3）适用于7设防以下地区的中等高度建筑 优点： 1）成本较低 2）钢筋搭接长度较短，适用于中小直径钢筋连接 3）
14、可采用群灌技术注浆，施工效率较高 不足： 1）灌浆料受安装施工环境温度影响较大 2）钢筋需要逐根连接，数量较大，施工难度较大 3）插筋孔道制作工艺尚需完善，制作效率有待提高,浆锚间接搭接接头 特点： 1）预制墙板底部预留孔道，通过插筋注浆实现钢筋搭接 2）灌浆料为水泥基材料，可采用压力注浆 3）适用于7设防以下地区的中等高度建筑 优点： 1）成本低 2）适用于中小直径钢筋连接 不足： 1）钢筋插入孔道长度较大，且需要逐根连接，数量较大，施工难度大 2）需要逐孔灌浆，施工效率较低,夹心保温外墙板,预制夹心保温墙板，国外称之为三明治墙板，它集围护和保温、防水、防火等功能于一体，在欧洲和北美都得到广
15、泛的应用。,预制夹心保温墙板的技术要点在于：采取正确的手段，以保证外叶墙体不与保温材料粘结在一起；内外叶墙体的连接件有足够的柔韧性，这样，它们可以对墙板中两叶墙体之间在平面内的收缩和温度引起的热胀冷缩提供一些抵抗力；保温材料具有高抗压强度和低吸水率。,应关注的几个工程问题,预制复合夹心墙板竖向钢筋连接的灌浆问题 灌浆孔与连接钢筋的定位 钢筋连接区域的横向钢筋布置 灌浆区域的“分仓” 标准化操作,应关注的几个工程问题,预制复合夹心墙板之间竖向现浇段的“涨模”问题 可靠的拉结措施 定型支撑的使用 混凝土浇筑的措施 保温层的连续与密闭,预制墙板安装工序安排 基准控制测量 墙板水平和竖向定位控制线，现
16、浇段竖向钢筋的定位 灌浆区分仓、密缝条固定 吊装墙板、就位、测量、支撑、脱钩 灌浆 绑扎钢筋 隐检、模板安装 墙体混凝土浇筑,49,49,五、构件制作,模具,柱模,墙模,50,50,五、构件制作,梯模,叠合板模,51,51,五、构件制作,PC构件生产流水线,52,52,五、构件制作,布料机,53,53,五、构件制作,振动赶平机,54,54,六、构件运输与存放,构件运输,1）预制构件的运输线路应根据道路、桥梁的实际条件确定。场内运输宜设置循环线路；2）运输车辆应满足构件尺寸和载重要求；3）装卸构件时应考虑车体平衡，避免造成车体倾覆；4）应采取防止构件移动或倾倒的绑扎固定措施；5）运输细长构件时应根据需要设置水平支架；6）对构件边角部或链索接触处的混凝土，宜采用垫衬加以保护。,55,55,六、构件运输与存放,构件存放 1）场地应平整、坚实，并应有良好的排水措施；2）应保证最下层构件垫实，预埋吊件宜向上，标识宜朝向堆垛间的通道；3）垫木或垫块在构件下的位置宜与脱模、吊装时的起吊位置一致。重叠堆放构件时，每层构件间的垫木或垫块应在同一垂直
