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预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望

2016-04-02  梅flower梦
1 预制装配式混凝土结构体系
1.1 结构体系分类
我国20世纪七、八十年代采用的预制装配式混凝土结构主要是装配式大板住宅体系,以及预制圆孔板、大型屋面板、槽形板等预制构件的应用。由于在构件生产、安装施工及结构受力模型、构件连接方式等方面存在的问题,这些结构在抗震安全性、建筑物理性能、建筑功能等方面不同程度地存在着一些问题,在20世纪90年代已经逐渐地被淘汰。

目前所发展的预制装配式混凝土结构,应该是完全满足现行国家标准(包括抗震规范)的要求,甚至比现浇结构具有更好的安全性、适用性和耐久性的结构体系。

从国内外的研究和应用经验来看,可采用预制装配式框架结构、预制装配式剪力墙结构、预制装配式框架-现浇剪力墙(核心筒)结构体系。结构中承重构件可以全部为预制构件或者预制与现浇构件相结合。其中,预制装配式剪力墙结构可以分为全预制剪力墙结构、部分预制剪力墙结构和适当降低结构性能要求的多层剪力墙结构(以下简称为预制装配式大板结构)。


预制装配式框架结构及预制装配式框架-现浇剪力墙(核心筒)结构中的框架,梁、柱全部采用预制构件,承重构件之间的节点、拼缝连接均按照等同现浇结构要求进行设计和施工。该结构体系具有和现浇结构等同的性能,结构的适用高度、抗震等级与设计方法与现浇结构基本相同。

预制装配式框架结构可以结合预制外挂墙板应用,实现主要结构接近100%的预制化率,尽量减少现场的湿作业。


全预制剪力墙结构指全部剪力墙采用预制构件拼装装配。预制墙体之间的拼缝基本等同于现浇结构或者略低于现浇结构,需要通过设计计算满足拼缝的承载力、变形要求,并在整体结构分析中考虑拼缝的影响。该结构体系的预制化率高,但拼缝的连接构造比较复杂、施工难度较大,难以保证完全等同于现浇剪力墙结构,目前的研究和工程实践还不充分,在震区的推广应用还需要进一步的研究工作。


以上两种结构体系中,可以采用整块预制墙板,也可以采用预制叠合墙板;在抗震设防地区应优先采用预制叠合板。

参照日本和我国上世纪的经验,结合我国城镇化及新农村建设的需求,可发展一种新型的多层预制装配剪力墙结构体系即预制装配式大板建筑体系。该结构体系主要用于6层以下的建筑,预制墙板之间的拼缝构造可不按照等同现浇要求,只连接部分钢筋,施工简单,速度快,适用于各地区大量的多层住宅建设。当然,这种结构体系尚需要进一步的研究、总结和完善。


1.2 结构布置要求
与现浇结构相比, 预制装配式结构的平面布置宜更加规则、均匀,并应具有良好的整体性。平面长宽比不宜过大, 局部突出或凹入部分的尺度也不宜过大。结构竖向布置宜规则、均匀,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力竖向突变,承重构件宜上下对齐,结构侧向刚度宜下大上小。结构相关预制构件(柱、梁、墙、板)的划分,应遵循受力合理、连接简单、施工方便、少规格、多组合,能组装成形式多样的结构系列原则。


2 预制和装配式建筑结构体系现状
目前各地实施的预制和装配式建筑结构体系主要为预制装配式混凝土结构体系、钢结构体系。由于钢结构体系本身的构件工厂化生产和现场组装施工特点,一开始就满足建筑工业化的“四化”要求,在产业链组织、技术资格、经济核算等方面都形成了与建筑工业化要求相匹配的管理体系, 所以预制和装配式建筑结构体系发展的难点在混凝土结构体系。研究确定预制装配式混凝土结构体系就是实现建筑工业化的首要任务, 总结各地实施的预制装配式混凝土结构体系可以为进一步开发研究提供参考。


上海市首先对住宅采用了装配整体式混凝土体系,结构体系包括装配整体式混凝土框架结构、预制叠合混凝土剪力墙结构两种。预制叠合混凝土剪力墙结构为内墙现浇、外墙采用预制叠合墙、连接节点部分现浇的剪力墙结构。


江苏省采用的是预制装配整体式剪力墙结构体系,结构体系由墙板、叠合楼板、楼梯及阳台等混凝土预制构件组成,在施工现场拼装后,采用墙板间竖向连接缝现浇、上下墙板间主要竖向受力钢筋浆锚连接以及楼面梁板叠合现浇形成整体的一种结构形式,属于专用的一种预制装配式结构体系。


北京市准备采用的是装配式剪力墙结构体系,结构体系有装配式钢筋混凝土剪力墙结构、圆孔板剪力墙结构、装配式型钢剪力墙结构三种。这些装配式剪力墙结构体系也属于专用的一种预制装配式结构体系,结构的预制装配率很高,但结构的最大适用高度限制严格,并把适用范围扩大到8 度抗震设计。


南京大地集团从法国引进了预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系NPC,结构体系有预制预应力混凝土装配整体式框架结构、预制预应力混凝土装配整体式框架-剪力墙结构两种。框架结构的预制装配率很高,而框架-剪力墙结构比较低。


安徽西伟德混凝土预制件(合肥)有限责任公司从德国西伟德企业集团引进了叠合板式混凝土剪力墙结构体系,结构体系由叠合式楼板和叠合式墙板,辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边缘构件、梁、板,共同形成剪力墙结构,专门用于住宅建筑,预制装配率很高。


3 预制装配式混凝土结构的发展
我国多层房屋建筑采用装配式混凝土结构是比较合适的,但多层房屋在大中城市建造的越来越少,主要分布在小城市或乡村, 会面临距离预制构件生产工厂远、配套企业不易解决等问题。面对大中城市建造的越来越高的房屋建筑, 采用预制装配式混凝土结构时需要更多满足高层建筑高度、层数、使用功能、抗震设防烈度等要求的结构体系。整合设计、研究、施工、开发商、构件生产、预制成套设备供应商、专项产品供应商等各类涉及预制装配建筑的核心单位开发预制装配式混凝土结构体系是一项首要工作。


同时,我们要充分发挥叠合构件部分现浇处理的优势,增强了结构的整体性,又解决了建筑部件、暖通空调、给排水系统、电气系统等建筑和设备专业的要求,在不降低结构安全性的前提下, 优化了建筑性能和功能。将保温隔热等建筑热工要求与结构体系结合,可以从建筑整体上降低材料、能源消耗,这为预制装配式结构体系开发提供了更加广阔的途径。


4 结束语
建筑工业化是未来发展的趋势,通过预制和装配技术整合各项材料、构件和结构技术,提高结构性能的同时,提升建筑工业化技术水平,使得我国从建筑业大国向建筑业强国转变具有重要意义。




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