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【设计无界】预制装配式混凝土结构探究

 碧野田间牛得草 2016-05-09

近些年来,在社会的发展之下,我国的建筑行业呈现出一种蓬勃的发展趋势,有关数据显示。我国的混凝土建筑主要使用现场施工的生产模式,设计粗放、材料损耗大、建筑垃圾多、质量不稳定、工业化程度低,这是难以满足社会发展。而预制装配式混凝土结构正是基于此产生,预制装配式混凝土结构无论是在安装施工、构件生产还是建筑设计上都远远优于传统的建筑结构,节能效果、外观质量都十分的理想,下面就针对预制装配式混凝土结构进行深入的分析。


1.预制装配式混凝土结构:

1.1结构体系概述

早期我国采用的预制混凝土结构主要是大板房及圆孔板等预制构件,但是因为存在诸多问题,并且影响着建筑的建筑功能、物理性能及抗震性能等,加之新型材料的推陈出新,后逐渐被市场淘汰。我们曾经对于预制装配式混凝土结构的安全性能、耐久性能及适用性等方面与其他结构进行专门比较,发现预制装配式混凝土结构在这些方面都具有明显的优越性,在一些方面甚至超过了现浇结构。预制装配式混凝土结构体系主要包括预制框架结构、预制剪力墙结构和预制核心筒结构体系。

我国可以在城乡建筑事业的发展需求和已经取得的实践经验的基础上,着手研发一种新型的预制大板建筑体系,其主要用在大量建设的小高层的建筑之中,预制墙板不需要按照同比例的现浇要求,只需在其间连接一部分的钢筋,便可达到施工简便,施工效率高的出奇效果,但是由于这种体系发展尚不完善,还需要进一步的研究。


1.2结构布置要求

预制装配式混凝土结构对于功能布置有规则、均称、整体性的要求。其平面的长宽比以及局部凹凸比例都应该尽量偏小,结构排布遵循规则、匀称的原则;同时,竖向构件的截面尺寸和材料布置遵循从下到上逐渐减小的原则。避免整体结构出现受力变化,承重构件应该上下对齐,并且刚度分布上小下大。这种预制构件的设计方式应当在受力合理、施工方便、最简规格最多组合的基础之上,兼顾连接简单的特点,在梁柱和墙体的布置中尤甚。


2.结构稳定性:

2.1结构整体的抗震性能研究

新型预制装配式结构体系在美日韩等发达国家已有成功的实践经验,其成熟度已达到能够直接应用于施工和设计中。而在我国的地震区并没有相关的应用经验。实际上,在历次地震中安全性表现系数低下的情况,使得我们对国内现有抗震体系信心不足,这促使我们加深对于预制装配式混凝土结构的研究和推广。


2.2梁柱节点的设计及构造

在装配式结构这种结构体系中,接缝是结构体系中的一个重要薄弱点,处理好节点构造才能保证结构的长久性。对于此种结构,可行的办法之一是采取适当构造方法使得梁柱节点的等同于现浇结构。研究梁柱节点的连接方式变得很重要,设计中我们主要将梁柱节点的连接分为干式连接与湿式连接两种方式。

干式结构的薄弱点在于延伸性不足,恢复力低下,但其承载力与刚度很容易达到现浇结构的类似程度,在施工中不可以替换以现浇框架为受力特征的体系中;而湿式连接由于主筋和加强筋全部粘结,节点受力发生转变,预制结构这时因为新浇筑的混凝土的存在与预制构件连在一起共同受力,其受力特征与现浇节点相似。

只有当节点强度超过(至少等于)现浇结构的节点强度之时,即节点承载力和延性等特征被保障之后,装配整体式结构体系才能应用到施工中,我们才可以将其与现浇结构同等对待。

2.3构件的新型配筋设计技术研发

只有研发出强度高、直径大的钢筋,并应用于实践中,才能减少构件中的配筋数量,才能将预制装配式整体结构更加广泛的应用到实际工程之中,在加快施工进度的同时,保证结构体系的安全性,同时降低生产和后期维护成本。再配以合理的节点设计,才能真正实现装配整体式结构的推广。


3.预制装配式结构的节点设计:

对于预制装配式结构的节点设计研究包括节点的传力机理与承载力设计和构造要求研究两个层面,这二者均十分重要,不可或缺。

3.1节点的传力机理与承载力设计

对于节点的传力机理与承载力设计研究首先要明确其受力特点及传力原理。节点、接缝的压力属于混凝土的直接受力;拉力则是通过各式构件的传递受力,即间接受力。我们应当注意,接缝不同其受力传递必然不同。

框架梁、连系梁均属于水平构件,其接头受力属于传递力范畴,节点轻度主要取决于界面粘结度,以及连接构件的强度。其强度计算应当依据国家标准相应规定进行具体分析。对于梁的接头设计,首先必须进行结构强度计算,尤其注意抗剪力设计。在计算过程中,接缝的抗压强度,应当取材料在实际工作中的较低值。只有当结构设计符合构造规定之时,并且计算出的强度符合强度限制时,才能将这种结构体系应道并推广。

当结构的粘结抗拉压、抗剪强度均高于混凝土构件本身时,结构体系才能称之为比较安全的,并且在节点配筋强度高于构建本身配筋强度时,这种结构体系才能建立起来。

3.2连接构造要求

实际工程中,常用的连接构造可以分为:焊接、套筒灌浆和搭接。对于直接暴露在空气中的构件,要做好防火、防腐等安全性措施,务必谨慎处理,使其耐久性满族使用年限的要求。

3.2.1焊接连接

焊接方式是所有结构体系中最常用的方式,具有用料简单,连接稳固的特点。

然而其结构强度与环境条件有很大关系,故而碎玉施工的条件限制较大。在采用焊接连接的方式时,除了对焊接设备、技术和方法进行严格把关、深入研究、仔细选择之外,还应加深对于直径较大的构建之间的钢筋焊接技术的研究与探讨。

3.2.2套筒灌浆连接

种种研究结果表明,套筒灌浆连接技术对于满足钢筋连接强度较为容易。但应当注意的是,国外引进的套筒应做适当的改造,使其适应国内钢筋的构造强度,首都北京一些公司的应用成果已经颇有成效,其他地区可以将其作为借鉴。

施工中应当先将连接筋插入套筒,之后再灌满浆并静置两天。而套筒材料的抗拉强度最好大于600Mpa,并保证套筒之间的距离足够大,做好连接筋与套筒的方位布置,误差保证在允许误差之内。国内已有一些杰出单位针对国外的套筒及配套高强砂浆进行了专门的试验研究,其成果可以借鉴在以后的工程中。

3.2.3搭接连接

由于搭接连接在实际应用中湿作业少,故而对于环境条件的要求并不是很高,在某些情况下更加适用于大批量的建造工程。但应当注意的是,当采取这种间接的连接方式之时,应当将不同构件的结构配置保证在允许误差之内。

锚浆孔的边距应大于连接筋直径的五倍,且保证净距在直径增加3厘米以上,孔深在锚固长度的基础上增加5厘米为佳。同时,应当对于所在地的抗震程度了解清楚,并针对不同的抗震等级进行有效的设计调整。预留锚孔在配置连接筋之后再进行灌浆,并且静置一两天。


4.结论:

总而言之,虽然预制混凝土结构已经取得了不错的成绩,但由于其关键技术不完善,导致在大范围的推广中遇到阻碍,目前我国建筑方面的学者及专家正在积极针对该问题进行研究,旨在推动新型预制装配式建筑体系在我国的大规模推广及应用,加快建筑生产的工业化、产业化发展进程。


今日文章转载自:预制建筑网


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