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预制装配式混凝土技术的发展与应用

2016-12-21  碧野田间...

1 预制装配式混凝土结构的特点


现浇混凝土结构体系施工,从搭脚手架、支模、扎筋、到混凝土的浇筑,多数工作由手工完成。现浇混凝土结构现场施工存在着:噪音扰民,粉尘污染;模板周转材消耗大;施工人员多,手工劳动多,劳动强度大,且熟练程度要求较高;施工速度慢,建设周期长,受自然条件影响大;混凝土外观及内在质量控制难;现场的建筑材料浪费严重等缺陷。


预制装配式混凝土结构技术与传统建造方式相比,具有以下优点:1、可以用各种轻质隔墙分割室内平面,房间布置可以灵活多变。2、施工方便,模板和现浇混凝土作业很少,预制楼板无需支撑,叠合楼板模板很少。3、建筑速度快,对周边工作生活影响小。4、建筑的尺寸符合模数,建筑构件较标准,具有较大的适应性。5、预制结构工期短,投资回收快。由于减少了现浇结构的支模、拆模和混凝土养护时间,施工速度大大加快。从而缩短了贷款建设的还贷时间,缩短了投资回收周期,减少了整体成本投入,具有明显的经济效益。6、装配式建筑,是将构件厂加工生产的构件,通过特定的构件运输车辆搬运到施工现场用机械进行安装的。7、装配式建筑在设计和生产时还可以充分利用建筑废料,变废为宝,以节约良田和其他材料。8、在预制装配式建筑建造的过程中,可以实现全自动化生产和现代化控制,这在一定程度上可以促进建筑工业的工业化大生产。


2 预制装配式混凝土结构的发展


在二十世纪末期,预制装配式混凝土结构已经广泛应用于工业与民用建筑、桥梁道路、水工建筑、大型容器等工程结构领域,发挥着不可替代的作用,预制混凝土结构已经在全世界普及。预制混凝土结构的工业化发展,大致上可以分为两个阶段:自1950年至1970年是第一阶段,1907年至今是第二阶段。第一阶段的施工方法被称为闭锁体系,其生产重点为标准化构件,并配合标准设计、快速施工,缺点是结构形式有限、设计缺乏灵活性。基本施工方法可分为法国式和瑞典式。前者的标准较低,所需劳动力较大,接头部分大多采用现浇混凝土,通常称为湿体系;后者的标准较高,接头部分大多不采用现浇混凝土,通常称为干体系。第二阶段的施工方法被称为开放体系,致力于发展标准化得功能块、设计上统一模数,这样易于统一又富有变化,方便了生产和施工,也给设计更大自由。根据预制程度的不同,预制单元可分为:小型构件(如门、窗、梁、柱等),大型构件(如楼板、屋面板、墙等),整间或整个单元(盒子结构建筑体系)。


20世界50年代末,我国开始制造整体式和快拼式屋面梁、吊车梁和大型屋面板等。70年代,预制混凝土空心楼板得到了普遍应用,70年代末,我国引进了南斯拉夫预制预应力混凝土板主结构体系,既IMS体系。但总体来说,我国的预制混凝土技术比较落后,一方面由于唐山大地震中大量预制混凝土结构遭到破坏,使人们对预制结构的应用更加保守,另一方面,国内的预制混凝土结构存在着跨度小、承载力低、延性差、品种单一等诸多问题。这些也严重阻碍了预制混凝土结构在我国的发展。


3 预制装配式混凝土结构在住宅建筑中的应用


住宅结构体系是住宅建筑中的支撑体部分。住宅结构形式决定了住宅的建筑材料、施工技术和建造方式;结构类型的选择直接关系到住宅的经济性和适用性;结构质量直接影响到住宅的安全性和耐久性。因此,住宅结构体系是住宅建筑中非常重要的部分。预制装配式混凝土结构,是今后住宅产业发展的方向,是改变传统住宅建造方式的关键技术和有效途径。预制混凝土结构是把组成建筑结构的构件,通过相应的专业工厂生产预制,运输到现场,有专业的安装工人现场装配成整体结构。主要优势在于:把大量的构件生产工序转移到工厂制作,从而节省大量的人力、物力并可以大幅度提高构件、房屋的精度和质量,减少现场湿作业,简化聊施工工序,与传统工艺相比,大大缩短了施工工期。其主要结构形式有:预制装配式剪力墙(大板)结构、预制装配式框架―剪力墙结构。


3.1 预制装配式剪力墙(大板)结构


预制装配式剪力墙(大板)结构是是由于制的大型内外墙板、叠合楼板等预制混凝土板材、构件装配而成,又称为预制装配式大板结构,在在满足抗震设计和可靠的节点联接前提下,其力学模型相当于现浇混凝土剪力墙结构。预制楼板多采用叠合楼板。预制外墙板主要采用实心和空心两种类型墙板。预制空心墙板必须保证结构构件连接的整体性、连续性和抗震设防要求,在节点设计上必须要满足防渗漏和热工等构造要求,预制实心墙板结构的关键问题,是是如何解决预制墙板之间的水平缝和竖向缝的接缝,以及水平受力钢级和竖向受力钢筋的连接问题。预制空心墙板结构是预制和现浇相结合的结构技术。在预制空心墙板和叠合楼板装配后,布置受力钢筋,在空心墙板内和叠合楼板面同时浇筑混凝土形成整体。其主要特点是:结构整体性能好,节点构造易处理,预制墙板之间的水平缝和竖向缝的接缝处理简单,避免出现接缝开裂等问题。主要缺点是需要一定量的现场浇注混凝土,墙板预制的工艺设备要求高,在7度以上抗震设防地区和高层建筑需解决好受力钢筋的连接问题。


3.2 预制装配式框架―剪力墙结构


预制装配式框架结构是由预制的梁、板、柱和剪力墙等构件装配而成,也称梁、板、柱体系。预制楼板多采用叠合楼板,预制梁多采用叠合梁。优点:结构受力明确,建造迅速,节省劳动力,节点施工工艺较简单。当节点采用较可靠的施工工工艺时,可采用与现浇结构相同的设计方法。竖向受力构件可根据需要替换为现浇构件。建筑空间布置灵活,较易实现大空间。缺点:对主筋灌浆锚固要求较高,室内出现凸梁凸柱,外墙维护部分构造相对复杂。


4 结语


住宅产业是发展循环经济、建设资源节约型社会的重要领域,必须通过技术创新,大力发展预制装配式混凝土结构技术,走新型工业化的发展道路,转变当前粗放型的住宅建造方式,采用现代工业化的生产手段建造住宅。才能达到住宅建设的高效率、环境负荷低的目标,实现住宅的高质量、高品质、全寿命。


参考文献:

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.装配式混凝土结构技术规程[M].北京:中国建筑工业出版社,2014.

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