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新型预应力高效装配框架(PPEFF)体系推广应用驶入快车道——CECS标准《预应力压接装配混凝土框架应用技术规程》解读

新型预应力高效装配框架(PPEFF)体系推广应用驶入快车道——CECS标准《预应力压接装配混凝土框架应用技术规程》解读

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编者按:在国家重点研发计划的支持下,中建集团创新提出了国际领先的适于高效建造的新型预制预应力高效装配框架(PPEFF)体系成套技术,并进行规模示范应用,解决了国内普遍采用的“等同现浇”装配式混凝土体系工期长,造价高,材料消耗多的问题。本技术经国家重点研发计划专家组评定为“国际领先水平”,申请国家专利42项,并在5个省市工程应用10项近十万平方米,具有广阔的推广应用前景。本网请来《预应力压接装配混凝土框架应用技术规程》的主编——中建科技集团有限公司副总经理、总工程师郭海山博士,为大家一一解码。敬请关注!



专家简介:

郭海山、工学博士、教授级高级工程师、国家一级注册结构工程师,一级注册建造师;中建科技集团有限公司副总经理、总工程师;国家十三五重点研发计划“装配式混凝土工业化建筑高效施工关键技术研究与示范”项目负责人;中建科协建筑工业化专业委员会秘书长;中国建筑学会建筑产业现代化委员会副理事长;建筑工业化产业技术创新战略联盟技术委员会副主任委员;全国优秀勘察设计工程行业奖评审专家。长期从事建筑钢结构和装配式混凝土结构的研发、设计、制造及安装工作。


体系研发背景与特点


中建PPEFF体系


目前,传统“等同现浇”装配式混凝土体系仍存在施工效率低、搭接钢筋消耗量大、结构造价偏高等问题。预应力与预制混凝土相结合的“干式装配”体系能够充分发挥两者高强度和高质量的优势,解决“等同现浇”装配体系的以上问题,同时还具有抗灾性能好、高效承载和节材环保的优点,是装配式混凝土结构的重要发展方向之一。


中国建筑集团研发团队以高效建造为目标,在国家重点研发计划“装配式混凝土工业化建筑高效施工关键技术研究与示范”等国家级研发计划的支持下,创新提出了具有中建自主知识产权的预应力高效装配框架体系(简称:中建PPEFF体系)。中建PPEFF体系基于“简化连接”、“高装配率”和“预设耗能损伤部位”等先进理念,通过低位高强预应力压接、预设局部削弱耗能钢筋、局部有粘结预应力和预制叠合梁板共同工作四项关键技术创新,实现了高抗灾性能、绿色低碳、高效建造和成本经济的统一,关键技术指标远超传统混凝土结构。


该体系布置灵活、适用范围广泛,可与现浇框架、剪力墙和钢结构支撑体系混合使用,尤其适用于高烈度区的多高层办公、商业、学校、酒店、公寓和多层仓库与大跨工业厂房等建筑。该体系关键技术成果已获得中、美、德等多国专利授权,2020年获得华夏建设科学技术奖一等奖,入选2021年中国建筑业协会“行业年度十大技术创新”和国家“十三五”科技创新成就展,引领了我国装配式混凝土建筑工业化转型升级。



系统的抗灾性能研究


与高效建造工艺研究


研发团队对新体系抗震性能、预应力锚头和承载柱意外失效时的抗倒塌性能进行了系统的理论和试验研究,完成了目前世界上最系统、最全面的“干式装配结构”抗灾性能研究。先后完成了世界最大的“五层足尺框架抗连续倒塌试验”、全国最大的“两层三跨足尺框架抗震试验”、“预应力失效下足尺框架抗连续倒塌试验”、“中柱失效下框架的极限承载力试验”和“高性能节点抗震性能对比试验”。在系统的试验研究基础上,提出了4种满足不同需求的节点仿真分析方法,实现结构体系抗震性能高效分析,形成了我国现行规范的实用设计方法,发表多篇SCI/EI高水平论文,验证了新体系优异的抗灾性能。相关成果“建筑结构抗爆防护与防连续倒塌设计理论与关键技术”还获得天津市科技进步一等奖。



适于高效建造的中建PPEFF体系技术主要基于以下技术原理:


(1)采用“干式”装配技术简化连接、提高装配率,采用大型预制构件降低连接数量。该体系采用预应力压接装配技术,梁柱节点区采用干式连接,采用2~3层通高预制柱减少柱间连接数量,预制率可达到80%以上。


(2)采用规则、不出筋形式预制构件提高制造效率。该体系的梁、柱和板标准化程度高,结合“预制构件结合面免冲洗成型技术”易于高效制造。


(3)采用高强连接材料和先进施工工艺提高安装效率。连接耗能钢筋采用HRB500和HRB600大直径高强钢筋,减少钢筋连接数量;柱连接采用“滚压套筒大直径钢筋灌浆连接技术”和新型“高位集中注浆技术”;楼板采用“钢筋桁架叠合板四边不出筋和少支撑技术”实现高效施工。


(4)融合基于物联网的信息化技术提高建造过程效率。研发了“基于低功耗、长寿命有源/无源复合RFID技术的预制部品建造全过程管理信息系统”和“基于区块链技术的钢筋套筒灌浆连接质量控制及追溯系统”,实现建造全过程高效信息化管理。



研究团队在理论试验研究基础上,还结合新体系特点研发了多项高效低碳建造技术,建立了高效制造和高效安装工艺,先后在湖北、江苏、浙江、贵州、广东等地建成了多项工程,不但实现了“五天两层”的高效建造,而且具有高抗灾性能、节能环保和成本经济等多项优点,实现了建造高效、性能优异和成本经济的统一。



CECS标准《预应力压接装配混凝土


框架应用技术规程》


在对中建PPEFF体系的系统研究和应用总结的基础上,中建科技集团与建研科技股份有限公司联合主编了协会标准《预应力压接装配混凝土框架应用技术规程》(以下简称《规程》)。参加编制的单位有中国建筑标准设计研究院有限公司、北京市建筑设计研究院有限公司、清华大学、同济大学、天津大学、中国建筑设计研究院有限公司、中建一局集团建设发展有限公司、中国建筑西南设计研究院有限公司、中国建筑股份有限公司、中国建筑第四工程局有限公司、中建三局科创发展限公司、中国建筑第八工程局有限公司、中铁建工集团有限公司、中国建筑第二工程局有限公司共14家单位。


2021年11月由中国工程院肖绪文院士、中国建筑标准设计研究院郁银泉大师、中冶建筑研究总院曾滨副院长、清华大学建筑设计研究院刘彦生总工、北京城建集团张晋勋副总经理、龙信建设集团程志军副总经理、北京市住宅产业化集团杨思忠总监、北京交通大学土木学院杨娜副院长、北京榆构有限公司刘昊总工组成的审查专家组,对《规程》进行了细致审查。审查专家组认为,《规程》内容科学合理、可操作性强,与现行相关标准相协调,经过工程验证,技术成熟,填补了业内预应力压接装配框架应用技术标准空白,一致同意通过审查。



目前,《规程》已通过CECS协会后续条文审查,进入出版印刷阶段,预计今年下半年正式施行。


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(编辑:奚雅青)



延伸阅读:

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