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装配式钢筋混凝土结构发展现状与关键技术

2013年04月19日

打印专业人士:李晓明   来源:预制建筑网

   由于这样的一些进步,所以现阶段的装配式混凝土在结构性能和物理性能方面都得到了非常大的改善,刚才文主任也提到我这个数据也是来自万科的,万科在没有采用装配式混凝土之前投诉率最高的是外墙和排水,外墙刚才文主任也提到渗水,这是在客户中引起大量的投诉,当他采用了装配式混凝土外墙来了,门窗框的制作偏差现在可以小到1毫米,过去门窗框的制作偏差最大的甚至人的一个拳头可以伸进去,所以这样门窗无法做到标准化生产。


   现在由于施工公差大量减少,现在门窗可以标准化生产,整个建筑的物理性能也得到了很大改善。


   下面再简短讲一下新时期装配式结构一些关键的技术,概括起来说,新时期的装配式混凝土结构我们期望的效果,就是使装配式混凝土结构具有跟现浇混凝土结构完全等同的整体性、稳定性和延性。其中当然也牵扯到很多技术,但是最关键的两个技术个人认为一个是受力钢筋的连接和主要的构造技术,就是预制构件的受力钢筋采用机械连接的技术。第二个就是采购现浇混凝土跟预制构件相结合的技术。先解释一下设计概念,跟现浇等同的设计概念,在许多强地震的国家都得到了设计实践,例如新西兰和日本,他们所采取的设计规范就是强调用预制混凝土要等同现浇混凝土,这样的一些节点和相关的构造在日本经过大量的试验,已经被广泛的接受。日本曾经做过调查,根据91年以前的日本建筑规范要求现浇混凝土框架结构在地震当中损伤非常严重,或者是倒塌、或者是损伤严重。91年日本对建筑规范进行了重大修改,大家知道95年的地震是非常强烈的,凡是遵守91年设计规范的建筑没有一例倒塌,但是损害严重,混凝土保护层或者是破碎、或者是开裂。损坏严重有的时候不得不拆除了,这样所带来的经济效益也不是太好。


  由日本建筑学会编制的现浇同等型预制解说中强调了这样一个概念,强调预制混凝土需要跟有现浇混凝土相同的强度、钢度和恢复率特征,也就是它的延性。日本曾经做过一个更深层的调查,在阪神大地震中做了这样一个调查,共计是10952栋楼,其中对普通的混凝土结构大概是判定危险的传统普通混凝土楼占总数的2.6%;钢混结构是22栋,比例是4.7;预制混凝土结构只有2栋,占总数的2%。单把混凝土结构拿出来做比较,钢筋混凝土是220栋楼,占总数的3.7%,在钢混结构当中是21栋,占6.1%,预制构件结构只有1栋,占1.9%。所以从这些数字来看,只要是遵守这样一个设计概念,就是我们要把预制混凝土结构设计成跟现浇混凝土具有相同的稳定性、延性,可以经历大地震的考验,可以做成和现浇混凝土完全等同的效能。


  在这里面我提到有两个关键技术,一个是钢筋套筒的连接技术,这个技术是1970年美国的一个Yee博士工程师,他发明了NMB的连接套筒。1972年日本把这个专利权购买以后,经过几代的改进,现在大部分用这样一个套筒,他们称为X型,这里面灌上高强的灌浆料来进行受力钢筋的连接。最新的套筒连接技术是套筒的一端在钢筋预制通过螺纹完成机械连接,另一端钢筋在施工现场通过灌浆进行连接。这是我们国家在借鉴国外经验的基础上研发的套筒,我们国家比如中冶集团,他们用这样的套筒也有20年的历史,虽然他们当时没有用在建筑工程当中,但是他们在铁路电力工程中得到大量的应用,这个技术是完全可以过关的,我认为可以跟国外技术比美,而且质量非常好的这样一些技术。


  这样的一些钢筋灌浆套筒连接在日本和美国得到了大量的实践,其中包括套筒应力-应变曲线、循环张拉疲劳试验,这样一个技术经过长期实验,而且经过了地震考验,美国和日本的结论都认为它可以在高层建筑中安全使用。这是在美国使用的各种各样的钢筋连接接头,我们国家也是对各种钢筋接头进行了很多的研究,我认为这个技术在我们国家也是一个非常成熟的技术。


  第二个关键的技术是预制和现浇相结合的技术。由于我们不再强调全装配,在预制构件当中,在适当的部位增加一些现浇混凝土,这样使整个装配式混凝土具有很好的延性。这是在日本一个非常典型的节点,虽然日本的剪力墙结构不能盖得太高,但是他采用了实际上就像我们国家所说的边缘构件的概念。各种各样的构件,包括梁板都是这样的概念。


  又以这个楼为例,在这个工地上只有B3、B4楼用了预制装配式方式,传统建造用了187天,工业化是用了162天,因为是第一栋楼时间还比较长,到第二个阶段从结构封顶到全装修完全传统建筑用了290天,工业化只用了190天。我们跟日本人进行交流,也是结构封顶到全装修完成大部分国家需要一年的时间,但是在日本从结构封顶到全住修大概只有两个月,这就是他采用一些标准化部件所带来的受益。同时在主体结构完成时,下部结构由于工业化墙板质量非常好,下部就已经可以做装修了,这样就大大缩短了施工工期。从这些数据可以看出工业化给我们带来各方面的效率。


   下面再简短讲一下新时期装配式结构一些关键的技术,概括起来说,新时期的装配式混凝土结构我们期望的效果,就是使装配式混凝土结构具有跟现浇混凝土结构完全等同的整体性、稳定性和延性。其中当然也牵扯到很多技术,但是最关键的两个技术个人认为一个是受力钢筋的连接和主要的构造技术,就是预制构件的受力钢筋采用机械连接的技术。第二个就是采购现浇混凝土跟预制构件相结合的技术。先解释一下设计概念,跟现浇等同的设计概念,在许多强地震的国家都得到了设计实践,例如新西兰和日本,他们所采取的设计规范就是强调用预制混凝土要等同现浇混凝土,这样的一些节点和相关的构造在日本经过大量的试验,已经被广泛的接受。日本曾经做过调查,就是根据1991年的日本建筑规范,91年以前的关注规范没有强调这样一个概念,根据91年以前的日本建筑规范要求现浇混凝土框架结构在地震当中,就是损伤非常严重,或者是倒塌、或者是损伤严重。91年日本对建筑规范进行了重大修改,在95年神户强烈地震之间,大家知道95年的地震是非常强烈的,凡是遵守91年设计规范的建筑没有一例倒塌,但是损害严重,混凝土保护层或者是破碎、或者是开裂。损坏严重有的时候不得不拆除了,这样所带来的经济效益也不是太好。所以1981年日本又对建筑规范进行了重大修改,它引进了在梁柱节点部位,在梁中可以地设置塑性铰的要求。这个做法保证了塑性铰发生在梁,并发生在设计者预期的、希望发生的部位。在95年神户如此强烈的大地震期间,在如此强烈的地面运动的区域中,凡是遵守日本81年标准的没有受到大的损坏。


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