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宗德林:预制混凝土应用与实践(59)——创新之路 - 高效率的装配式框架结构

2017年09月12日

打印专业人士:宗德林   来源:预制预应力结构


作者简介

宗德林,美国PCI资深会员。1984年毕业于美国北卡州立大学研究所,取得硕士学位,现任美国SP全球服务公司结构经理兼任机器及产品开发中心㎡主任。

E-mail:Tchung@spancrete.com

spchina@139.com


2000年以后当装配式建筑再次被重视时主要是针对剪力墙住宅建筑为主,当政府定了十年百分之三十装配式以后,框架结构的推广才慢慢的被重视。很可惜仍沿用现浇的主次梁加迭合楼板的结构(图7,8),现场施工的复杂(图1 到6)并没有因为预制而简化。和现浇梁柱加SP(图9,10)相比有很大的对比,经验己告诉我们现浇梁柱加SP己有近10%的结构成本降低。因为公开数据缺乏,无法与以下建议的高效率装配式框架结构做直接比较。但从与尝试过现在主次梁装配式结构的从业人式交谈中了解,造价仍过高,在自由市埸上无法与现浇结构相竞争,那差距远超过个位数。


图1


图2


图3


图4


图5


图6


图7


图8


图9


图10


真正高效率的装配式框架结构是水平构件的梁及楼板都使用预应力,现场施工无临时支撑为原则,在可能情况下加大跨度,减少构件数量,增加现埸吊装速度。因没有足够的数据,下面的例子是用美国资料来估价,有以下原则:

1)方案A的梁及迭合板(60mm)仍使用一般钢筋.现埸需要临时支撑。

2)假设运输距离100公里.

3)梁柱之间的湿连接不在预算之中.

4)使用轮带吊车,吊车的能力已考虑在吊装估价之中.

范例是用一个32米乘80米的建筑平面为根据.

A(图11)及A1(图12)是8米乘8米柱距的结构,唯一不同的是A1的水平构件全用预应力。

B(图13)是一方向柱距保持8米柱距,另一方向增加至10米,B1(图14)是一方向由4跨柱距减少成3跨,另一方向保持10米.因为跨度加大,SP板也由150mm改成200mm。

C(图15)是一方向柱距保持8米柱距,另一方向增加至11.4米左右(减少一排柱)。C1(图16)是一方向由4跨柱距减少成3跨,另一方向保持11.4米,因为跨度加大.SP板也由200mm改成250mm。

D(图17)是一方向柱距保持8米柱距,另一方向增加至13.3米左右(再减少一排柱),D(图18)是一方向由4跨柱距减少成3跨,另一方向保持13.3米,因为跨度加大.SP板也由250mm改成300mm。


图11(A)


12(A1)


图13(B)


图14(B1)


图15(C)


图16(C1)


图17(D)


图18(D1)


表1是八个不同柱距下构件数量的总数,最大减少量几乎达到原设计的一半(45.2%). 在工厂成本及安装上都有正面的影响。


表1



表2是实际预算,因为是用美元计算,那数字本身并没有太大意义,重要的那相对比例.虽然是不同国家.施工仍有其共通性。

没有任何意外,D1的建筑总预算最低,即使在运输上并不是最低价,所以所有的比较都以D1为基准。

1)A与D1相比,总预算高出53.54%, 而A1与D1相比,只高出13.95%.其中工厂成本只高出4.48%.有此可看出预应力使用及SP与迭合楼板相比的优越经济性。

2)A与D1相比,工厂内及工厂外增加比例几乎一样,而吊装工期增加一倍。可能和现浇比,不会有任何优势了,而工厂成本较高是因为(1)梁及楼板的一般钢筋量远大于使用预应力的梁和SP板。(2)多出40根次梁加上承受次梁的主梁的复杂性(图4,6).(3)SP板使用长线无模具生产,经济性是用流水线生产的迭合板不能相比的。

3)A 与A1相比就增加了34.8%,而不同只有使用预应力,使用SP板,取消次梁,取消临时支撑,有此可见这些优化的重要性。在中国已经用过SP的现浇梁柱的工程中了解会有10%的成本优势,预制梁柱和现浇梁柱相比,造价会偏高.相信会将那10%的成本优势用完。但从B1到D1和A1相比另外有10%的成本优势.足以补足那不足之处。

4)在多层建筑中,如果使用交错多层柱技术将预制柱的数量及接头减半,竞争力会更好。

我相信有心人可以从表1及2中发现更多的优势,而最重要的是这些优化都是在现有”等同现浇”的装配式规范内达到的。比剪力墙结构更有和现浇结构竞争的机会。

从以上分析装配式预应力框架结构在成本及施工速度上都比现浇有优势,有推广的必要。

表2



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延伸阅读:

预制混凝土应用与实践(70)——装饰外墙 宗德林:预制混凝土应用与实践(63)——以开放客观的方式创新 宗德林:预制混凝土应用与实践(62)——干连接预制建筑有多安全?

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[责任编辑:Susan]

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