1 預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系 1.1 結(jié)構(gòu)體系分類 我國(guó)20世紀(jì)七、八十年代采用的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)主要是裝配式大板住宅體系,以及預(yù)制圓孔板、大型屋面板、槽形板等預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用。由于在構(gòu)件生產(chǎn)、安裝施工及結(jié)構(gòu)受力模型、構(gòu)件連接方式等方面存在的問題,這些結(jié)構(gòu)在抗震安全性、建筑物理性能、建筑功能等方面不同程度地存在著一些問題,在20世紀(jì)90年代已經(jīng)逐漸地被淘汰。 目前所發(fā)展的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)該是完全滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(包括抗震規(guī)范)的要求,甚至比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)具有更好的安全性、適用性和耐久性的結(jié)構(gòu)體系。 從國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看,可采用預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)、預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)、預(yù)制裝配式框架-現(xiàn)澆剪力墻(核心筒)結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)中承重構(gòu)件可以全部為預(yù)制構(gòu)件或者預(yù)制與現(xiàn)澆構(gòu)件相結(jié)合。其中,預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)可以分為全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)、部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)和適當(dāng)降低結(jié)構(gòu)性能要求的多層剪力墻結(jié)構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱為預(yù)制裝配式大板結(jié)構(gòu))。 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)及預(yù)制裝配式框架-現(xiàn)澆剪力墻(核心筒)結(jié)構(gòu)中的框架,梁、柱全部采用預(yù)制構(gòu)件,承重構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)、拼縫連接均按照等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。該結(jié)構(gòu)體系具有和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)等同的性能,結(jié)構(gòu)的適用高度、抗震等級(jí)與設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)基本相同。 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)可以結(jié)合預(yù)制外掛墻板應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)主要結(jié)構(gòu)接近100%的預(yù)制化率,盡量減少現(xiàn)場(chǎng)的濕作業(yè)。 全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)指全部剪力墻采用預(yù)制構(gòu)件拼裝裝配。預(yù)制墻體之間的拼縫基本等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)或者略低于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),需要通過設(shè)計(jì)計(jì)算滿足拼縫的承載力、變形要求,并在整體結(jié)構(gòu)分析中考慮拼縫的影響。該結(jié)構(gòu)體系的預(yù)制化率高,但拼縫的連接構(gòu)造比較復(fù)雜、施工難度較大,難以保證完全等同于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),目前的研究和工程實(shí)踐還不充分,在震區(qū)的推廣應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究工作。 以上兩種結(jié)構(gòu)體系中,可以采用整塊預(yù)制墻板,也可以采用預(yù)制疊合墻板;在抗震設(shè)防地區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用預(yù)制疊合板。 參照日本和我國(guó)上世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國(guó)城鎮(zhèn)化及新農(nóng)村建設(shè)的需求,可發(fā)展一種新型的多層預(yù)制裝配剪力墻結(jié)構(gòu)體系即預(yù)制裝配式大板建筑體系。該結(jié)構(gòu)體系主要用于6層以下的建筑,預(yù)制墻板之間的拼縫構(gòu)造可不按照等同現(xiàn)澆要求,只連接部分鋼筋,施工簡(jiǎn)單,速度快,適用于各地區(qū)大量的多層住宅建設(shè)。當(dāng)然,這種結(jié)構(gòu)體系尚需要進(jìn)一步的研究、總結(jié)和完善。 1.2 結(jié)構(gòu)布置要求 與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比, 預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的平面布置宜更加規(guī)則、均勻,并應(yīng)具有良好的整體性。平面長(zhǎng)寬比不宜過大, 局部突出或凹入部分的尺度也不宜過大。結(jié)構(gòu)豎向布置宜規(guī)則、均勻,豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料宜自下而上逐漸減小,避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力豎向突變,承重構(gòu)件宜上下對(duì)齊,結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度宜下大上小。結(jié)構(gòu)相關(guān)預(yù)制構(gòu)件(柱、梁、墻、板)的劃分,應(yīng)遵循受力合理、連接簡(jiǎn)單、施工方便、少規(guī)格、多組合,能組裝成形式多樣的結(jié)構(gòu)系列原則。 2 預(yù)制和裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)狀 目前各地實(shí)施的預(yù)制和裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系主要為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系、鋼結(jié)構(gòu)體系。由于鋼結(jié)構(gòu)體系本身的構(gòu)件工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)組裝施工特點(diǎn),一開始就滿足建筑工業(yè)化的“四化”要求,在產(chǎn)業(yè)鏈組織、技術(shù)資格、經(jīng)濟(jì)核算等方面都形成了與建筑工業(yè)化要求相匹配的管理體系, 所以預(yù)制和裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的難點(diǎn)在混凝土結(jié)構(gòu)體系。研究確定預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系就是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的首要任務(wù), 總結(jié)各地實(shí)施的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系可以為進(jìn)一步開發(fā)研究提供參考。 上海市首先對(duì)住宅采用了裝配整體式混凝土體系,結(jié)構(gòu)體系包括裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)、預(yù)制疊合混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)兩種。預(yù)制疊合混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)為內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻采用預(yù)制疊合墻、連接節(jié)點(diǎn)部分現(xiàn)澆的剪力墻結(jié)構(gòu)。 江蘇省采用的是預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)體系由墻板、疊合樓板、樓梯及陽臺(tái)等混凝土預(yù)制構(gòu)件組成,在施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝后,采用墻板間豎向連接縫現(xiàn)澆、上下墻板間主要豎向受力鋼筋漿錨連接以及樓面梁板疊合現(xiàn)澆形成整體的一種結(jié)構(gòu)形式,屬于專用的一種預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系。 北京市準(zhǔn)備采用的是裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)體系有裝配式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、圓孔板剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式型鋼剪力墻結(jié)構(gòu)三種。這些裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系也屬于專用的一種預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配率很高,但結(jié)構(gòu)的最大適用高度限制嚴(yán)格,并把適用范圍擴(kuò)大到8 度抗震設(shè)計(jì)。 南京大地集團(tuán)從法國(guó)引進(jìn)了預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系NPC,結(jié)構(gòu)體系有預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)兩種??蚣芙Y(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配率很高,而框架-剪力墻結(jié)構(gòu)比較低。 安徽西偉德混凝土預(yù)制件(合肥)有限責(zé)任公司從德國(guó)西偉德企業(yè)集團(tuán)引進(jìn)了疊合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)體系由疊合式樓板和疊合式墻板,輔以必要的現(xiàn)澆混凝土剪力墻、邊緣構(gòu)件、梁、板,共同形成剪力墻結(jié)構(gòu),專門用于住宅建筑,預(yù)制裝配率很高。 3 預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 我國(guó)多層房屋建筑采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是比較合適的,但多層房屋在大中城市建造的越來越少,主要分布在小城市或鄉(xiāng)村, 會(huì)面臨距離預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠遠(yuǎn)、配套企業(yè)不易解決等問題。面對(duì)大中城市建造的越來越高的房屋建筑, 采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)需要更多滿足高層建筑高度、層數(shù)、使用功能、抗震設(shè)防烈度等要求的結(jié)構(gòu)體系。整合設(shè)計(jì)、研究、施工、開發(fā)商、構(gòu)件生產(chǎn)、預(yù)制成套設(shè)備供應(yīng)商、專項(xiàng)產(chǎn)品供應(yīng)商等各類涉及預(yù)制裝配建筑的核心單位開發(fā)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系是一項(xiàng)首要工作。 同時(shí),我們要充分發(fā)揮疊合構(gòu)件部分現(xiàn)澆處理的優(yōu)勢(shì),增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性,又解決了建筑部件、暖通空調(diào)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等建筑和設(shè)備專業(yè)的要求,在不降低結(jié)構(gòu)安全性的前提下, 優(yōu)化了建筑性能和功能。將保溫隔熱等建筑熱工要求與結(jié)構(gòu)體系結(jié)合,可以從建筑整體上降低材料、能源消耗,這為預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系開發(fā)提供了更加廣闊的途徑。 4 結(jié)束語 建筑工業(yè)化是未來發(fā)展的趨勢(shì),通過預(yù)制和裝配技術(shù)整合各項(xiàng)材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)技術(shù),提高結(jié)構(gòu)性能的同時(shí),提升建筑工業(yè)化技術(shù)水平,使得我國(guó)從建筑業(yè)大國(guó)向建筑業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變具有重要意義。 |
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