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预制PC构件在住宅建筑工业化中的应用

发布时间:2015-05-22
绪论:近年来,中国的建筑工业化处于一个重要发展阶段,尤其是在住宅类的建筑中更是呈现活跃性的发展,然而目前国内的住宅产业依旧重复 “土地本位”和“规模型”的单一开发模式。不仅如此,建造过程中的每一步离不开人的手工操作,建筑嫣然成为了一种“手工艺品”,这与现代产品的工业化生产背离。如何使住宅产业更加理性和有序发展、注重品质与效率,这是关系到中国住宅的可持续性发展的题。

   住宅工业化生产是一种技术手段。工业化,表现为pre(预先)与fabrication(制作)的组合,即通过预制生产,在现场进行机械化、装配式施工。充分的实践可以证明,预制可以实现建筑构建质量的标准化、数量的规模化,也可以大幅减少人力所耗用的成本。衡量一个 
   
   国家的住宅工业化水准,即是用预制混凝土(即PCa)的水泥量在整个水泥的消费量中所占的比率来反映。

  

   也许,到此有人会不禁提出质疑:预制装配式结构能否满足建筑质量要求?诚然,我国在上世纪70年代也发展了大量诸如空心楼板、装配式楼梯、过梁等预制构件,它们不仅没有服务于中国人民反而留下了不良的印象,这是由于当时我国底子薄、工业化生产环节不健全造成的。现如今,随着国家诸多重要法规政策及鼓励措施的相继出台,一系列新的设计方法和研究成果、新材料新产品得以应用,这一切都促进住宅建筑的全面更新换代,一个住宅工业化道路即将到来。

  

   本文以中煤三十三处基地住宅小区工程为例,主要介绍了大型预制PC墙体技术在住宅建筑中的应用,对于建筑工艺施工技术的改革具有重要指导意义。

    工程概况 
   中煤三十三处基地住宅小区,位于宿州市东关,占地面积20000平米,小区住宅建筑共计11栋,每栋6层、层高2.9米。施工起止时间为2010年5月1日至2011年10月15日,历时530天。

  

   施工之前,先根据设计图纸将建筑划分为“梁、柱、楼板、墙”四大块。其中,建筑墙体(含内外部分装饰)采用预制装配式,混凝土楼板等水平构件采用叠浇(预制+现浇)法,柱采用传统现浇法施工;综合考虑建筑立面和加工、运输、吊装等施工因素,单一预制构件总重控制在5吨/块以内。

  

  主要构件施工工艺 
  2.1 叠合楼板(梁)施工 
   在按照常规方法施工完柱之后,即可进行叠合楼板的施工。叠合楼板是将楼板划分成“预制和现浇”两部分分别施工,其中“预制”部分是指楼板厚度的下半段,在地面预制完毕后运输至现场组装(需留出桁架筋)。将预制PC楼板安装完毕后,再覆梁混凝土与梁、柱结合成一个整体之后再绑扎钢筋、浇注上半段现浇部分混凝土,这样预制部分的楼板还起到了充当后浇楼板的模板作用。

  

   叠合式楼板不仅保证了钢筋位置的准确度,而且加入了各种功能管线,比如线管及灯位较传统工艺板面更加平整,功能管线位置更加精确。楼梯、阳台同样采取叠浇的方式进行施工。

  

  2.2预制PC墙体施工 
   PC墙体采用卧式加工,工艺中置入外饰面层、粘贴层、保温层,周圈布有刚性连接接头,可以与柱梁等构件一体连接。PC墙体在现场装配的时候需要用可伸缩的斜撑杆进行临时固定,斜撑杆的一端与PC墙体上部铰接,另一端用固定螺丝埋入叠合楼板里以提高安全性。普通一字型PC墙体一般可以采用“单机两点”吊装法,个别L型、T型等异形墙体采用“双机多点”吊装,吊装过程中需要注意协调统一性,如果不能一次准确就位再重新起吊,不可操之过急。
  
  2.3 细部节点连接构造

 

   预制装配结构最需要注意的是各构件连接的紧密性,主要体现在“墙柱节点,墙板节点,墙墙节点”三方面。

 

  2.3.1墙柱节点 
   墙柱节点,尤其是PC外墙与柱连接直接关系到防水效果,需要更加注意。最好的方法是在节点处设置“材密封胶、空腔构造和膨胀止水条”三道防水措施,可以有效防止外墙渗漏。
   
   2.3.2墙板(梁)节点 
   墙与板(梁)通过位于预制PC墙体端部预留的闭口箍筋相连接,板(梁)钢筋穿过闭口箍筋内部,闭口箍筋选用直径10mm圆钢,间距200mm一道,节点处混凝土与叠合梁板一同浇注。

  

   2.3.3墙墙节点 
   墙墙节点是影响建筑外观主要部分,如果连接位置不精准,可能会造成建筑出现外墙折断视觉效果。同时节点部分的二次处理也很重要,一般将墙墙节点粘贴上泡沫塑料胶条,一部分起防水作用,另一方面可以充当建筑腰线使用。墙体之间是通过其两端预留出钢筋接头相互连接的,钢筋接头采用钢筋接驳器、套筒或者焊接的方式。节点处混凝土采用小导管高压注浆方式浇注。
   
  3 结构安全性试验 
   衡量预制装配结构安全性可通过对结构施加静荷载并测定构件在荷载作用下结构应力及相关技术指标发展情况获得。

 

  3.1叠合板静载试验 
   叠合板进行竖向静载试验,取平面尺寸为2750mm*2250mm叠合板,厚120mm,其中预制部分60mm,叠浇部分60mm,混凝土等级C30。叠合板试验采用堆载施加均部荷载,分级加载每级荷载持荷十分钟,加到设计荷载值后停止加载,持续荷载12小时后,楼板卸荷,获得楼板卸荷曲线。楼板加载最大值25 KN每平米,整个加载过程中,楼板处于弹性阶段。跨中最大挠度0.35mm,小于极限挠度值。加荷结束后持荷12小时卸荷,跨中挠度增加0.06mm。楼板卸荷曲线也为直线,证明楼板依然处于弹性阶段,满足正常使用极限状态,楼板底部及边部均未出现裂缝,钢筋应变没有达到屈服应变。

  

  3.2阳台静载试验 
   阳台悬挑板厚度为150mm,堆载荷载设计值13.1KN每平米,最大挠度0.085mm,钢筋应变等均小于规范允许最大值,有足够的安全储备。

  

  3.3楼梯静载试验 
   楼梯按照节点位置划分成梯梁、梯段、平台,试验中采用三分点加载法。试验结果为:梯段在50KN处于弹性阶段,继续加载至130KN于跨中位置出现一道贯通裂缝,达到极限荷载后裂缝宽1mm,梯段板钢筋未屈服。梯段与平台连接位置处在115KN时发现小裂缝,达到128KN时候裂缝贯通整个截面,支座位置钢筋达到屈服,跨中钢筋应变不大,梯段平台在极限荷载挠度为2.5mm,满足规范最大允许值要求。 

 

  3.4梯梁静载试验 
   梯梁破坏属于受弯破坏,在160KN时曲线发生转折,梯梁四分之一跨位置产生裂缝,跨中挠度1.5mm,继续加载,最大挠度为