摘要:框架结构作为装配式混凝土框架结构中最重要的环节,广泛应用于各类建筑工程中,施工中的主要特点为施工简便、布置灵活以及预制率高等。据相关研究可见,装配式混凝土框架中的柱构件以及预制梁等部件在地震等自然灾害中受到的破坏较小,但是相关连接位置所承受的破坏力较强,很容易影响到整个结构的坚固性。因此,装配式混凝土结构实际建设施工过程中需要针对不同的结构位置采取不同的设计建造方案,提升混凝土框架的整体质量。
关键词:装配式混凝土;框架结构;应用
引言
随着建筑产业现代化的推进和人口老龄化的逐渐加剧,装配式建筑的市场需求将持续加大。装配式混凝土框架结构作为目前装配式混凝土结构应用最为广泛的结构形式,其创新与应用对装配式建筑行业发展具有重要意义。就现有技术发展水平而言,梁柱节点构件拆分、灌浆套筒连接技术、预制叠合板等关键技术较为成熟,具备应用推广基础。然而,造价成本高、设计工作量大、设计-生产-运输-施工全产业链无法协同等问题仍限制了装配式混凝土结构建筑的进一步发展。因此,十分有必要培养专业人才队伍、优化构件拆分设计、发展新型绿色建材,全面促进装配式混凝土结构建筑的发展,助推我国建筑业转型升级。
1装配式混凝土框架结构整体性研究进展
装配式混凝土框架包括混合结构、框架结构以及板墙结构三种,该结构的主要问题是整体性能较差,技术及施工水平的不过关也是导致各个施工工程出现坍塌事故的主要原因。装配式混凝土框架结构中关键的承重部位是各个框架的连接点,因此在设计及制作选材过程中需多加重视。装配式混凝土框架结构在工程制作及施工现场过程中进行连接,将各个环节的个体部件进行组合装配,得到完整的装配式框架结构,装配完成后根据实际施工要求进行混凝土灌装工作,进而进行下一步的组合,得到最终装配式混凝土框架结构。影响装配式混凝土框架结构质量的关键因素是框架结构构件的整体性以及连续性,实际建筑施工中,各个框架结构的整体效果均会受到外力影响而出现变化,混凝土框架结构在实际建筑施工中应用的主要优势是其具有较强的集中性,能够增加框架的稳定性,降低各类坍塌等不良事件的发生率。
2 装配式混凝土结构的经济优势
2.1工厂生产的预制混凝土产品具有自然的经济优势
与现有的现场混凝土工艺相比,工厂生产具有较高的劳动效率和稳定的生产环境。由于零部件的定型化和标准化,与通过不同施工方法生产的同等零部件相比,预制零部件可节省更多的材料和劳动力,并且按照既定标准严格检查和运输产品,并且质量保证率为高。
2.2节省人工和材料,投资回收期短
在工厂加工中采用先进的现代技术,可用于全自动生产和计算机管理。现场组装的熟练工人较少。除了节省材料外,还可以节省大量模板。另外,预制的混凝土结构节省了现浇结构的模板,拆卸和混凝土维护的时间,并且大大缩短了工期,减少了总成本投资,并且该项目可以得到初步的经济效益。
3 装配式混凝土框架结构关键技术应用
3.1梁柱节点拆分
梁柱节点是装配式混凝土框架结构钢筋分布最为密集的节点,包括柱纵筋、柱箍筋、各个方向梁纵筋(包括面筋和下部钢筋)等。按"构件预制、节点现浇"方式进行构件拆分时,由于各个方向梁构件均为单一个体,除面筋可后穿入贯通外,需考虑各方向梁下部钢筋在节点中的锚固方式。下层柱与上层柱采用灌浆套筒连接,柱贯穿节点受力纵筋应尽可能集中分布于柱的四个角部,一方面可满足节点处梁筋交汇锚固,为纵横向预制梁的纵筋提供尽可能多的空间;一方面有利于上层预制柱生产时套筒的安装与定位,提高预制柱吊装可操作性。
结构深化设计时,应尽可能将梁设置于柱截面中间区域,当柱截面纵横两个方向梁高一致时,预制柱柱顶标高(即预制梁底标高)为上层楼面结构标高减去梁高;当两向梁高不一致时,则预制柱柱顶标高应以截面较高的梁为设计依据,即为上层楼面结构标高减去梁高较高的预制梁截面高度,梁高较小的预制梁宜采用钢角托固定于柱端或在预制梁生产时在梁底部设置牛腿,使其支撑于节点预制柱顶面。为满足梁纵筋的锚固形式,一般情况下,梁底部钢筋应以"L"型形式出筋,当同一方向上梁高相同时,两侧梁的纵筋宜交错设置并呈对称分布,该设置方法有利于充分利用节点区域钢筋分布空间。当不同方向梁高在同一位置时,应有一向预制梁出筋适当抬高,错开出筋平面,以保证梁吊装施工性。
3.2预制叠合板技术
叠合板与现浇混凝土结合形成整体后有利于提高装配式建筑结构整体性。一般情况下,将预制板设计为单向板,单向出筋,为提高现场施工效率,应尽量避免预制双向板设计和后浇带设置。为保证预制叠合板与现浇混凝土形成整体,提高预制叠合板的学性能,满足吊装和现浇混凝土承载需要,需在预制板中设置钢筋桁架,考虑钢筋桁架对预制叠合板的力学作用。由于构件生产误差和吊装误差,预制叠合板难以实现无缝连接,在叠合板间接缝处应留一定宽度缝隙(一般为6mm),以便于叠合板拼装;现浇混凝土叠合层前,应选用高强微膨胀砂浆对板缝进行灌缝处理。预制叠合板的主要配筋包括板底纵筋、分布筋和钢筋桁架,板底纵筋和钢筋桁架应设置在预制楼板主要受力方向,板底纵筋需满足出筋要求,钢筋桁架和分布筋均不出筋。当板面有线路开孔时,开孔四周应设置补强钢筋。由于预制叠合板板面较薄,刚度较小,吊装时应采用平衡架辅助吊装,使预制板均匀受力,保证吊装整体稳定性。预制叠合板吊装完成后,应在板间接缝处设置构造钢筋,增加叠合板整体性,减少反射裂缝。
3.3接缝技术
预制件装配的整个过程中,对工程进度和建筑物整体质量的重要影响因素就是节点的连接和处理,这就必须使接缝材料和预制构件间存在良好的协同工作性能,同时需具有良好的形状操作性来满足现在越来越复杂的预制构件。最近几年装配式结构使用得比较多的连接方法是湿式连接法,即在预制件间用钢筋锚固连接,然后在连接处浇混凝土将预制构件连为整体。湿式连接法是的基础是和全现浇框架的强度和延性相比差别不大,同时连接性能可靠,总体来看,甚至能够与现浇混凝土节点相媲美。
3.4套筒灌浆技术在纵向钢筋连接中的应用
目前装配式混凝土框架结构预制柱纵向钢筋连接的主要形式为灌浆套筒连接,包括全灌浆套筒和半灌浆套筒,全灌浆套筒钢筋连接技术是在中空型套筒两端插入带肋钢筋并注入灌浆料,待其硬化后与钢筋和套筒紧密啮合,连成整体,构件力学性能等同现浇。预制柱设计时,应结合上下层柱纵筋分布情况设置灌浆套筒。构件生产时,上层预制柱的纵筋应穿入套筒上部,并利用套筒顶部橡胶圈固定钢筋位置,使预制柱纵筋位于套筒中心区域,套筒下部区域应保持中空,待吊装时将下层预制柱的出筋穿入。为保证灌浆套筒吊装时的可操作性,构件生产时,下层预制柱出筋长度应符合套筒下部可穿入钢筋端长度要求,既要满足设计要求的粘结长度,又不可过长影响上层柱吊装。同时,预制柱的同型号钢筋出筋长度宜相同,即钢筋顶面保持同一水平面,为保证现场施工效率,预制柱吊装前应核对下层柱纵筋高程,对较长钢筋现场切割。预制柱吊装就位前,应在节点现浇混凝土结构面上放置钢垫片,厚度宜为20mm,一方面可调整上层预制柱标高,一方面可为灌浆料提供底部流动区域,提高注浆效率。预制柱就位后,应采用斜撑临时固定并保持垂直度,随后进行柱底坐浆封模和灌浆工艺。
结语
将先进的科学技术手段应用到混凝土框架结构设计之中,以促进装配式混凝土框架结构设计的不断进步。同时,对于装配式混凝土框架结构的深入研究能够帮助相关工作研发人员,不断进行创新和发展,以科学合理的方式提升装配式混凝土框架结构的各项性能,促进整体建筑工程质量的提升。
参考文献:
[1] 高宇. 浅谈房屋建筑装配式混凝土结构建造技术[J]. 科技尚品,2016(1).
[2]隆红果.装配式混凝土框架结构的运用分析[J].低碳世界,2017(10):175-176.
[3]黄小坤,田春雨,万墨林,et al.我国装配式混凝土结构的研究与实践[J].建筑科学,2018,34(09):53-58.