装配式建筑技术研究与工程质量提升（图文并茂）.pdf

1、 装配式建筑技术研究与工程质量提升2019年12月1 装配式组合结构试验研究新进展2 装配式混凝土结构应用如何提升质量 住房和城乡建设部提出了2019年重点抓好十个方面的工作，其中第八项为：以发展新型建造方式为重点，深入推进建筑业供给侧结构性改革。大力发展钢结构等装配式建筑，积极化解建筑材料、用工供需不平衡的矛盾，加快完善装配式建筑技术和标准体系。如何在装配式混凝土结构与装配式钢结构之间找到结合点是发展新型建造方式的突破点。1 装配式组合结构试验研究新进展 1 装配式组合结构试验研究新进展2019年11月北京第18届住博会上多个单位展出了新研发的钢结构住宅 1 装配式组合结构试验研究新进展南京

2、江北人才公寓（1号地块）3#楼装配式钢结构 梁柱新节点钢板耗能器轻质外墙板大跨叠合板装配式组合框架结构新体系构成东大-中亿丰装配式组合框架新结构新体系研发设想：外包防火混凝土的钢管混凝土组合柱+内插型钢的预制预应力混凝土梁的装配式组合框架结构新体系。三大优势：（1）像钢框架结构一样安装快捷和质量可靠，现场梁柱全螺栓连接或栓焊连接，上下节组合柱钢管焊接连接；（2）像预应力混凝土梁一样高效预制、节省钢材和减小截面的良好经济指标；（3）像混凝土梁一样抗火性能及外观表现。c concreteoncrete f filled illed s steelteel t tubeubep pretension

3、edretensioned p prestressedrestressed p precastrecast c concreteoncrete核心技术之一：高效梁柱连接节点（CFT柱-PC梁）1.1 关键技术点 装配式组合框架结构新体系的标准梁柱单元栓焊连接或螺栓连接无支架安装节点栓焊连接 612m柱网，楼板无次梁，采用大跨叠合填芯预应力双向预制板 节点局部及楼面进行叠合现浇成整体结构（灰白色）与楼面叠合层一起局部现浇砼 试件破坏位移角破坏特征塑性铰位置中节点A12.00%左梁钢接头下翼缘焊缝撕裂，右梁钢接头和附加U形钢筋梁底混凝土脱落B14.25%左梁钢接头下狗骨翼缘处撕裂，右梁狗骨翼缘屈曲

4、梁端狗骨处C12.75%钢接头和附加U形钢筋梁底混凝土脱落边节点A22.75%钢接头和附加U形钢筋梁底混凝土脱落B25.00%梁狗骨翼缘屈曲，钢接头和附加U形钢筋梁底混凝土脱落梁端狗骨处C22.75%钢接头上翼缘焊缝撕裂1.2 CFT柱-PC梁节点抗震性能试验 B2狗骨边节点B1狗骨中节点 梁端翼缘设置狗骨的削弱型节点B1、B2的破坏模式相同，均为狗骨翼缘屈曲或撕裂破坏，其滞回曲线的形状大致相似。l 此试件的滞回曲线与钢结构框架梁柱节点的滞回曲线相似，滞回曲线十分饱满，无捏缩现象，表明试件的塑性变形能力和耗能能力极强。l 当加载至位移角1.50%（位移44.1mm）时，试件进入屈服状态，滞回环

5、呈饱满的梭形，包围面积明显增大。l 试件屈服后，随着加载位移角的增大，试件残余变形逐渐增大，滞回环包围面积逐渐增大，但试件承载力提高不多。从试件屈服到试件破坏的各加载等级中，三次循环的滞回曲线几乎重合，表明试件在反复荷载下具有较强的恢复能力。滞回曲线分析 试件加载方向屈服位移/mm极限位移/mm延性系数平均延性系数A1正向27.2358.802.162.05负向-30.25-58.801.94B1正向29.03125.004.314.30负向-29.05-125.004.30C1正向29.7780.902.722.62负向-32.02-80.902.53A2正向28.5069.552.442.

6、41负向-34.01-80.902.38B2正向29.70147.004.954.85负向-30.99-147.004.74C2正向27.9572.452.592.67负向-29.36-80.902.75延性分析 试件B1、B2的位移延性系数大于4，说明试件在低周反复荷载作用下的破坏模式属于延性破坏。这主要得益于在梁端设置狗骨，充分利用延性较好的钢材形成塑性铰，试件破坏时的极限位移较大。新节点低周反复加载试验分析结果：（1）由带狗骨的试件B1和B2的延性，可知节点连接区配置的箍筋与外包混凝土共同作用可更好地抑制钢接头翼缘的屈曲变形，从而提高了钢接头的塑性变形能力，使节点的延性更佳。（2）预制梁

7、采用先张法制作，梁底预应力钢绞线的作用使梁下缘裂缝开展滞后于梁上缘裂缝，且梁下缘裂缝开展范围比梁上缘裂缝小。（3）在试件屈服前，梁端翼缘狗骨状削弱对节点刚度影响很小；试件屈服后，梁端翼缘削弱使节点具有更强的塑性变形能力。因此，通过削弱梁翼缘可以有效提梁柱节点的抗震性能，达到延性设计的目的 该预应力叠合板的优点为：（1）采用先张法预应力长线台座生产，效率高，用钢量小；（2）预制板的跨度为612m，宽度为1200、1800、2400mm，广泛应用于公共建筑和大开间住宅；（3）实现了双向板设计，取消次梁，大幅提高安装效率，并取得大空间效果；（4）四边不出筋，方便安装，方便梁钢筋绑扎；（5）有效控制预

8、制板自重，节省大型塔吊租赁费用。1.3 大跨填芯先张预应力双向叠合板的承载力试验 2019年1月15在泰州预制构件的长线台座上进行了设计的7.8m跨2.4m宽先张预应力填芯叠合板试件进行了放张和脱模起吊，板底平整，预制效果好。在新型先张预应力大跨度叠合板的设计理念下，对8100mm2400mm尺寸的3块预制板及8100mm7500mm的叠合板进行了设计研究和加载试验研究。加载分配梁布置板底裂缝状况 试验结果分析7kN/m2出现第一条纵向裂缝最终板底裂缝分布板的荷载-位移曲线 本试件在加载过程中，达到4 kN/m2的设计活荷载标准值时。跨中挠度仅5.83mm，小于规范规定的L/300=7500/

9、300=25mm。在荷载达到7 kN/m2，即设计活荷载标准值的1.75倍时才开始开裂，说明本设计研究的大跨度预应力叠合板抗裂性能梁良好。双拼工字型阻尼器-人字撑连接装置1.3 钢板耗能器试验研究 梁柱间安装耗能器可提高本研发体系的抗震能力。研发的钢板耗能器主要采用双拼热轧Q235型钢加工，造价低，安装更加高效。试件编号试件编号XR1307.12223.191.57395.1317.82XR2295.20184.831.60328.5916.52XR3266.08191.911.68325.6812.55YS1410.47351.372.48521.3016.31YS2370.27327.61

10、2.71422.7814.52YS1 梁柱间安装耗能器可提高本研发体系的抗震能力。双拼工字型钢板阻尼器具有饱满的滞回曲线以及稳定的耗能能力，其外侧设置加劲板，内侧两耗能单元腹板互为支撑的面外变形约束形式能对耗能腹板的屈曲变形进行有效约束。采用新型钢芯玻纤连接件轻质夹芯墙板抗弯能力的最新试验表面，具有很好的抗弯能力和恢复变形能力，可以应用与装配式组合结构的外挂墙板。1.4 基于钢芯玻纤连接件的外挂墙板试验研究1.5 装配式组合结构耗能体系子结构模型试验缩尺模型试验缩尺模型试验1.6 新型装配式组合结构节点抗火试验2 装配式混凝土结构应用如何提升质量2.1 提升预制构件的制作质量（1）竖向预制构件

11、内的钢筋连接套筒有不同产品，灌浆孔和排浆孔连接管的固定方法也不同。（2）保证钢筋插入套筒内长度是重要质量控制指标 东南大学土木工程施工研究所东南大学土木工程施工研究所 应进行预制构件出厂时检查预埋套筒的畅通性和钢筋埋入长度（全灌浆套筒）。东南大学土木工程施工研究所东南大学土木工程施工研究所 预制构件进场后项目部应组织检查每个预制构件的钢筋连接套筒内钢筋插入套筒的规定长度，进浆和排浆孔的畅通性。东南大学土木工程施工研究所东南大学土木工程施工研究所 日本的预制柱构件进场时严格进行每根柱的每个钢筋连接套筒进行畅通性和套筒内钢筋长度检查，并打钩标注。东南大学土木工程施工研究所东南大学土木工程施工研究所

12、 X射线检测显示下部钢筋插入深度不足X射线检测显示下部钢筋被割除 东南大学土木工程施工研究所东南大学土木工程施工研究所 实体破损检测显示上部钢筋插入深度不足 （1）钢套筒与边摸固定不好，脱开导致套筒端面凹入混凝土墙板底面，使钢筋锚固长度不足；（2）预制时钢筋插入套筒内未达到限位销处，导致上部钢筋锚入长度不足2.2 提升预制构件现场安装质量严格检查预制墙板外伸钢筋的长度和垂直度。对比一下预制叠合板边的毛面处理，应推荐水洗骨料毛面或泡泡膜毛面 建议：全面推行“微重力流补浆”的套筒灌浆技术 （1）在构件预制时在灌浆套筒上排浆口上方150200mm另外设置分仓灌浆区域（包含预制柱）的排气兼补浆管；（2

13、）灌浆作业班组另增设专人在高位排气兼补浆孔上安装透明塑料弯管和透明塑料漏斗；（3）在灌浆时及时检查预制构件下方塞缝密封性，保证漏斗中始终有100mm的液面高度（形成浆液微重力流），并及时在漏斗中进行补浆；（4）灌浆结束后在1520分钟内再次对套筒上排孔拔出橡胶塞进场饱满度质量确认，必要时再次及时补浆。透明塑料补浆漏斗连通管原理 检测后设专人进行补浆，实践证明在灌浆后30分钟内，浆料仍有流动性，从高位排浆兼观察孔内可以进行微重力流补浆。项目队灌浆过程设高位观察补浆锥斗自控 设置位于高位的排浆兼补浆漏斗是保证套筒灌浆饱满的必要措施，在南京江宁工地正全面推广应用，效果明显。分仓灌浆，每仓设一个高位漏

14、斗每个灌浆套筒排浆口设置PVC弯管，观察并补浆 日本的预制柱钢筋连接套筒灌浆高位的导向钢筋套筒孔可作为观察兼补浆孔高位的导向钢筋套筒孔可作为观察兼补浆孔 监理、业主、项目质检随机微创钻孔旁控 各地出版装配式混凝土结构检测技术标准，江苏也在编制中，如何进行有效检测是一个难题。令人纠结的各种套筒灌浆饱满度检测方法 在一些工程上质检部门实体凿出钢筋连接的灌浆套筒并进行拉拔试验和剖开检查饱满度实体破损取样修补 争议点：质检部门如何确认钢筋连接的灌浆套筒质量，南京做法为凿出套筒并进行拉拔试验和剖开检查饱满度 南京目前采取的全凿除破损法实体抽检套筒灌浆的饱满度和钢筋锚入长度 本研究团队提出局部破损钻孔检测

15、套筒灌浆饱满度，简单易行，直接肉眼观察。监理、业主和质检人员可随机抽检灌浆质量。在南京江宁某工地高层装配式混凝土剪力墙住宅中采用“微创”钻孔检测方法，检查9层楼的64个灌浆套管，有4个不饱满，其中一个几乎空的，3个局部空的，证明方法简单有效。局部钻孔观察灌浆密实局部钻孔观察灌浆不密实 6.3.10 钢筋套筒灌浆连接施工过程中，应强化过程控制并应进行实体微创钻孔抽样检测其灌浆饱满度。检查数量：抽样检查，装配式剪力墙结构起始前2层每个楼层抽检1组（3个）套筒，后续施工每5层抽检1组（3个）套筒。装配式框架结构首层抽检1组（3个）套筒，后续5层抽检1组（3个）套筒。检查方法：检查灌浆施工记录、监理旁

16、站记录及有关检验报告；按本规程附录B要求，对抽检部位的灌浆套筒进行局部破损检测。报批江苏装配式混凝土结构现场连接施工与质量验收规程8d+15+7.5d7.5ddd进浆孔钻孔46全灌浆套筒排浆孔3050305030503050钻孔46半灌浆套筒排浆孔进浆孔 6.3.11 装配式剪力墙结构子分部结构验收时，在施工项目部已实施钢筋套筒灌浆过程控制和灌浆饱满度局部破损抽检的基础上，质检人员可进行实体破损取样，进行连接钢筋接头的拉拔试验并剖开套筒检测其灌浆饱满度。检查数量：抽检1组（3个）套筒。检查方法：按指定抽检部位凿除灌浆套筒周边混凝土，并预留钢套筒两端拉拔试验所需钢筋长度，切割取样后送检做拉拔试验

17、，并对拉拔试验后的钢套筒剖切检查套筒内灌浆料拌合物的充盈程度。报批的江苏装配式混凝土结构现场连接施工与质量验收规程 装配式混凝土结构子分部验收时质检员破损取样抽检 钢筋套筒灌浆连接接头实体取样后的修复 2.3 加大改进装配式混凝土建筑“三板“的临时支撑方式 装配式混凝土剪力墙住宅的叠合板支模目前没有得到根本改善，与现浇楼板支模基本相同。上海的一工地预制板下的支撑与江苏基本雷同，木方几乎满铺。高层剪力墙住宅中现浇梁和预制板的混合支模值得改进 装配式混凝土框架的叠合板支模目前也没有得到根本改善，与现浇楼板支模基本相同。本研发团队在新研发装配式组合框架结构大跨预应力叠合板下的支撑体系。深圳地区、万科、碧桂园等开发企业主推铝合金模板及可调钢支柱的模板支撑体系，铝合金模板体系的效率和用工量值得推敲，主要优点在不漏浆，构件成型质量好。可调钢支柱支撑体系细节决定成败细节决定成败