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简述装配式建筑的结构设计流程(装配式建筑结构技术应用现状及优化方案)

简述装配式建筑的结构设计流程(装配式建筑结构技术应用现状及优化方案)(1)采用“焊接钢筋网片 拉筋”的整体成型钢筋笼,构造与现浇结构一致,更符合现阶段抗震规范要求,钢筋拉钩直接连接A、B面钢筋网片,整体性更好,防涨模效果更好。通过设计、生产、施工各环节保证措施有效解决叠合墙板“涨模”问题,具体措施如下:试验研究情况表试验墙板浇筑混凝土试验墙板浇筑后效果(黄色标点为拉筋位置)

一、SPCS叠合剪力墙“涨模”

针对叠合剪力墙“涨模”问题,研发团队进行了相关的研究,具体内容如下:

依据《混凝土结构工程施工规范》GB 50666-2011第4章及附录A中有关规定,通过有限元模型分析。初步确定合理的拉筋或保温拉结件最大间距为400mm。此时,SPCS叠合剪力墙空腔两侧叶板不开裂、叶板挠度满足规范要求。

2018年至今,通过多次批量试验和工程实践验证,其结果与理论分析一致,最终确定了拉钩的间距。

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试验研究情况表

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试验墙板浇筑混凝土

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试验墙板浇筑后效果(黄色标点为拉筋位置)

通过设计、生产、施工各环节保证措施有效解决叠合墙板“涨模”问题,具体措施如下:

(1)采用“焊接钢筋网片 拉筋”的整体成型钢筋笼,构造与现浇结构一致,更符合现阶段抗震规范要求,钢筋拉钩直接连接A、B面钢筋网片,整体性更好,防涨模效果更好。

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试验墙板浇筑后效果(黄色标点为拉筋位置)

(2)通过智能翻转装备,控制钢筋压入深度,翻转后摇晃振捣,保证叶板混凝土对钢筋握裹力。

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智能翻转装备

(3)脱模起吊时严格控制混凝土强度不小于其设计强度的75%。

(4)现场施工浇筑混凝土时,洒水润湿、分层浇筑、正常振捣(30/50mm振捣棒)。

偶发涨模情况调研及处理方式

(1)原因分析

经过理论分析、试验研究,在保证生产、施工质量控制的情况下,SPCS叠合剪力一般不会出现涨模。实际项目涨模往往由于个别构件质量问题、现场施工操作野蛮施工引起。

经统计,京津冀地区采用SPCS结构体系的20余个项目中,大部分项目均无涨模情况,仅极个别项目出现局部墙板涨模,单个项目涨模率0.1%~0.2%。经分析,涨模的主要原因为:钢筋未充分压入叶板混凝土、混凝土强度不足。

(2)处理措施

对于个别涨模的叠合剪力墙板,采用与现浇剪力墙涨模相同的处理措施,其具体顺序为:表面剔凿-钢筋复位-基层处理-面层修复。处理后进行混凝土强度检测,保证处理部位混凝土强度不低于该墙板的混凝土强度,保证结构安全。

二、SPCS叠合剪力墙后浇混凝土密实度

针对叠合剪力墙后浇混凝土密实度问题,研发团队进行了相关的研究,具体内容如下:

理论分析

(1)传统现浇结构剪力墙厚度160mm(最小140mm),现浇墙体钢筋内侧110mm(90mm)与SPCS叠合剪力墙空腔(最小100mm)基本相当,浇筑难度相当。SPCS叠合剪力墙常规钢筋布置区域,有充足振捣空间。

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SPCS叠合剪力墙常规钢筋布置区域

细化排布

针对钢筋密集区域通过三维模型细化排布,SPCS叠合剪力墙空腔内搭接钢筋绑扎完成后,仅竖向搭接钢筋位置净距略小,但不影响混凝土浇筑。(注:墙体水平连接钢筋(黄色)与梁纵筋(青色)平面上在相同位置,标高上为错开,因此不会出现6层钢筋同时在空腔的同一截面;同一截面考虑梁纵筋(青色)与竖向连接钢筋(绿色)4层钢筋即可)

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SPCS叠合剪力墙钢筋细化排布(50 100 50)

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现浇剪力墙钢筋细化排布(200)

施工控制

现场可根据工艺控制水平采用普通混凝土或自密实混凝土。当采用普通混凝土时,洒水润湿、分层浇筑、正常振捣(30/50mm振捣棒),普通混凝土塌落度宜为220±20mm,最大粗骨料粒径宜为20mm。

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混凝土浇筑

合理的建筑、结构设计,辅以正常的施工工艺,即可保证叠合剪力墙空腔内混凝土浇筑密实、饱满。

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混凝土浇筑效果

设计赋能

加强设计赋能工作,针对复杂节点钢筋排布形成标准技术措施。

(1)前期通过合理的结构方案优化(如:采用双连梁,减小连梁纵筋直径),尽量避免大量复杂节点出现。

(2)控制连梁纵筋直径不大于18mm,暗柱纵筋直径不大于20mm,确保足够的空腔间距方便后期安装。

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SPCS复杂节点技术措施

三、SPCS叠合剪力墙后浇混凝土对结构受力性能的影响

针对叠合剪力墙后浇混凝土对结构受力性能的影响问题,研发团队进行了相关的研究,具体内容如下:

试验研究

SPCS技术研发团队与权威科研机构“中国建筑科学研究院”合作,进行了进行了相关试验研究。

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SPCS结构体系系列试验

其中,空腔无粗糙面预制SPCS剪力墙轴压及抗震性能试验研究时,叠合剪力墙空腔内表面采用叠合光滑面人工分层处理,分别进行了轴压试验和抗震性能试验。

轴压试验结论:

(1)预制墙与现浇墙破坏模式一致,均为正截面压溃破坏;

(2)预制墙与现浇墙拉筋应变在试件峰值荷载前变化变化趋势接近,且保持较小,受力以截面混凝土受压为主;

(3)预制墙与现浇墙承载力接近。

抗震性能试验

(1)0.3设计轴压比时,预制墙与现浇墙试验现象一致,破坏模式一致,均为典型压弯破坏;

(2)0.6设计轴压比时,层间位移角1/120前,预制墙与现浇墙试验现象一致;

(3)建议控制预制墙设计轴压比不大于0.6;

(4)预制墙与现浇墙承载力接近。

试验结果表明:SPCS叠合剪力墙在无粗糙面情况下,结构受力性能与现浇剪力墙基本一致。

工程实际

预制叠合剪力墙构件内壁拉毛处理,形成粗糙面,新旧混凝土结合程度要比无粗糙面时要好。

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构件内壁粗糙面

SPCS叠合剪力墙空腔混凝土浇筑完成后,通过剥离法检测空腔内后浇筑的混凝土浇筑密实、饱满,并与预制墙内表面紧密贴合。因此,空腔内后浇混凝土对结构受力性能无影响。

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剥离法检测密实度

四、结论

(1)SPCS结构体系经过了大量的理论分析、试验研究及工程实践,在符合现行标准的设计、生产及施工条件下,安全可靠,具有广泛的应用前景。《装配整体式钢筋焊接网叠合混凝土结构技术规程》《装配整体式混凝土结构地下工程防水技术规程》为该体系的应用提供了有力支撑。

(2)技术研发团队提出的叠合剪力墙防涨模及后浇混凝土密实度保证措施合理可行。在空腔混凝土浇筑密实、饱满的情况下,结构安全性能可满足规范要求。

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