现代施工技术(9)---预制装配结构施工

新型装配式结构建造技术重庆大学现代施工技术研究所姚刚2010年1我国曾经推广的预制装配结构技术1.1预制装配砼单层工业厂房（20世纪70～80年代）特点：（1）规划现场预制构件平面布置图及吊机开行路线（2）21、24、27、30m预应力屋架平卧叠层预制（3）大型屋面板对称吊装1.2预制装配砼框架（20世纪70～90年代）特点：（1）20世纪70年代末装配式砼框架，预制柱、空心楼板和现浇节点（2）梁柱节点的现浇决定了装配层数为3～4层（3）梁柱的“湿节点”影响安装速度整体预应力板柱结构（南斯拉夫IMS体系）施工，基本结构单元。该体系流行于20世纪90年代初期该体系装配化程度高，抗震性能好，适用于多高层住宅、公共建筑与多层轻工业厂房。我国1977年引进，柱网尺寸最大为12m。它以预制板和柱为基本构件，在板与柱接触面间灌入砂浆，形成平接接头，在楼板与楼板间的明槽中设置直线或折线预应力筋，整体施加双向预应力，形成整体空间结构。预制柱的接长常州服装纺校的服装展示楼采用该项技术，三角形板倒扣预制(东南大学预应力施工）施加整体预应力，三角板边长为5m。预应力张拉端2日本PCaPC拼装结构技术日本认为预制装配建筑分为：预制混凝土（PCa）与预应力混凝土（PC）PCa的优点：高强度和高质量的混凝土部品定型化构件的批量生产PC的优点：混凝土构件形成预压应力采用压接方式拼装日本的PC主要应用在装配式框架结构，采用预应力方式压接，属装配速度快的“干节点”张拉端要点：拼缝无收缩砂浆预制与现浇的叠合楼板柱筋的浆锚套筒连接日本歧阜的安部工业主楼采用预制构件整体预应力装配技术建造(2002年参观)完成后的主楼外立面楼板采用预制预应力双T板，跨度20m柱、梁均为预制，柱亦施加预应力，采用预应力拼装的“干节点”连接拼缝预制梁非常美观预留孔道吊装预制梁日本的PCaPC位于北海道的二十世纪60年代厂房生产现代化构件用于熊本体育场的预制看台大梁日本东京都医院院综合研究所采用预制装配式框架结构工地有专用安全通道，采用钢板进行地面硬化，符合绿色施工运至工地的预制梁，并有安装人员的扶手索预应力筋采用高耐久性的环氧涂层钢绞线工人作业用的工具全部拴挂，防止工具坠落预留孔道梁柱框架采用预制，预应力装配，楼板采用压型钢板的现浇混凝土板梁柱的装配节点悬挑梁也采用装配方式，用门式脚手架做临时支撑梁端的预应力张拉端构造梁端穿出的钢绞线预应力孔道灌浆3预制预应力砼装配整体式框架结构施工（引入法国技术现浇梁柱节点体系）（南京大地建设集团的世构体系）预制预应力砼装配整体式框架结构具有建造速度快、质量易于控制、节省材料、构件外观质量好、耐久性好以及减少现场湿作业、有利环保等优点。南京大地建设集团的世构体系是2000年从法国引进的一种预制砼装配整体式框架结构体系，其预制构件包括预制砼柱、预制预应力砼叠合梁板。预制柱、叠合板吊装预制节段柱浇筑柱底插筋的带预留孔的基础预留孔内灌浆柱底安装柱身翻起起吊时保护柱插筋的钢套安装的柱节段设置斜撑，防止倾倒柱节段处用“X”筋加强，节点是典型的现浇“湿节点”应用对象主要为7层以下的预制装配框架结构南京浦口红太阳建材城的大面积框架采用预应力叠合板和叠合梁完成的框架梁板施工现场（先张法生产的预应力薄板、预应力梁）运至工地的预应力薄板吊装预应力薄板预制砼次梁的搁置凹口两种梁端构造叠合现浇的节点梁端槽先浇筑柱，后吊装预制梁，再吊装预制板梁端留凹槽口，形成现浇框架节点。现浇梁柱节点支模用预应力薄板作为永久性模板4万科的工业化住宅施工（引入日本技术的叠合现浇墙）主要国家和地区住宅产业化发展概况日本战后，在日本政府的主导和推动下，为了提高生产效率和产品性能。日本开始积极推进研究预制构件技术，并在大型建筑企业中推广使用该技术。到2003年，使用该技术的住宅已到15万8千户。目前为止，日本产业化住宅比例已达到70%。美国在劳动力成本高企的因素下，美国开始研究高效低耗的住宅技术。不同于欧洲，美国没有采用大规模预制构件装配式建设方式，而以低层木结构装配式住宅为主，注重住宅的舒适性、多样化、个性化。80年代后，逐步发展轻钢结构房屋。中国香港二战后随着住宅产业的发展，在开发量、环保节能要求和劳动力成本等多种因素驱动下，香港政府推动“公屋计划”采用预制建筑设计连同模块标准化设计。目前为止，香港地区产业化住宅比例已达到90%。中国我国的住宅产业化发展在90年代刚起步。2007年万科新里程（上海）首批产业化住宅楼启动，标志着住宅产业化进入了一个新的时期。对于我国产业化住宅全生产过程标准的制定具有重要的示范意义，为下一个阶段全面推广奠定了坚实的基础。万科－住宅产业化的践行者1999年－2004年万科建筑研究中心启动万科标准化项目启动万科集团全面推广工业化摸索实践成熟武汉城市花园、北京四季花城工业化屋面体系应用万科部品战略采购万科工厂化中心成立万科PC技术研究开展万科产业化基地项目立项万科1-5号实验楼建成上海新里程项目2005年－2007年2008年－今上海新里程上海万科新里程项目是国内第一个工厂化生产的商品住宅，采用工厂化方式后，施工失误率可降低到0.01%，外墙渗漏率水平为0.01%，精度偏差以毫米算小于0.1%。较之传统工期，缩短了1/3，其主要特点有：产业化流水预制构件工业化程度高；成型模具和生产设备一次性投入后可重复使用，耗材少，节约资源与费用；现场装配、连接可避免或减轻施工对周边环境的影响；工业化节能降耗成效显著，节电、节水、节能、建筑废弃物得到抑制，扬尘、噪声污染得到有效控制；工程施工周期短；劳动力资源投入相对减少；机械化程度有明显提高，操作人员劳动强度得到有效缓解；高空湿作业减少等等。新里程的样板楼贴面砖的预制外墙板（precastform简称PCF）预制飘窗构件预制楼梯预制飘窗现场安装PCF技术，外墙面转一次到位，外壁板85mm，内浇160mm现浇墙板。内做50mm保温板。预制楼梯安装现浇楼板玲珑湾苏州第一个产业化住宅PC楼，建造在苏州万科玲珑湾三期七区内，位于苏州工业园区玲珑湾街西侧，现代大道北侧。本工程为二栋18层住宅，53＃楼底层架空一层为休闲绿化空间，2～15层为标准层住宅，16～18层为退层式住宅；55＃楼底层为入口大堂和住宅，2～15层为标准住宅，16～18层为退层式住宅。本工程为PC示范项目，结合立面PC技术应用范围为53，55＃楼上部3～15层标准层区域，2栋共计标准层26层，PC技术应用内容如下：1）外山墙采用PCF构件；2）前后外墙采用PC＋PCF混合构件；3）预制楼梯梯段构件；4）预制悬挑阳台板等构件。53#55#6合肥西伟德的双墙拼装结构体系（引入德国的双墙结构体系）体系特点：节能、整体性好、施工快捷双墙结构体系形式（1）墙板预制墙板结构截面墙板的外饰面可采用反打工艺一次成形先在工厂预制结构的单侧墙板窗、管线等直接预埋（2）楼板预制楼板结构截面可采用地板加热系统可采用先张法预应力技术预制楼板（3）基本构件预制放置钢筋桁架并浇筑混凝土检查单侧板预制质量并放置填充发泡保温材料的挡板吊运完成预制的单侧墙板将单侧墙板搁置在180度翻转台上并翻转将单侧墙板A倒扣到另一预制墙板B上，A板的钢筋桁架压入未凝固的B板混凝土内合肥西伟德公司预制构件生产厂双墙结构体系的试点楼7中南集团的全装配剪力墙结构体系（引入澳洲的预制结构体系）中南控股集团有限公司（江苏省海门市）在国外考察和研究讨论的基础上，决定与澳大利亚康诺克公司（ConrockIndustriesPtyLtd）合作，引进预制混凝土装配技术（NPC），该技术是一项成熟的混凝土结构预制装配技术，在澳洲已推广应用了近二十年。NPC（预制混凝土装配）技术作为一种混凝土装配结构体系，其原理主要为采用预制钢筋混凝土柱、墙，预制钢筋混凝土叠合梁、板，通过预埋件、预留钢筋插孔浆锚连接、钢筋混凝土后浇部分等将梁、板、柱等节点连接成整体，形成整体结构体系。1.全预制装配整体式剪力墙结构简介中南控股集团有限公司与澳大利亚康诺克公司合作，引进预制混凝土装配技术（NPC），并与中国国情相结合，形成“全预制装配整体式剪力墙结构”（以下简称NPC体系）。其主要原理：采用预制钢筋混凝土柱、墙，预制钢筋混凝土叠合梁、板，通过预埋件、预留插孔灌浆、钢筋混凝土后浇部分等将梁、板、柱及节点连成整体，形成整体结构体系，预制装配率达到90％。南通海门中南世纪城33＃楼9＋1层全预制装配剪力墙住宅楼试点工程一层浇筑混凝土试件成形1:2大比例两开间4层的低周反复加载试验233#楼预制构件制作、堆放和运输钢台模布置图工厂预制竖向构件竖放水平构件平放预制构件运输333#楼现场安装临时支撑（1）安装工具垂直度调节器拼装墙板（2）关键部位安装拼装墙板拼装电梯井拼装电梯井拼装楼板拼装楼梯拼装阳台、空调板（3）34#楼主要改进做法墙板构件外保温拼装墙板保温板现浇位置离开暗柱预制件外贴保温板、贴网格布、外粉砂浆一步到位8短线匹配预制节段桥梁施工苏通大桥建设嘉荫南平苏通大桥1.苏通大桥项目概况项目位置图北接线15.1Km跨江大桥8146m苏通大桥跨江大桥工程北引桥主桥辅桥南引桥3485m2088m923m1650m路线全长32.4Km548m工程概况主要技术标准双向六车道高速公路跨江大桥100Km/h接线工程120Km/h汽车-超20级挂车-120跨江大桥34.0m接线工程35.0mⅥ度按两水平设防主桥100年主桥通航净高62m净宽891m道路等级计算行车速度桥涵设计荷载桥梁及路基宽度地震基本烈度结构设计基准期通航净空水文重现期船舶撞击力300年纵向130MN横向65MN工程背景与特点苏通大桥北引桥和辅桥75m跨径连续梁上部结构为预应力混凝土等截面连续箱梁。箱梁采用单箱单室截面，箱梁采用短线匹配法预制，对称悬拼。大规模采用了体外预应力同体内预应力相结合的新技术。苏通桥全貌长线预制和短线预制长线预制是在工厂或施工现场按桥梁底缘曲线制作固定的底座，在底座上安装底模进行块件预制工作。短线预制是按照主梁纵剖面的变化尺寸设计出单个浇筑单元，并在配有纵移及调整底模高度设备上浇筑梁段。长线预制示意短线预制示意短法长线法的简单比较项目短线法长线法备注场地小大设备要求高就地取材线形控制难易预制规模较大规模可大可小经济性大规模基础有一定的经济性相对便宜生产标准化水平较高未完全标准化短线法优势分析钢筋绑扎不占工期；混凝土养护基本不占工期；多个台座同时作业，可以加快生产速度；标准化生产，各个工序衔接紧密，工人操作熟练，能够保证施工质量。短线匹配预制的线形控制实现不同线形梁段得浇筑方法a）直线；b）竖曲线；c）平曲线竖曲线转角平曲线转角测量控制点测量控制点测量控制点a）b）c）β立面立面立面平面平面平面nn-1n-1nnn-1n-1nnn-1n-1nα短线预制预拱度设置办法①②③④0.2L0.2L0.2L0.2La）预拱度曲线0-1αα1-22-3αα3-470m预制节段现场已预制了4节连接面采用齿面，此为墩顶的0#块节段的钢筋绑扎流水生产采用定型大钢模生产大型浮吊标准边跨拼装续墩中心线标准边跨拼装续墩中心线吊装节段的架桥机作业架横跨两个桥墩的架桥机吊装预制节段匹配梁段定位控制点该工程拼装接缝可能的问题：（1）施工经验表明普通环氧树脂胶涂胶效果不够理想，难以保证接缝的气密性能，难以胜任真空辅助压浆的要求；（2）设计院给出的涂胶厚度为1mm，实施起来不易控制厚度；（3）两个箱梁节段进行拼接时，考虑到可能存在的偏差，孔道的位置可能会有微小的错位。悬拼节段线形控制可能需要调整接缝间隙（使用垫片调位），采用真空辅助压浆时，可能发生孔道漏气、浆以及压浆串孔等现象。实施效果最后确定的施工方案即采用5mm厚的闭孔发泡聚乙烯垫圈，涂抹西卡桥梁专用粘结胶，涂胶厚度3mm。若遇需设置垫片调节桥梁整体线形的情况，垫片位置附近的垫圈需设置两层，垫圈厚度相应加大。预制节段箱梁内部已张拉的箱梁内体外索9新型装配混凝土结构施工的思考（1）从房屋建筑到桥梁均在致力于发展预制装配式混凝土结构，改