装配式建筑预制混凝土构件技术与管理研究

装配式建筑预制混凝土构件技术与管理研究北京住总万科建筑工业化科技股份有限公司总工/博士刘若南2目录CONTENTS概念意义综合技术技术研发与工程案例资讯•1工厂生产，现场组装，相对于现浇混凝土而言的一种施工方法；•2可以针对工程特点定型标准化产品，采用标准化工艺进行大规模生产，充分体现产品的技术经济性，比如：叠合板、双T板、空心板、管桩、管片等；•3有效缩短工期，提高资金使用率；•4一定条件下有效降低工程造价；•5有效提高产品质量，产出精细耐久的高品质产品；•6极强的可塑性的一种建筑产品，可以集围护、保温、防水、装饰于一身；•等等一、概念意义——预制混凝土技术是什么？3资讯二、综合技术——多元方程4•1拌合物性能：•和易性、色泽质感、少裂纹、免蒸养、经济性；•2特种性能混凝土配合比技术：•彩色、轻质、重质、抗渗、抗辐射等；综合技术——材料技术资讯二、综合技术——多元方程5综合技术——饰面技术•1衬模技术：条纹、花纹、刻字、雕刻等各种艺术机理；•2反打一次成型技术：瓷砖、石材等；资讯二、综合技术——多元方程6综合技术——防水构造技术•1材料防水:遇水膨胀材料、耐候胶阻止水流等；•2构造防水:空腔构造、鹰嘴、放坡等，防止水流入室内；•3结构防水：竖缝现浇混凝土浇筑，结构自防水。资讯综合技术——保温技术7•1外墙节能保温构造深化设计：•保温材料选型、连接件选型及布置详图•2有关性能的设计计算及验证资讯综合技术——保温技术8深化保温细部构造—对连接件布置进行结构安全验算满足要求资讯9综合技术——模具技术•1高精度；•2工具式；资讯10综合技术——钢筋加工工艺及设备•1钢筋加工工艺；•2钢筋加工设备；机械弯箍机数控棒材剪切机钢筋弯曲机钢筋焊网桁架钢筋焊接设备资讯综合技术——模具加工11•1机加工、组装•2加工设备机加工车间焊接车间数据火焰切割机开式可倾压力机冲压式压力机摇臂钻床资讯综合技术——成品保护12•1堆放方案：平放、立放；•2辅助工具：插放架、叠放架等；综合技术——修补技术•1修补材料配制；•2修补操作规程；资讯综合技术——产品设计13资讯14三、管理问题——产品质量是生产出来的，不是检验出来的，解x方程142014年建立具有行业领先水平的预制构件自动化生产线，年产量5万立方米。目前国内构件生产普遍为：大底模、蒸养窑为特征的半自动化资讯机械化浇筑、自动翻板板类自动化生产环线、长线台座生产线。自动温控养蒸窑如何管理好，首先•基本要求•1预制构件制作单位应进入部品认证目录，符合《北京市产业化住宅部品使用管理办法》的相关要求。•2预制构件制作单位应建立完善的质量管理体系，有熟练的技术工人、预制构件制作经验和相应的试验检测手段。•3预制构件制作前，制作单位应仔细审核预制构件制作详图。•4预制构件制作单位应进行质量策划，在预制构件制作前编制预制构件制作方案，并经预制构件制作单位技术负责人签字后实施。•5预制构件制作单位应对进场的原材料及构配件进行检验，检验合格后方可用于预制构件的制作。•6预制构件经检查合格后，应及时标记工程名称、构件部位、构件型号及编号、制作日期、合格状态、生产单位等信息。资讯20质量例会•1国家及行业标准•《混凝土结构设计规范》GB50010-2010•《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011•《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011版）•《装配式混凝土结构技术规程》JGJ-1•2北京市地方标准•《装配式混凝土住宅建筑设计规程》DBJ/T（已批准）•《装配式混凝土住宅结构设计规程》DBJ/T（待批准）•《装配式混凝土结构施工及验收规程》DBJ/T（待批准）•《预制混凝土构件质量检验标准》DB11/T968-2013资讯21各道工序的质量控制•混凝土：水泥的选择（尽量普通硅酸盐水泥）、集料要求（碎石最大粒径小于等于最小边尺寸的1/4）、配合比计算（根据季节、构件特点、生产工艺特点调配）培养原材料供应商战略联盟，力保原材质量稳定原材进场材质报告、合格证，进场复试单笔合同供应期间的质量控制•钢筋：培养原材料供应商战略联盟，力保原材质量稳定原材进场材质报告、合格证，进场复试单笔合同供应期间的质量控制•埋件：培养原材料供应商战略联盟，力保原材质量稳定材质报告，力学检验报告资讯22各道工序的质量控制•模具：模具设计图模具生产方案模具质量要求模具检验标准模具验收程序•隐蔽工程：检验依据预制混凝土构件质量检验标准（DB11/T968-2013）装配式混凝土结构工程施工与质量验收规程（DB11/T1030-2013）生产记录、养护记录、检验记录等•蒸养成型：温度检验记录资讯23更为关键的，采用先进的管理手段，利用新技术，推行信息化北京住总集团全产业链——设计、生产、建造BIM可视化平台资讯根据此业务流程，将产业化住宅建造各环节整合在同一个可视化服务平台上。实现相关数据在设计、构件生产和建造各环节间的相互传递，并及时修正，达到对项目的质量、工期、成本的科学管控目的。平台基于BIM可视化平台的业务流程资讯管理基础：搭建BIM模型X13项目公租房5#楼BIM模型X13项目公租房标准层钢筋BIM模型资讯管理基础：搭建BIM模型预制构件BIM模型构件加工图资讯图纸管理资讯生产前的信息管理项目信息构件统计表物料清单X13项目模型建完优化后，通过平台将模型信息传递给构件生产环节，进而把构件生产需要的信息提取出来，生成相应的统计表格，与人为统计想比错误率大大降低。资讯重点介绍构件生产部分的应用，两个重点：可追溯质量管理、生产组织动态管理资讯采用RFID技术、二维码等信息化手段进行过程管控可追溯性管理——移动线和固定线，双控模台清理钢筋绑扎隐检浇筑预养蒸养脱模翻转料场入库料场出库资讯可追溯性质量管理——移动线资讯质量管理——BIM模型可视化交底资讯生产计划组织管理——月计划、周计划、日计划对于每月生产未完成的构件，自动转结余，将当月未生产完的构件，自动并入下一天的月计划中，由管理人员进行调整资讯生产进度跟踪——月报、日报、完成量统计资讯堆场管理——入堆场资讯堆场管理——实时监控资讯堆场管理——堆场监控、出堆场根据平台显示的每日发货量，排查问题，解决问题；出厂时移动扫描结果反馈到平台中，进行动态发货监控资讯从出厂到运输到现场堆放的可追溯性管理资讯施工现场进场验收，构件堆放位置，构件安装位置等资讯现场施工计划的调整变化，通过平台，调整生产计划，协同资讯施工过程管理资讯施工工期策划资讯施工工期策划，方案必选资讯施工场地动态布置、难点模拟资讯采纳信息化管理后，2015年公司构件质量从最初周报一检合格率80%多，提高到现在90%以上，构件质量得到了明显改观。2016年全年构件一检平均合格率达90%以上，二检合格率为100%。总体思想：用制度管人，剔除人为干预因素，建立层级管理和可追溯性管理，后一道工序对前道工序负责，前道工序不合格，不允许进入后道工序，该思路广受认可，2016年凭借“信息化技术在住宅产业化中的应用系统建设”获得多项殊荣和机会。资讯获得三项著作权获得首都职工创新三等奖以该项目为研究基础，成功申报国家十三五课题资讯49四、技术研发和工程案例491、旋转式预制混凝土外墙挂板产品设计及工程案例旋转式预制外墙板变位试验研究成果在国际会议上发表资讯50四、技术研发和工程案例501、旋转式预制混凝土外墙挂板产品设计及工程案例3-4--5-21#4#2#5#3#6#7#资讯51四、技术研发和工程案例511、旋转式预制混凝土外墙挂板产品设计及工程案例-5051015202530123456789Load（1th-9thlevel）Displacement2#CalculateValue2#TestingValue3#CalculateValue3#TestingValue5#CalculateValue5#TestingValue当结构层间变位恢复时挂板复位。在整个试验过程节点完好，墙板未发现受力裂缝。资讯52四、技术研发和工程案例521、旋转式预制混凝土外墙挂板产品设计及工程案例工程案例——基地办公研发楼挂板资讯53四、技术研发和工程案例531、旋转式预制混凝土外墙挂板产品设计及工程案例资讯54四、技术研发和工程案例542、预制混凝土夹心保温外墙板连接件研究及工程案例墙板内外混凝土层的连接构造目前的连接件产品主要分为金属连接件和非金属连接件两大类：金属连接件主要是钢筋桁架、桶状、板状等，以HALFEN建筑配件销售有限公司的产品为代表；非金属连接件主要有板式、针式等，以美国Thermomass的产品为代表。两类连接件各具特点，金属连接件的热损失较大，拉结牢靠，非金属连接件热损失小，但是连接性能在国内的应用验证较少，价格较高。资讯55四、技术研发和工程案例552、预制混凝土夹心保温外墙板连接件研究及工程案例00.10.20.30.40.50.60.70.80.9RG01RG02RG03RG040.8660.540.590.589传热系数[W/m2·K]00.10.20.30.40.50.60.70.80.9钢桁架式非金属针式金属针式金属三角式传热系数[W/m2·K]n金三角式连接件墙板抗侧刚度及承载力计算理论分析抗侧刚度抗侧极限承载力抗拉极限承载力n数值模拟—abaqus6.0n数值模拟—abaqus6.0混凝土采用实体单元C3D81模拟，钢筋采用杆单元T3D2模拟，连接件采用梁单元B31模拟。n数值模拟—abaqus6.0(1)金属三角筋连接件在受到面层剪切推力后，斜肢受拉伸长，面层产生相对结构层的位移。推力较小时，面层的位移与推力成正比，此时斜肢处于弹性拉伸阶段；随着推力加大，位移非线性增长。这一规律，基本符合钢材拉伸的应力-应变曲线；(2)在相同推力的情况下，随着直筋数量的增加，面层位移减少，在屈服荷载作用下，面层位移均小于2mm；(3)在三角拉接件受拉斜肢达到屈服强度时的面层推力载荷，约为30.76-31.58KN，此时面层相对于结构层的位移为0.47-1.38mm。(4)由于产生的位移最大值仅为1.38mm，远远小于2.54mm，因此在预制夹芯保温墙板连接件设计时，只要按三角拉接件不锈钢筋屈服强度控制，面层的位移可不用进行验算。n剪切试验试验装置n剪切试验试验过程中，随着竖向荷载的增加，上层板开始产生加载方向的位移，当加载到30KN左右时，开始掉表，没法继续施加荷载，此时试件面层位移0.48-1.1mm。连接件斜肢开始屈服，继续加载到试件发生破坏，试件两层混凝土与保温层之间进一步发生相对位移，直至连接件材料断裂。(1)金属三角筋连接件在受到面层剪切推力后，斜肢受拉伸长，面层产生相对结构层的位移。推力较小时，面层的位移与推力成正比，此时斜肢处于弹性拉伸阶段；随着推力加大，位移非线性增长。这一规律，基本符合钢材拉伸的应力-应变曲线；(2)在相同推力的情况下，随着直筋布置数量的增加，面层位移减小，在屈服荷载作用下，面层位移均小于2mm；(3)在三角拉接件受拉斜肢达到屈服强度时的面层推力载荷，约为30-32kN，此时面层相对于结构层的位移为0.48-1.1mm。(4)由于产生的位移最大值仅为1.1mm，远远小于2.54mm，因此在预制夹芯保温墙板连接件设计时，只要按三角拉接件不锈钢筋屈服强度控制，面层的位移可不用进行验算。n拉拔试验混凝土预制夹心墙板抗拉试件5件，试件尺寸为1000mmx700mmx220mm(长x宽x高)，以300mmx600mm的间距布置6个金针连接件，混凝土强度为40MPa。试拉拔试验设备采用HC-2000面砖强度拉拔仪。n拉拔试验根据实测数据可知，金属连接件极限拉拔力平均值为9.477kN，与《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2004）中单根锚栓理想混凝土锥体破坏受拉承载力标准值基本一致。n非金属针式连接件墙板抗侧刚度及承载力计算理论分析n理论分析n数值模拟—abaqus6.0n数值模拟—abaqus6.0混凝土采用实体单元C3D81模拟，钢筋采用杆单元T3D2模拟，连接件采用