预制装配式混凝土外墙

预制装配式混凝土外墙（精选7篇）

预制装配式混凝土外墙 篇1

作为一种新兴的建筑生产模式, 建筑工业化可以节省能源资源以及劳动力, 提升劳动生产率, 降低有害气体和粉尘的排放, 优化工人工作环境等, 让建筑业平稳健康发展。现如今, 建筑工业化在我国依然停留在初始阶段。要想确保建筑工业化在我国能快速有序发展, 就要进一步探究其结构抗震性、建筑结构系统、施工方法以及工业化住房经济性能等核心技术。下面笔者将结合某住宅工程项目的施工应用实例, 对建筑工业化中预制装配式混凝土外墙的施工技术经济评价进行浅要的分析和探讨。

1 工程项目概况

笔者希望对建筑工业化中预制装配式混凝土外墙的施工成本进行科学的研究, 因此分别对深圳某住宅小区10#楼采用普通式建筑施工以及预制装配式混凝土外墙体系施工进行研究。 (1) 普通住宅案例。该工程是深圳某住宅小区的10#楼, 它属于全现浇住宅, 框剪结构, 单层建筑面积13440m2, 总建筑面积共计达到21.5万平方米。 (2) 工业化住宅假设。假设10#楼的建筑形式采用工业化方式, 即采用预制装配式混凝土外墙体系, 其余和普通住宅是相同, 它的装饰成本和普通住宅也是一样的, 这时就要考虑二者的土建成本。设某家构件厂负责此住宅的PC外墙构件供给, 该厂距项目50公里左右。

2 住宅全寿命周期成本构成

根据住宅全寿命周期成本结构分析, 住宅成本分为三种, 即拆除成本、使用成本以及建设成本。可以用下图表示成本构成:

因工业化住宅是在普通住宅的基础上做出的工业化假设, 那么两种楼具有的售价以及地理位置是基本相同的, 故在进行全寿命成本分析时, 它们的可比性非常强。笔者建立了如下所示的全生命周期成本数学模型分析资金的时间价值:

注:P1, P2分别表示:资金时间价值具有的折现系数;因为银行通货膨胀以及利率的影响, 笔者选取的折现率是8%。在我国, 规范规定的住宅建筑结构设计使用年限是50年。

3 普通住宅全寿命周期成本分析

3.1 建造成本C1

(1) 决策成本。在建设小区之前, 开发商进行的市场调研、可行性方案研究、整体规划以及方案制定等活动时花费的成本。尽管这些成本的具体数字不明确, 可是两个建筑具有一样的分摊方法。也就是说, 两种建筑的全寿命周期成本比较是不受到任何影响的, 笔者确定决策成本大小是P, 即C11投入为P万元。

(2) 设计成本。平方米大小决定设计费用, 调查表明, 建筑的设计成本是1平方米15元, 即C12投入是20.16万元。

(3) 建安装饰成本。建安装饰成本包括建筑的土建成本、装饰装修成本和安装成本, 通过前面计算得出, 土建成本每平米968元/m2, 通过调查可知建筑装饰装修成本和安装成本为772元/m2, 即C13=1740×13440=2338.56万元。

(4) 配套设施成本。小区配套设施成本涉及到很多方面, 比如说绿化、娱乐设施以及体育设施等方面的成本。这部分成本大小也是不确定的, 但因为两栋楼的分摊比例是相同的, 所以两栋楼的全寿命周期成本不会受到影响。在研究中, 这部分费用大小是Q, 也就是C14投入费用为Q万元。故建筑总成本为:C1=C11+C12+C13+C14=P+20.16+2338.56+Q=P+Q+2358.72 (万元) ;建造成本净现值为NPV1=P+Q+2358.72 (万元) 。

3.2 使用成本C2

(1) 物业管理费 (简称物管费) 。相关资料显示:小区内物管费为2.2元/m2/月, 物业每年收取一次物管费, 其费用为:C21=2.2×12×13440=35.48万元/年。

(2) 资源费。小区住宅使用的水电及煤气资源费用为24.76元/m2/月 (包括在C2中) , 故普通住宅能耗成本为C22=24.76×13440=33.28万元/年。

(3) 建筑维修成本为C23。根据相关资料显示:普通建筑每十五年修缮一次, 普通建筑在寿命期内会大修3次, 这三次的维修成本投入分别是20万元、25万元以及35万元。

(4) 建筑保养成本C24。建筑保养成本也就是保修基金, 调查资料显示:普通住宅的保养成本一般在107元/m2, 经计算:C24投入为143.81万元。使用成本C2应当被分摊到整个建筑的寿命周期中。

故建筑使用成本的净现值大小是:

3.3 拆除回收成本C3

建筑物的净残值含义为:当建筑物的经济寿命不再适合居住时, 拆除建筑得到的残余价值与拆除费用的差值就是净残值。一般地, 普通住宅净残值是建筑安装成本的3%, 经计算:C3投入为70.157万元。那么, 净现值为:

所以, 在建筑物全寿命周期中, 建筑物的净现值大小是:NPV普通=NPV1+NPV2–NPV3=P+Q+2358.72+872.06-1.496=P+Q+3229.284 (万元) 。

4 工业化住宅全寿命周期成本分析

4.1 建造成本C1

(1) 决策成本。即在建设小区之前, 开发商进行的市场调研、可行性方案研究、整体规划及方案制定等活动时花费的成本。尽管这些成本的具体数字不明确, 但两个建筑具有一样的分摊方法。也就是说, 两种建筑的全寿命周期成本比较是不受到任何影响的, 笔者确定决策成本为P, 即C11=P万元。

(2) 设计成本。因现在的建筑工业化规模并不是很大, 选取标准化配件时会受到很多因素的影响, 进而增多了连接节点设计以及配件的选取, 因此这些原因都使得普通住宅的建筑成本小于工业化住宅设计成本。经过调查, 工业化建筑设计成本为17元/m2, 即C12=17×13440=22.848万元。

(3) 建安装饰成本。建安装饰成本包括建筑的土建成本、装饰装修成本和安装成本, 经计算得出, 土建成本为968元/m2, 通过调查可知建筑装饰装修成本和安装成本为772元/m2。故工业化住宅的建安装饰成本为1762元/m2, 即C13=1762×13440=2368.13万元。

(4) 配套设施成本。小区配套设施成本涉及到诸多方面, 如绿化、娱乐设施及体育设施等方面的成本。这部分成本也是不确定的。在研究中, 设这部分费用为Q, 即C14=Q万元, 则建造成本为:C1=C11+C12+C13+C14=P+22.848+2368.13+Q=P+Q+2390.98 (万元) ;建造成本净现值为NPV1=P+Q+2390.98 (万元) 。

4.2 使用成本C2

(1) 物管费。因工业化住宅的使用性能和工程质量通常比普通住宅的好, 调查显示, 物管费为1.7元/m2/月。因小区物管费每年收取一次, 其费用为C21=1.7×12×13440=27.418万元/年。

(2) 能耗成本。主要来自四个方面, 即水、电、气、煤费用。因工业化住宅的建造一般使用了节能技术, 保温和光照条件都比普通住宅优秀, 因此工业化住宅中的这部分成本投入相对较小。一般地, 普通住宅收费24.76元m2/年, 则其成本为C22=13.53×13440=18.184万元/年。

(3) 建筑维修成本C23。调查显示, 发达国家的工业化住宅一般以二十年周期进行大修, 一般建筑物的全寿命周期中会大修两次, 这两次的费用投入为10万、15万。

(4) 建筑保养成本C24。调查显示:工业化住宅的保养费用一般在46元一平米左右, 即:C24=46×13440=61.824万元。建筑物的使用成本费用应当被平均分摊在建筑物的寿命期中。则使用成本净现值为:

4.3 拆除回收成本C3

资料显示:一般的工业化住宅净残值大小是总建安成本大小的10%, 经计算:C3成本投入为236.81万元。故建筑物的拆除回收成本的净现值大小是:

所以, 一般的工业化住宅净残值大小是:NPV工业化=NPV1+NPV2–NPV3=P+Q+2390.98+569.733-5.049=P+Q+2955.664 (万元) 。

5 结束语

要想推进我国建筑工业快速发展, 就要在科研上进一步探究节点连接的问题, 首先要对结构系统是否科学和构造是否符合技术规定进行验证, 其次要对其施工技术经济评价进行验证, 从而逐渐让建筑施工工业实现完善化。

摘要：本文对某住宅工程项目中预制装配式混凝土外墙住宅全寿命周期成本构成、普通住宅全寿命周期成本分析、工业化住宅全寿命周期成本分析、成本比较分析等方面进行了讨论和研究, 结合该工程施工中的技术经济评价, 对于预制装配式混凝土外墙施工技术在建筑工业化中的应用提出了笔者的建议和展望。

关键词：建筑工业化,预制装配式砼外墙,施工技术,经济评价

参考文献

[1]《建筑施工手册 (第四版) 》编写组.建筑施工手册 (第四版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

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[3]陈建伟, 苏幼坡.预制装配式剪力墙结构及其连接技术[J].世界地震工程, 2013 (03) .

[4]邹亮.建筑工业化的实践与忧思——合肥滨湖桂园项目的工业化设计之思考[J].中外建筑, 2013 (09) .

[5]聂黎明, 谢琳琳, 何清华.构件集成装配式建造模式研究[J].建筑经济, 2007 (S2) .

预制装配式混凝土外墙 篇2

PC建筑具有施工速度快、劳动力需求少、湿作业少、提高建筑施工质量、减少建筑施工扬尘等优势。因此, 具有更高技术含量的新一代PC建筑, 成了人力成本逐渐走高、环境问题日益突出、建筑质量提高遇到瓶颈背景下工业化建筑的一种选择。

与传统的现浇建筑不同, PC建筑是由预制构件组成, 预制构件之间必然存在接缝, 接缝的防水就成了PC建筑质量控制的关键因素之一。

PC建筑的防水主要包括外墙防水与屋面防水两大部分。PC建筑的屋面防水与传统建筑的屋面防水设计相似, 主要的不同点是外墙防水设计。本文主要介绍PC建筑外墙防水的设计与选材。

1 PC建筑的外墙防水设计

PC建筑的外墙接缝防水, 宜采用多道防水的做法。在一道防水的情况下, 一旦防水构造破坏, 水将直接渗入室内, 造成漏水。

1.1 垂直接缝防水设计

外墙垂直接缝的防水宜采用两道密封, 在中间设置空腔, 并每隔3~4层设计排水口 (图1) 。

即在墙的室内侧与室外侧均设计密封材料作防水。外侧防水是耐候性密封, 主要作用是防止紫外线、雨雪等气候因素的影响。内侧防水是二道防水, 阻隔突破一道密封的外界水汽与内侧发生交换, 同时也可防止室内由于装修等原因造成的水流入接缝, 造成漏水。内侧防水由于不直接暴露, 受到保护, 其耐久性更好。

空腔与排水口相组合, 是基于压力平衡原理。产生漏水需要三个要素:水、空隙与压差, 破坏任何一个要素, 就可以阻止水的渗入。空腔与排水管使室内外的压力平衡, 即使外侧防水遭到破坏, 水也可以排走而不进入室内。内外温差形成的冷凝水也可以通过空腔从排水口排出。漏水被限制在两个排水口之间, 易于排查与修理。排水可以由密封材料直接形成开口, 也可以在开口处插入排水管。

由两道材料防水、空腔排水口组成的防水系统已经在国外推行了50年, 证明防水效果良好 (图2) 。

1.2 水平接缝防水设计

外墙水平接缝的防水, 宜在内外侧设置两道材料防水, 并加一道结构防水。外墙板内高外低的企口构造, 可防止外侧的防水材料遭到破坏时水进入室内;由此形成的空腔, 也有利于渗入的水流向垂直处的排水口 (图3) 。

1.3 接缝宽度与深度设计

1.3.1 接缝宽度设计[2]

接缝宽度设计中, 必须考虑以下因素:热位移、施工季节因素、施工公差。

1) 热位移

预制构件之间的接缝都会承受热位移, 这是由构件内发生的温度变化引起的。可以使用下式计算这种热位移:

式中:ΔL—温度位移量, 即热位移造成的构件长度的变化 (以m为单位) ;α—混凝土热膨胀系数;L0—测得的PC构件长度 (或测得的两个自由接缝之间的距离, 以m为单位) ;ΔT—测得的构件温度变化 (预计在构件内发生的最高和最低温度之间的差值) 。

确定温度值时, 还应考虑地理位置, 以及环境温度不一定与构件内部的实际温度相同。例如, 深颜色的构件可能会承受相当高的温度。

可使用式 (1) 计算一个自由接缝中预期发生的总热位移。但这样的计算并未给可能发生的长期干缩留出任何余量。例如:使用1年以上的混凝土构件, 2个接缝间的距离为3 m, 则L0=3 m;α混凝土=10×10- (6近似值) ;若ΔT=80℃, 则:

ΔL=10×10-6×3×80=0.0024 m=2.4 mm

对于总位移为25%的密封胶, 接缝宽度 (B) 可以计算如下:

2) 密封胶施工季节因素

接缝宽度的计算, 是假定接缝在最低和最高使用温度之间的正中间温度下进行密封施工的, 这在实际操作中是很少发生的, 特别是在大项目上, 接缝的密封施工是连续进行的, 要经过不同的季节。虑及这一情形的一种保守的方法, 是给计算的接缝宽度 (如上) 加上计算得到的总热位移 (即2.4 mm, 使用上一示例) , 因此:

保守的最小接缝宽度=9.6+2.4=11.8 mm

3) 施工公差

由于在实际装配中, 存在较大的公差, 所以必须考虑施工公差。国内通常采用的施工公差为10 mm。因此, 在上例中, 加上施工公差, 接缝最小宽度为21.8mm。

4) 混凝土的长期干缩

PC构件的接缝, 将产生长期干缩。普遍接受的混凝土构件的长期干缩率大约为600×10- (6此数值在非常干燥的条件下可能会高得多) 。因此, 接缝间距为3 m的构件潜在的长期干缩将是:

收缩量=3×600×10-6=0.0018 m=1.8 mm

1.3.2 密封胶接缝宽深比

在密封胶接缝设计中, 若宽度和深度的比例 (即形状系数) 不合适, 则其适应位移的能力就会大打折扣。对于宽度10 mm及以下的接缝, 密封胶以1∶1的宽深比填充为宜;宽度在10 mm以上的接缝, 以采用2∶1的接缝宽深比为宜。

图4为因胶宽深比不当而造成的接缝密封失效的案例。

2 PC建筑外墙密封材料选择的考虑因素

PC外墙的防水, 主要靠密封胶。决定PC外墙密封质量的主要因素, 有密封胶的位移能力与模量、与混凝土的粘结性以及耐候性。

2.1 密封胶的位移能力与模量

密封胶位移能力的划分, 目前有两种方法, 一种是按ASTM C920, 可分为+100/-50, +/-50, +/-35, +/-25, +/-12.5;另一种是按ISO 11600, 可以分为25LM, 25HM, 20LM, 20HM, 12.5E, 12.5P以及7.5。我国现行的密封胶标准位移能力是按ISO 11600进行划分的。在ISO 11600中, 还对密封胶按模量作了高模量与低模量的划分。混凝土材料的表面拉拔强度约为1MPa, 低模量的胶可带来更多的安全性。

所需密封胶的位移能力应当与PC外墙的位移相匹配。JCJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》中提出, 接缝宽度约为20 mm, 根据前述计算, 上述示例中的外墙接缝应当使用25LM胶。

在德国, PC外墙密封胶标准DIN 18540《Design and sealing of joints in external wall of buildings》中提出, 密封胶应当采用25LM级别。

2.2 与混凝土的粘结性

与混凝土的粘结性, 是衡量PC密封胶质量的重要因素。在现有的密封胶中, 聚氨酯胶与混凝土无需底涂即可与混凝土实现良好的粘结;MS以及硅酮胶需要选择合适的底涂, 应当根据密封胶制造商的推荐选择底涂。在工程开始前, 应当在现场作粘结性测试, 以验证密封胶与混凝土的粘结性,

2.3 密封胶的耐候性

密封胶的耐候性关系到密封防水体系的使用寿命。密封胶的耐候性主要取决于某类胶本身的质量, 与胶的品种没有关系。对不同的密封胶进行紫外循环老化试验, 实验条件如下:

1) 紫外灯管:8支UVA-340灯管, 共320 W (8×40 W) ;

2) 循环:6 h照射+2 h喷淋;

3) 老化箱温度:50℃ (喷淋) ;

4) 相对湿度:100% (喷淋) ;

5) 黑板温度:60℃ (照射) , 50℃ (喷淋) ;

6) 辐照能:0.89 W (/m2·nm) (340 nm) 。

实验结果表明, 无论是聚氨酯还是MS胶, 耐候性主要由胶的配方决定。国内还没有专门的密封胶耐候性的测试方法, 可按ISO/DIS 19862《Building and civil engineer works—Sealants—Durability to extension compression cycling under accelerating weathering》进行测试, 结果见表1。

2.4 其他因素

外墙不仅具有防水功能, 也具有装饰功能, 这就要求接缝处理必须确保美观。为此, 接缝必须可以涂覆涂料, 以修饰由于装配精度引起的接缝大小的变化;此外, 接缝密封胶不能污染外墙。

聚氨酯胶与MS胶可以满足涂覆涂料以及不污染的要求。

2.5 耐候型聚氨酯胶可以满足PC外墙接缝防水要求

将相关的因素放入图5所示的蛛网图中, 耐候型聚氨酯胶可以满足所有的要求。MS胶需要底涂才能与混凝土粘结好, 拉伸强度不足, 其他可以满足要求。而传统的硅酮密封胶由于在粘结性、涂料可涂覆性、抗污染性方面的欠缺, 一般不用于PC外墙的防水。

3 结语

与国外相比, 我国的PC还处于发展初期阶段, PC外墙防水做法在相关的规范与图集中没有作出详细规定, 而相应的材料标准也缺失。可以在参照国外相关设计规范的基础上, 针对国内PC建筑与施工工人的水平现状, 作出相关的设计与规定, 保证PC外墙防水的效果。

由于没有PC外墙密封胶的规范和相应的耐候性测试方法, 目前国内PC外墙密封材料的选择存在一定的混乱, 这为外墙渗水埋下了隐患。耐候型聚氨酯密封胶在性能上可满足PC外墙接缝的要求, 并且施工简单, 但是现在此类胶的研发与生产还不能满足市场的需求, 因此其发展潜力较大。

参考文献

[1]栗新.工业化预制装配式 (PC) 住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工, 2008, 30 (3) :201-202.

预制装配式混凝土结构的研究 篇3

预制装配式混凝土结构主要由预制的混凝土构件组成, 经过装配、连接和部分现浇而成。工业化生产是预制装配式混凝土结构的最大优点, 具体表现在:1预制的混凝土构件实现工业化流水施工;外饰面等可在工厂里完成, 且构件尺寸精确, 质量可控。2生产设备和成型的模具可以重复使用, 降低消耗, 节约资源。3预制装配式混凝土结构均为现场装配、连接, 可以避免像浇施工对周边环境造成的影响, 噪声、灰尘和建筑废弃物也有所减少, 有利于保护环境。4装配、连接施工周期短、机械化程度高, 投入的劳动力资源有所控制, 节约成本。

2 结构体系

结构体系的分类:

与现浇结构相比, 预制装配式混凝土结构完全可以满足现行国家标准, 甚至具有更好的适用性、安全性和耐久性。根据目前预制装配式混凝土结构的应用经验, 其结构体系可分为预制装配式框架结构体系、预制装配式剪力墙结构体系、预制装配式框架-现浇剪力墙结构体系。预制构件或预制和现浇相结合的构件承重。

预制装配式的框架结构和框架-现浇剪力墙结构中的框架, 梁、柱采用预制构件, 梁、柱和剪力墙等承重结构之间的连接按现浇结构的要求设计和施工。因为承重结构之间的节点和现浇结构相同, 这种预制装配式结构体系性能和现浇结构等同, 其最大适用高度、抗震等级可按照现浇结构确定。

部分预制装配式剪力墙结构是指外墙预制、内墙现浇的结构。外墙预制, 最大限度地发挥预制结构的优势, 预制的外墙与防水、保温、饰面、门窗和阳台一体化预制;内墙现浇, 其结构性能与现浇结构相似, 最大适用高度大、适用性较好。部分预制装配式剪力墙结构体系最大适用高度按现行的现浇结构标准, 适当降低, 该体系是目前很实用的一种结构体系。

全预制装配式剪力墙结构是指全部剪力墙采用预制构件装配而成的结构。预制墙体之间的连接与现浇结构基本等同, 这种结构体系预制程度高, 预制墙体之间的连接构造复杂, 而且施工起来难度大, 无法保证其结构性能与现浇剪力墙结构等同。

3 梁柱节点技术的研究

跟发达国家相比, 我国的预制装配式混凝土技术相对落后, 主要原因是预制装配式混凝土结构的梁、柱节点连接技术不够完善, 导致结构的整体性不好, 抗震能力差。想要推动预制装配式混凝土结构的发展, 就必须加大力度开展对其梁、柱节点连接技术的研究。

3.1 梁、柱节点的构造方式

预制装配式混凝土结构梁、柱节点连接方式有:后浇整体式连接、螺栓连接、焊接连接、牛腿连接、预应力拼接和不同方式混合连接。从施工工艺来看, 梁、柱节点连接方式分为现浇连接和干连接。现浇连接在现场仍有一定程度湿作业, 其结构的整体性和受力性能更好;干连接在现场无湿作业, 其工业化程度高, 更大程度地节省劳动力, 缩短施工周期且更加节能环保。

(1) 梁、柱节点现浇连接

由工厂生产梁、柱构件, 运输到施工现场装配, 梁、柱构件的节点连接依靠现浇技术支持的连接方式为现浇连接。现浇连接含预应力整浇和传统现浇连接两种方式, 预应力整浇采用预应力技术, 改善梁、柱现浇连接结构的受力性能, 比传统的现浇连接更具有优越性, 包括全预应力节点、缓粘结预应力节点和部分预应力节点。缓粘结预应力节点的组成如图1所示, 含:预制混凝土柱———1, 左右预制混凝土梁———2、3, 预制混凝土柱主筋———4, 预制混凝土梁的缓粘结预应力筋———5、6、7、8, 左预制混凝土梁中的缓粘结预应力筋, 其右端形成连接部, 其左端与张拉端锚具相连接;右预制混凝土梁中的缓粘结预应力筋, 其左端形成连接部, 其右端与张拉端锚具相连接;缓粘结预应力筋6的连接部与缓粘结预应力筋8的连接部通过连接器———9相连接, 1与2、3连接成一体———10。这种结构体系的特点是装配化程度高、抗震能力好、容易施工操作。

(2) 梁、柱节点干连接

由工厂生产梁、柱构件及其连接件, 在施工现场将其装配而成的连接方式为干连接。干连接主要有干式刚性企口连接、牛腿连接、BBC连接、BSF连接等, 通过牛腿或剪力件将梁、柱连接为一个整体, 工厂生产的梁、柱连接件起到节点的受力作用受力。

干式刚性企口连接是一种新型的梁、柱节点干连接方式, 如图2所示:为保护节点核心区的受力性能及更好地设置预埋钢板焊接, 位于短悬臂梁上的暗牛腿将连接部位移离柱边的一定位置处。干式刚性企口连接节点的承载能力与现浇梁、柱节点相似, 延性与现浇梁、柱节点的延性相当[1~3]。

牛腿连接因为对建筑空间的要求较高, 而且不美观, 所以一般不用于民用建筑, 多数用于工业建筑的厂房。

3.2 节点的受力性能

预制装配式混凝土结构的受力性能与传统现浇混凝土结构受力性能相比, 最根本的区别是构件节点的连接。预制装配式混凝土结构的梁、柱现浇节点受力性能和传统的现浇混凝土结构差不多, 整体性好, 耗能能力和岩性好。如图3所示:在低周反复荷载的作用下, 预制装配式框架梁、柱节点梁端滞回曲线滞回环饱满, 滞回环包围的面积随着加载点位移的变化而变化, 加载点位移越大, 滞回环包围的面积越大, 体现该结构的抗震耗能能力较好, 满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点、强锚固”的抗震设计要求和延性设计要求。此外, 有关研究表明, 对结构适当施加预应力有助于提高节点抗剪强度。

梁、柱干连接节点与现浇节点相比, 整体性较差, 需通过设置牛腿、灌浆、预埋件焊接等措施形成刚节点。梁、柱干连接方式有优势也有劣势, 优势是这种连接竖向承载力较好, 劣势是反复地震荷载作用下, 该连接的焊缝处易发生脆性破坏, 耗散性能不好, 抗震能力较差[4]。

4 结语

预制装配式混凝土结构的研究目前已取得一定程度的进展, 但仍然存在很多缺陷, 关键技术不够完善、不系统, 缺乏相关的技术标准和集成技术支撑规模化应用, 规模化的推广受到了限制。

预制装配式混凝土结构如今已经迎来了良好的发展机遇, 具备了内外条件:建设资源节约型、环境友好型的社会发展要求;预制装配式混凝土结构可较大地缩短施工工期, 减少施工模板、钢筋、混凝土量和劳动力资源, 可应对劳动力成本上升的问题, 提高资金的使用效率;预制装配式混凝土结构现场装配、连接, 可以避免现浇施工对周边环境造成的影响, 噪声、灰尘和建筑废弃物也有所减少, 有利于保护环境。

摘要：预制装配式混凝土结构符合绿色、低碳理念, 近年在我国得到广泛关注和研究。本文从预制装配式混凝土结构体系的分类、相关技术的研究展开归纳说明, 总结了预制装配式混凝土结构的节点技术, 为预制装配式混凝土结构的研究进一步发展提供参考资料。

关键词：预制装配式,结构体系,节点技术

参考文献

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[4]庄玉海, 叶森, 曾文建, 王可怡.预制装配整体式混凝土结构梁柱节点技术.广州建筑, 2011, 6.

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[6]刘启.预制预应力混凝土装配施工工艺.建材与装饰, 2007, 9.

浅析预制装配式混凝土结构应用 篇4

1 预制装配式混凝土结构优点分析

1.1 施工方面优点

(1)施工方面优势。污染低,预制装配式混凝土结构具有低污染优势,该结构件往往都是在预制厂进行标准化生产制造,进而能够降低施工现场的污染水平,控制粉尘、噪音等污染问题。

(2)无需木模。预制装配式混凝土结构能够解决现阶段多数施工建筑工地采用现场浇筑的模式,降低木制模板的使用量。预制装配式混凝土结构在预制厂进行生产过程中,因其标准化程度高,钢模替代了木模,进而使结构质量得到提升,对后续施工提供了保障。

(3)现场秩序规范化。原有的施工现场在现场浇筑、养护混凝土时,需要搭建大量的基础设施,进而使得施工现场秩序混乱,导致部分安全隐患问题突出。而预制装配式混凝土结构实现了场外浇筑和养护,在达到强度后才进场装配,施工现场无需搭建支撑和脚手架,保证现场秩序的高标准。

(4)安全性更高。传统现场浇筑工艺施工的安全隐患较多,容易造成人身和财产损失,而预制装配式混凝土结构则能够有效降低安全问题产生机率,有效预防安全事故。

1.2 质量方面优点

(1)构件整体性突出。现场浇筑结构需要分段浇筑,进而才能避免混凝土水化热过大等问题,其构件整体性较差。而预制装配式混凝土结构则在预制阶段采取水平浇筑的方式,确保构件整体成型,体现其整体性。

(2)混凝土强度有保证。预制装配式混凝土结构在预制中,其设计强度等级往往高于现场浇筑混凝土一个等级。在实际加工中因加水量小,其混凝土强度就自然要高。

1.3 工期优势

(1)现场工程量小。预制装配式混凝土结构施工之前的构件制作都在预制厂完成,施工现场仅需要完成构件的装配加固等个别环节工作,总体的工程量要远低于传统的现场浇筑施工作业。

(2)同步工程效率更高。预制装配式混凝土结构施工能够实现同步施工,建筑施工过程中上部结构还在具体装配构件时,下部结构就能够同时进行装修等其他工作,整体效率更有保障。

2 预制装配式混凝土结构发展趋势

如上文所述,预制装配式混凝土结构具有效率高、稳定性强、环保性能突出等优势,结合当前对建筑行业可持续发展的现实要求,国内外在预制装配式混凝土结构的应用方面都处于着力推动的状态。作为建筑业大国,我国建筑业自改革开放以来取得了长足发展,建筑规模总量日益攀升,我国国内于2014年颁布实施了《绿色建筑行动方案》,该方案当中明确指出了要推广适合工业化生产预制装配式混凝土、钢结构等建筑体系,加快发展建筑工程预制和装配技术,进而提供建筑工业化的技术集成水平。地方政府也通过政策的引导,强化了建筑业在预装配式技术的普及应用。

2.1 强化抗震设计

随着预制装配混凝土的施工规范逐渐扩大,因此应不断对其加以修正和优化。可见旧的规范中关于预制装配混凝土结构的抗震设计方面有缺陷,相应的预制构件,主筋偏少,箍筋则间距不理想,进而造成结构强度下降,存在不足,难以有效抵御地震影响。新的设计规范当中则应该要求构件设计,应充分考虑地震作用影响,增强构件强度。

2.2 保障施工质量

预制混凝土结构存在预制过程中标准不统一、设计不合理的情况,进而导致部分项目完工后,在节点强度等方面存在明显不足,导致产生了安全性问题,造成人员伤亡和财产损失。在实际施工过程中,施工方应严格按照标准落实预制装配式混凝土结构的装配工作,确保各环节有序衔接。

3 预制装配式混凝土结构应用重点

建筑的结构形式最终决定着建筑材料的选择、施工工艺的选取等内容。同时结构也决定着建筑施工的成本和效率及后期建筑的安全性和稳定性。相对于传统混凝土结构而言,预制装配式混凝土结构的优势突出。预制装配式混凝土结构构件在预制厂实现生产预制,一经运输到施工现场即可完成组装,进而基本完成了结构施工。预制装配式混凝土降低了生产作业成本,同时提升了施工的精确性和持续性,减少了施工作业现场的环境污染。在实际施工过程中,可见预制装配式结构中所有的承重构件都可以采用预制构件或者部分采用预制构件。预制装配混凝土构件与传统混凝土结构在性能方面相同,不论是高度还是抗震等级都相差无几。在实际应用过程中应注意几方面重点内容。

3.1 做好施工衔接

采用部分预制剪力墙结构施工时,预制结构外墙要与保温层、防水层和门窗等构件进行一体化生产,进而才能体现出预制结构的自身优势,在后期内墙现场浇筑施工时,则能够及时实现组合,进而节省大量的复杂工艺程序,降低施工成本。总体上,预制结构与非预制结构对接应用时,必须做好相应施工衔接,有效设计施工方案,确保施工有序推进。

3.2 细化施工程序

目前来看在建筑施工中一道重要工序就是做好预制墙体之间拼缝的处理。而墙体间的拼缝连接需要通过设计计算满足拼缝的承载力、变形要求及结构性能等方面要求,预制装配混凝土结构墙在相关要求方面明显高于现浇混凝土结构墙。如全预制剪力墙结构预制化率高,但接缝的连接构造较复杂、施工难度较大,目前在确保结构抗震性等方面的研究工作依然需要有所深入。

参考文献

[1]黄强,李东彬,王建军,等.轻钢轻混凝土结构体系研究与开发[J].建筑结构学报,2016,(4).

[2]曹杨,孙千伟,宫文军,魏宏超,丁文胜,王国林.新型装配式混凝土框架型钢节点试验[J].建筑科学与工程学报,2016,(2).

预制装配式混凝土外墙 篇5

预制装配式混凝土结构实现了建筑住宅从传统的“建造”转变为“制造”, 这是我国建筑、建材业在20世纪的一次“大革命”[1]。预制装配式建筑是指工厂预制装配式混凝土结构构件, 现场吊装就位装配而成住宅整体的结构样式。这种建筑的优点是建造速度快, 受气候条件制约小, 节约劳动力并可提高建筑质量。我国经济发展迅速, 人口众多, 正处于城镇快速发展时期, 解决城镇居民住房问题, 将是一项长期而艰巨的任务。保障性住房中推广预制装配式住宅, 普及装配式建筑是极具现实意义的[2]。

2 装配式建筑发展历程

我国从20世纪50年代开始起步发展预制构件和预制装配式建筑, 预制混凝土构件生产经历了研究、快速发展、使用、发展停滞等阶段。而近年来, 随着国家相继出台了诸多重要的法规政策, 并落实各种实施机制和措施, 住宅领域预制装配式建筑产业化发展迈向一个新的阶段。

2010年年初, 北京市8个部门联合发布了《关于推进本市住宅产业化的指导意见》 (京建发 (2010) 125号) 和《关于产业化住宅项目实施面积奖励等优惠措施的暂行办法》 (京建发 (2010) 141号) [3]。2010-2011年为试点期, 从2012-2013年为住宅产业化推广期, 产业化住宅项目建设面积比例分别提高至7%和10%, 力争在2015年前, 培育4-5家联合体和大型住宅产业团。北京万科中粮假日风景B3#、B4#、D1#楼, 长阳半岛11-4#、11-5#、11-6#等装配式住宅项目陆续投入使用, 装配式住宅的成果初显。沈阳万科春河17#楼采用的是引进日本鹿岛开发技术体系的框架结构体系, 这种结构体系适用于高层商业和高层公寓。我国装配式建筑也在迅速发展, 技术逐渐成熟, 虽然短期内PC住宅的建造仍将增加一定的建造成本, 但从综合效益来看, 采用工业化方式建造住宅能有效改善住宅品质、提高施工效率、节约能源、减少垃圾排放, 是我国创建资源节约型、环境友好型社会的必由之路。

3 预制装配式建筑的分类

根据其装配化的程度可将装配式建筑分为两大类:

3.1 半装配式建筑

这类建筑, 部分结构构件在工厂预制, 预制构件运至现场后, 与主要竖向承重构件 (梁柱、剪力墙) 一起浇筑。它的主要优点是所需生产基地一次投资比全装配式少, 适应性大, 节省运输费用, 便于推广。在一定条件下也可以缩短工期, 实现大面积流水施工, 可以取得较好的经济效果及结构整体性好。

3.2 全装配式建筑

这类建筑的全部构件如同积木房屋一样, 在工厂里成批生产各个构件, 然后到现场拼装。主要包括装配式墙板、板柱结构、盒子结构、框架结构等。全装配式建筑的维护结构可以采用现场砌筑或浇筑, 也可以采用预制墙板。它的主要优点是生产效率高, 施工速度快, 构件质量好, 受季节性影响小, 在建设量较大而又相对稳定的地区, 采用工厂化生产可以取得较好的效果。

4 传统住房建筑与预制装配式混凝土建筑优劣对比

4.1 传统住宅建筑存在的缺陷

我国传统住宅建设中, 多数是采用砖混结构和高层的混凝土结构。混凝土结构采用现浇筑体系, 它技术成熟, 经验丰富, 造价低廉, 优越性强。然而, 在工程实施中却存在着明显的缺陷。

⑴先浇筑结构施工中, 现场湿作业多, 许多手工操作, 建筑工人劳动强度大。

⑵先浇结构施工, 搭设脚手架、支模、浇筑混凝土、墙体砌筑等诸多工序都要人工完成, 并且受环境影响, 施工工期长, 生产效率低下。

⑶建筑施工过程中材料损失、浪费较大, 资源浪费严重。很多噪音污染以及施工干扰对周边居民环境造成很大的影响。

⑷现浇筑施工工序复杂, 容易受外界环境干扰, 施工成本影响因素多, 工程成本难以控制, 工程质量难以保证工程管理难度大, 管理成本高。因为生产条件不稳定, 工序繁多, 很难对每一个工序的生产过程实行规范化管理, 对工人的技术管理、行政管理等工作量大。

4.2 预制装配式混凝土建筑优势

与传统施工方法相比, 预制装配式建筑有如下优势:

⑴采用标准化、系列化、通用化的预制混凝土构件, 节省了大量模板工程, 质量有保证。采用大开间灵活分割的方式, 实现装配式建筑多样选择性。

⑵施工方便, 模板和现浇混凝土作业很少, 现场湿作业大大减少, 有利于环境保护和减少施工扰民, 节水、节电、节材, 减少废弃物排放, 更有利于降低材料和能源消耗, 现场面貌整洁, 社会效益明显。

⑶外墙装饰材料与外墙板在工厂同时完成, 装饰质量高, 外墙可以不搭脚手架。施工装配化, 主体结构、装饰、安装交叉作业, 建造速度快, 施工工期短。此外, 施工过程避免或减轻施工对周边环境的影响, 扬尘、噪声污染得到控制, 建筑废弃物得到抑制, 有利于保护环境[3]。

⑷预制构件表面平整、外观好、尺寸准确, 提高建筑的品质。并且能将保温、隔热、水电管线布置等多方面功能要求结合起来, 有良好的技术经济效益。

⑸现场作业人员成为产业工人, 用工量减少, 劳动强度降低, 效率提高。通过建筑构件的工厂化预制, 可以将建筑工地上的“农民工”转变为工厂内的“产业工人”, 通过生产关系的转变提高效率, 促进“绿色发展”。

⑹预制装配式构件工业化流水施工, 外饰面与外墙板可同时在工厂完成, 构件尺寸精度高, 质量容易控制。成型模具和生产设备、养护用水等可重复使用, 降低模板消耗, 节约资源与费用。机械化程度高, 操作人员劳动强度得到缓解。

⑺功能现代化, 外墙保温和防火性好;墙体和门窗的密封好具有吸声隔音效果;大量使用轻质材料, 降低建筑物重量, 增加装配式的柔性连接, 具有较好抗震性;厨房、厕所配备各种卫生设施提供有利条件;为改建、增加新的电气设备或通讯设备创造可能性。

可见, 工业化住宅在提高性能的同时也提高了住宅的“绿色指数”, 实现装配式建筑3U体系即全寿命体系 (Universal Lifecycle System) 、全功能体系 (Universal Function System) 、全设施体系 (Universal E-quipment System) 的三大系列的标准体系[4]。

5 展望

住宅产业现代化的目的, 是用最经济的方式, 先进技术手段, 建设高品质的建筑, 实现建筑的可持续发展。预制装配式混凝土构件技术建设住宅的方式体现了住宅产业化发展的方向, 也是技术、经济、社会进步的必然结果。它符合建筑可持续发展的理念, 是实现绿色建筑、绿色施工的重要途径。有资料表明, 住宅的预制率达37%时, 可以节水36%, 节电31%, 垃圾减少83%, 材料损耗减少60%, 节约能源50%以上。逐步推广绿色装配式住宅, 将有助于构建低碳型社会, 实现我国社会经济环境的可持续发展。在整个工业化建筑模式中, 逐渐形成设计标准化、工业机械规模化、管理集约化、施工专业快速化, 将装配式建筑发展为高品质的建筑。

摘要：介绍预制装配式建筑发展现状, 通过对比传统建筑与预制装配式混凝土建筑特点, 分析预制装配式混凝土建筑的优势, 提出我国发展预制装配式混凝土建筑住宅产业化、绿色建筑的发展趋势。

关键词：装配式建筑,预制装配式混凝土,住宅产业化,绿色建筑

参考文献

[1]李湘洲.21世纪建材、建筑业“大革命”——装配式建筑[J].建材发展导向, 2003, (4) :11-12.

[2]沈定亮.保障性住房中推广预制装配式住宅的可行性[J].上海建材.2010, (4) :8-10.

[3]刘东卫, 薛磊.建国六十年我国住宅工业化与技术发展[J].住宅产业, 2009-10:10-13.

预制装配式混凝土外墙 篇6

梁柱节点是指梁与柱相交的节点核心区及靠近核心区的梁端和柱端,梁柱节点连接在整个预制装配式混凝土结构中处于极其重要的地位,节点的连接方式直接影响着节点拼装、浇筑、钢筋绑扎等难易程度,进而影响节点成型后的质量。在满足受力性能的前提下,开发设计简单、便于施工的预制装配式混凝土结构梁柱节点连接形式,是十分重要及有效的。

1 梁柱节点的连接方式分类

根据预制装配式混凝土结构连接节点的施工方式,梁柱节点连接方式可为湿连接和干连接两种。通过在节点内现浇棍凝土使各预制构件连接成整体的连接方式为湿连接;通过在各预制构件连接点位置预埋钢构件然后用螺栓或焊接等方法使各构件连接成整体的连接方式为干连接。

2 预制装配式混凝土结构梁柱节点的湿连接

湿连接节点的基本操作方法:预制板搁置于预制梁上,预制梁通过少量的脚手架支撑,预制柱安装就位,然后在梁板表面叠合层范围内及梁柱节点核心区布置钢筋,进而浇筑混凝土,使预制梁板柱与叠合层形成整体共同工作。该方法大量减少了现场模板、脚手架等工程量,节约了施工的时间和造价。然而其也有缺点,首先由于梁底外伸的纵向钢筋在节点核心区的锚固施工较困难,为解决此问题,我们需加大框架柱尺寸;其次由于梁柱节点区域的钢筋较多而密,使混凝土容易浇筑不密实,影响梁柱节点的质量,降低结构的安全性。

3 预制装配式混凝土结构梁柱节点的干连接

3.1 托座式梁柱连接节点

托座凭借传递里的可靠性,是较为普遍运用的1种干连接方式。根据托座的不同设置方法,可分为明托座式梁柱连接节点、暗藏混凝土托座式梁柱连接节点、暗藏型钢托座式梁柱连接节点等。

3.1.1 明托座式梁柱连接节点

明托座梁柱连接节点在预制装配式混凝土结构的厂房中占得比重较大,明托座式梁柱连接节点有承载能力大、节点刚性好、安装快捷方便等优点。但明托座式梁柱连接节点美观性相对较低,占用空间较大,因此仅适用于对美观性要求较低的建筑,如厂房、仓库等。

3.1.2 暗藏混凝土托座式梁柱连接节点

暗藏混凝土托座式梁柱连接节点把预制柱的托座做成了既具美观性又不占用空间的暗托座,适用于对美观性要求较高的建筑,如商业、住宅等。暗藏混凝土托座式梁柱连接节点满足了建筑的美观性和空间性,但却牺牲了节点的力学性能,托座和梁端力学性能均有不同程度的削弱。托座的高度和梁端搁置段的高度均有限制,两者之和只能与梁高相同,故托座的承载力限制较大,而梁端搁置段的抗剪承载力远小于实际梁截面的抗剪承载能力,为满足一定的承载能力,托座和梁端的配筋较复杂。因此,暗藏混凝土托座式梁柱连接节点在实际运用中有较大的局限性。

3.1.3 暗藏型钢托座式梁柱连接节点

暗藏型钢托座式梁柱连接节点削弱了托座和梁端搁置段的承载能力,为减小这种削弱程度,我们把混凝土托座改成型钢托座。由于型钢的力学性能相较混凝土有较大提高,因此在保证托座承载能力一定的前提下,可减小托座的高度。这样,在梁高一定的情况下,可增加梁端搁置段的高度,其抗剪承载能力就能得以提高,暗藏型钢托座式梁柱连接节点根据托座的处理方式不同可分为两种。其中一种是型钢直接外露,然后与预制梁连接形成有效的梁柱节点,安装完成后须对型钢预留孔进行灌缝处理,做好防火及防腐保护措施。

3.2 梁直接搁置于柱顶式梁柱连接节点

梁直接搁置于柱顶式梁柱连接节点,即把预制梁端直接搁置于预制柱顶,通过焊接、螺栓或插筋把梁柱连接起来的节点,该连接节点仅适用于顶层梁柱节点,如图1所示。该节点预制浇筑梁柱时支模简易,配筋直接,无需做托座、凹口梁之类的特殊局部节点处理;现场吊装施工时就位方便,灌缝处理量少操作简易。但该节点整体性相对较差,故只能用于一些次要的构筑物。

(a)平面图;(b)侧立面图;(c)柱顶详图1-预制柱;2-预制梁;3-锚筋;4-PVC套管预留孔直径D=锚筋直径+20mm;5-梁纵筋;6-柱纵筋;

3.3 焊接连接、螺栓连接与插筋连接

3.3.1 焊接连接

焊接连接的优点是避免了传统湿连接等方式的灌浆和养护环节,以节省工期;缺点是焊接连接中无明显的塑性铰设置,焊接缝在反复地震荷载作用下容易发生脆性破坏,故该连接的抗震性能不理想。但如果在焊接节点设置了塑性铰,则该连接方式优点显著。

3.3.2 螺栓连接

螺栓连接的优点是安装快速方便,缺点是预制构件时精度要求较高,允许偏差较小,且必须极为小心地保护预制构件,以免在预制、脱模、运输、安装等过程中出现受弯、受损及污染等,一旦出现破坏,其更换或维修施工操作将较复杂。

3.3.3 插筋连接

插筋连接类似于螺栓连接,但整体性和安全性略低于螺栓连接,可用于一些相对次要的构筑物。

3.4 刚接节点与铰接节点

预制装配式混凝土梁柱连接节点根据成型后的传力机理可分为刚接和铰接。二者构造细节有所区别,刚接主要通过在梁柱连接点位置预埋钢构件,然后运用焊接等方法使各构件连接成整体,节点既传递剪力又传递弯矩、扭矩等;铰接主要通过在梁柱连接点位置预埋钢构件,然后运用插筋、螺栓等方法使各构件连接成整体,节点只传递剪力而不传递弯矩、扭矩等。

4 结束语

(1)预制装配式混凝土结构因其现场湿作业少、生产效率高、构件质量好、建筑垃圾少、节约资源和能源、实现了“四节一环保”,在未来建筑业的发展中,预制装配式混凝土结构将是一个重要的发展方向。

(2)梁柱节点是保证整个预制装配式混凝土结构整体性和安全性的重要环节,但目前规范就预制装配式混凝土结构梁柱节点连接方式没有全面、成熟的分类规定,需要广大从业人员在实际设计、施工等过程中不断总结经验,从而完善梁柱节点的连接方式,更好地服务、匹配未来预制装配式混凝土结构的发展。

参考文献

预制装配式混凝土外墙 篇7

装配式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件装配、连接而成的结构, 简称装配式结构, 目的就是将过去分散的、低水平、低效率的粗放型手工作业, 代之以高效率、高品质、低能耗、低污染的工厂制造, 减少噪音及粉尘、道路封闭对城市环境及居民正常生活造成的不利影响。通过总结以往施工经验发现, 以箱式变电站为例, 按传统方案箱式变压器从土建施工到设备安装完成约需30天时间。再加上箱变基础多数选点在居民核心区和道路两旁, 施工需占用较大场地。经过分析, 影响箱变安装时间的主要因素在基础部分, 从基础开挖到基础养护完成约占整个箱变安装时间的95%。因此我局按照网、省公司配网工程项目“四个标准”建设的统一部署, 借鉴宜家家居模块化的拼装理念, 提出预制基础的方案, 以求解决现场安装时间长的问题, 通过基础标准化、规模化、工厂预制化而达到缩短工期及降低工程成本的目的。

1 箱式变电站预制基础设计方案

以《南方电网公司标准设计》 (V1.0) 版箱式变模块为基础, 结合江门实际选取一种常用型号制定优化方案, 该方案是对南方电网标准设计V1.0版技术标准的继承和细化。由于设备安装位置地形、地貌的不同, 地质情况千差万别, 地基处理方式本标准设计不进行强行统一, 由工程设计单位根据实际情况进行针对性设计。优化后美式箱变及欧式箱变预制基础分别如图1、图2所示。

美式箱变预制基础由上下两个构件拼装完成, 构件1高600cm, 构件2高1 100cm, 构件之间采用长螺杆连接, 基础预留人孔, 增加通风口, 通风口用不锈钢网罩封堵。采用预制基础可实现电缆井与箱变基础现场组合拼接。

欧式箱变预制基础由上下两个构件拼装完成, 构件1高450cm, 构件2高1 000cm, 基础预留人孔, 增加通风口, 通风口用不锈钢网罩封堵。

2 预制基础受力计算

本文以欧式箱变基础为例进行受力计算

2.1 侧面板配筋验算

构件-0.05m处的压力:

W1=20×0.05=1kN/m2

构件1.05m处的压力:

W2=20×1.05=21kN/m2

折合成均布荷载:

故均布荷载设计值:

Q1=1.2q1=1.2×11=13.2kN/m

板端部受到的弯矩:

板跨中受到的弯矩:

查规范表:fc=16.7 N/mm2, fy=270 N/mm2, α1=1.0, ξb=0.518, 环境为二b类, C35砼, as=as′=40mm, ho=150-40=110mm。

混凝土受压高度:

式中, ft是C35砼强度等级。

故ρ=0.37%>ρmin=0.2%, 满足要求。

2.2 构件的压弯验算

由于进人孔对侧面板削弱影响, 需对构件进行压弯验算, 现单独取构件下半部分进行压弯验算。

构件-0.55m处的压力:

W3=20×0.55=11kN/mm2

构件1.05m处的压力:

W2=20×1.05=21kN/mm2

折合成均布荷载:

故均布荷载设计值:

Q2=1.2q2=1.2×8.0=9.6kN/m

构件端部受到的侧向力为:

查结构手册可知, 构件弯矩图为二次函数:

当q=Q2=9.6kN/m, L=3.65m时:

M=4.8 X2-17.52 X+10.658

当X=0.55和X=3.10时, M3=2.474kN·m;当X=1.30和X=2.35时, M4=-4.006kN·m。按最不利截面计算, 最不利截面出现在X=1.30和X=2.35处, 此时, 最大弯矩M=4.006kN·m。

查规范表:fc=16.7N/mm2, fy=360N/mm2, α1=1.0, ξb=0.518, 环境为二b类, C35砼, as=as′=40mm, ho=150-40=110mm。

2.2.1 确定初始偏心距ei

取ea=20mm, 查《混规》6.2.17-4得:

其中γ0为重要性系数, 取值为1。故为大偏心受压。

2.2.2 确定混凝土受压高度X

查《混规》6.2.17-1得:

2.2.3 确定As, As′

查《混规》6.2.14得:

2.2.4 验算配筋率

emax=5%, emin=0.55%, emin<ρ<emax, 满足要求。

2.3 吊装验算

构件总重G=1.355×25=33.875kN。将吊环安装在进人孔中部时, 此处为最不利位置, 此时吊环承受竖向力设计值为:

F=1.2G/4=1.2×33.875/4≈10.16kN

故跨中最大弯矩设计值

混凝土受压高度:

选配214 (As=300mm2) 。

故ρ=1.0%>ρmin=0.2%, 满足要求。

3 过程质量控制

(1) 采用钢板组合模具进行预制件制作, 符合有足够的承载力、刚度和稳定性, 构造简单、合理, 支拆方便, 适应钢筋入模、混凝土浇筑和养护工艺的要求, 在生产过程中, 能承受各种外力的影响而不变形, 保证构件各部形状尺寸的准确, 经现场检查安装后的模板的外形和几何尺寸符合设计要求。

(2) 水泥、骨料 (砂、石、轻骨料) 、外加剂、掺合料有产品合格证, 由厂家按现行国家标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52进行复试检验合格后使用。

(3) 对模板及钢筋安装、预埋件安装质量的控制:对现场钢筋及钢筋骨架、网片的型号, 钢筋的级别、规格、位置和根数, 钢筋的弯钩和接头, 吊钩位置和保护层厚度进行检查, 符合规范及设计要求, 预埋件、螺栓、预留孔洞、预埋PVC管等的规格、位置和数量满足设计要求。

(4) 对混凝土预制件表面质量控制:从模板表面质量、混凝土配合比设计、脱模剂使用、浇筑过程工艺等方面进行改善, 使预制件表面达到规范及相关要求。

(5) 质量验收环节。以网公司《10~500kV输变电及配电工程质量验收与评定标准》为基础, 结合预制件验收特点编写箱式变电站 (预制基础) 分项工程质量验收记录表 (表1) , 确保预制件质量。

4 技术经济效益分析

4.1 技术方面

4.1.1 基础结构

预制基础已预埋防撞柱安装螺栓, 增加了通风百叶窗;工作井与箱变基础之间原为埋管后封堵, 优化后设置了600 mm×700mm的人孔, 方便维修人员通过。

4.1.2 基础吊装

原设计考虑基础吊装采用绳锁套底方式进行基础的拼装, 优化后确定在预制件内侧预埋吊钩, 以4个吊环为吊钩进行吊装, 此方案施工方便且安全性高。

4.2 经济效益

施工费用如表2所示。

4.3 施工时间

施工时间如表3所示。

4.4 现浇基础和预制基础质量对比

现浇基础和预制箱变基础实体质量分别如图3和图4所示。

(1) 现浇基础现场质量难以控制, 质量受施工人员技术水平影响较大, 容易出现参差不齐现象。

(2) 预制基础采用钢模制作, 由厂家专业技术人员对质量进行把控, 成品观感好, 质量稳定。

5 存在问题

(1) 预制件对地下管线要求高, 涉及改迁管线几率较大。综合考虑, 在地下管线较少的地段开展新建工程, 值得推广应用预制件。

(2) 预制件较重, 现场吊装、拼接难度较大, 对垫层平整度要求高, 增加了现场施工风险。下一步将在满足结构、受力要求的前提下, 对预制件的体积和重量继续进行优化, 使其现场安装更加方便。

6 结语

预制件在我局基建配网目前还是试点, 在2016年配网中将更多考虑采用预制件, 但预制件要降低造价必须要有规模, 从而降低单位成本, 目前配网设备型号、尺寸不统一, 导致厂家需制作不同的模板, 从而无法批量生产。希望网、省公司进一步优化设备型号及规格, 固化设备尺寸, 以便实现预制基础规模化批量生产, 进一步降低造价, 缩短工程建设周期。

参考文献

[1]Q/CSG411001—2012基建工程质量控制标准 (WSH) (2012年版) 第8分册:配网工程及物资到货验收[S].

[2]GB/T50476—2008混凝土结构耐久性设计规范[S].

[3]南方电网公司标准设计 (V1.0) [Z].

[4]GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].