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本文在对惠民小区、惠生小区等装配整体式建筑的成本进行大量数据整理和核算的基础上,得到不同预制装配率情况下的成本情况,如表1所示。
1.1装配率为16%的建筑工程项目成本分析
采用预制楼梯和预制叠合楼板时,装配率约为16%。按照目前沈阳市预制楼梯价格在2050~2200元/m3区间,叠合楼板价格在2150~2300元/m3区间,可计算出采用这两种预制构件的装配式建筑价格要比传统现浇平均高出70元/m2左右。使用这两种预制构件,可减少现场施工时模板的使用量,减少抹灰,同时还减少了现场的施工量,可使工期提前10%左右,可带来工期效益约17元/m2。从全生命周期成本的角度考虑,由于楼板和楼梯采用预制构件,在工厂内制作完成,质量相对较好,精度较高,投入使用后可降低建筑的维护成本,节约费用折现后约合13元/m2。因此,装配率为16%的住宅工程的造价将增加40元/m2左右。
1.2装配率为25%的建筑工程项目成本分析
由于仅使用200mm厚预制外墙板时,装配率约为25%,按照该预制价格在2200~2300元/m3进行核算,造价将增加65元/m2左右。外墙保温层需要在外墙板吊装完毕后再次施工完成,因此该方式对施工工期基本没有影响,模板、支撑、脚手架的使用量也没有减少,对未来使用过程中维护成本基本无影响。工程项目成本的增加仅是由于预制PC构件的运输成本和吊装成本导致。外墙保温板以及现场施工费用合计约为80元/m2,综合考虑该方式每平米造价将增加145元/m2左右。
1.3装配率为30%的建筑工程项目成本分析
使用预制三明治外墙板时,装配率约为30%。目前三明治外墙板的价格在2450~2500元/m3区间,采用之后将使造价增加185元/m2左右。三明治外墙板在工厂制作时一次成型,现场施工无需再做保温层和饰面层,极大地缩短工期,经核算可节约工期15%,工期效益约合25元/m2。另根据保温使用25年的年限要求,普通住宅需要在使用25年后重做外墙保温系统,而采用三明治外墙板不必更换保温板,节约费用的同时又避免了建筑垃圾对环境的影响,该费用折现后约为70元/m2,其他方面的维护成本降低约合5元/m2。因此,30%装配率的综合造价增加约85元/m2。
1.4装配率为40%的建筑工程项目成本分析
采用200mm厚普通预制外墙板、叠合楼板、预制楼梯三种预制构件,装配率约为40%,该组合将使建筑造价增加75元/m2左右,同时,现场制作外墙保温成本增加约80元/m2,但节约工期10%左右,工期效益约合17元/m2,使用预制构件可节约未来维护成本13元/m2左右。因此,40%装配率的综合造价增加125元/m2左右。
1.5装配率为45%的建筑工程项目成本分析
采用三明治外墙板、叠合楼板、预制楼梯三种预制构件,装配率约为45%,造价将增加210元/m2左右。然而该组合方式可大量减少现场作业,工期提前25%左右,工期效益约合42元/m2。未来维护使用成本节约88元/m2左右,其中避免重做保温系统70元/m2,其他维护成本18元/m2。经核算,45%装配率的建筑工程综合造价增加约80元/m2。
1.6装配率为65%的建筑工程项目成本分析
采用全预制方式,即三明治外墙板、叠合楼板、楼梯、内墙均使用预制构件,装配率可达到65%以上,建筑造价增加270元/m2左右。该组合方式节约工期30%左右,产生工期效益50元/m2。由于全部结构构件都在工厂预制,可以大大降低主体结构精度偏差,基本消除墙体常见的渗漏、开裂、空鼓、房间尺寸偏差等质量通病,极大地降低了未来使用过程中的维护成本,约合130元/m2,其中避免重做保温系统70元/m2,其他维护成本60元/m2。故65%装配率建筑的综合造价将增加90元/m2左右。
2经济装配率区间的确定与分析
综上分析,不同装配率下的装配整体式建筑造价较传统现浇式建筑的增加情况有所不同,装配整体式建筑造价随装配率变化而变化。计算结果如图1所示,不同区间范围内的装配整体式建筑造价平米增加量的变化情况均不相同,为了便于比较,取各区间的平均水平作为比较依据,另沈阳市规定最小装配率为20%,因此从20%装配率开始考虑经济装配率区间。
2.1装配率在20%~25%区间范围内的建筑工程项目经济性分析
在20%~25%装配率区间内,曲线呈上升趋势,斜率较大,工程造价随装配率的增加有较大幅度的提高,该区间范围内造价增加量均值约为118元/m2(20%装配率造价增加量取90元/m2)。此区间范围内仅使用200mm厚预制外墙板,成本的增加仅是由于预制PC构件的运输成本和吊装成本导致,并未带来实际的效益,经济性较差。
2.2装配率在26%~30%区间范围内的建筑工程项目经济性分析
装配率在26%~30%区间范围内,曲线呈下降趋势,工程造价随装配率的增加有所降低,平米造价增加量约为115元/m2。此范围内有两种构件组合方式,仅使用200mm厚预制外墙板或仅使用三明治外墙板,仅使用200mm厚预制外墙板造价增加量约为145元/m2,仅使用三明治外墙板平米造价增加量约为85元/m2,可以看出仅使用三明治外墙板比使用200mm厚预制外墙板更加经济合理。
3.3装配率在31%~40%区间范围内的建筑工程项目经济性分析
装配率在31%~40%区间范围内,曲线再次上升,斜率较大,但是小于20%~25%装配率范围的斜率值,造价增加量约为105元/m2。此装配率范围仅使用三明治外墙板(造价85元/m2)或使用200mm厚预制外墙、叠合楼板和预制楼梯组合(造价125元/m2),仅使用三明治外墙板比使用200mm厚预制外墙、叠合楼板和预制楼梯更加经济。
2.4装配率在41%~45%区间范围内的建筑工程项目经济性分析
装配率在41%~45%区间范围内,曲线下降,并在45%装配率时造价增加量最小为80元/m2,该区间范围的造价增加量约为103元/m2。此装配率范围可使用200mm厚预制外墙、叠合楼板和预制楼梯组合(造价125元/m2)或使用三明治外墙板、叠合楼板和预制楼梯组合(造价80元/m2),即使用三明治外墙板、叠合楼板和预制楼梯更加经济合理。
2.5装配率在46%~65%区间范围内的建筑工程项目经济性分析
装配率在46%~65%区间时,综合造价随装配率的提高而提高,上升十分平缓,综合造价处于相对稳定状态,造价增加85元/m2。该范围内有两种预制构件的组合方式:一是使用三明治外墙板、叠合楼板和预制楼梯组合,工程造价提升80元/m2左右(造价增加210-工期效益42-使用成本88=80元/m2);二是使用三明治外墙板、预制内墙、叠合楼板与预制楼梯的组合,工程造价提升90元/m2左右(造价增加270-工期效益50-使用成本130=90元/m2)。第一种组合方式综合造价略低于第二种组合,与其他情况相比,本文认为此两种组合方式均为经济的构件选择方式。综上所述,装配率在46%~65%区间范围内工程造价增加情况趋于平稳,造价增加量最低(85元/m2),经济性最好。因此,本文认为在目前沈阳市装配整体式建筑成本情况下,46%~65%是最合理的装配率区间范围,使用三明治外墙板、叠合楼板和预制楼梯组合或三明治外墙板、预制内墙、叠合楼板与预制楼梯的组合是最佳的预制构件选择。
3实证分析
沈阳市洪汇园公租房项目7号楼共17层,1~3层采用现浇式设计,4~17层采用装配整体式设计(建筑面积6483.2m2),依据其投标文件和图纸,将4~17层采用不同装配率情况进行成本核算,得到对比分析数据。按照此工程项目实际情况计算出的造价差值均在本文结论范围内。按造价增加量从小到大排序的装配率分别为:15.69%、46.25%、29.56%、65.87%、39.97%和25.27%,由于15.69%装配率(小于20%)不满足规定要求,因此46.25%是本案例的经济装配率,在46%~65%区间范围内,与上文分析结论一致。
4结语
【关键词】钢结构;装配式; 住宅;优化
装配式住宅诞生于20世纪初期,这种建筑设计标准定型,构件在自动化生产线上加工,现场采用螺栓、自攻螺钉等连接件和密封材料干式组装,无湿作业,施工安装便捷。近30年来在欧美等国家(地区)逐步发展起来。装配式住宅不仅改变了传统住宅的结构模式,而且完全替代了砖、混凝土、石材、木材,真正实现了标准化设计、工厂化生产、机械化施工,从而大大降低了施工现场的劳动强度,缩短了施工工期,这种方式已在国外得到了推广。为推广钢结构装配式住宅在我国的利用,本文对钢结构装配式住宅在我过的发展现状进行总结,并从我国钢结构装配式住宅的设计思路及其优化方案等方面进行了探讨。
1 我国钢结构装配式住宅的现状
1.1设计方法落后
传统是住宅设计和预装装配式钢结构住宅的设计无论从结构体系的设计、基本模数的确定、平面的定位方式、设计的指导思想等方面都存在着很大的区别。在方案阶段,通用结构体系和专用结构体系没有区分,数模化、标准化的设计思想没有得到足够重视;在施工图阶段,缺少对于构件及装配节点的深化探讨,没有解决构配件的标准化定型和装配节点的构造详图设计,这些问题或多或少阻碍了预制装配式钢结构住宅的发展。
1.2设计规范缺失
钢结构装配式住宅由于在我国发展的时间较短,在相关设计、施工标准等方面的规范文件缺失较多,与之相关的施工工艺、工法和安全规程还未建立,相对于国外发达国家的装配式住宅发展,我国在某些方面远远落后与国外的发展,甚至在某些方面和国内现行的建筑技术标准、规范在很多地方还不兼容,使得装配式住宅在设计、审批、验收等方面无标准可依。这对于工业化住宅的大规模推广是一个障碍。
1.3部件发展滞后
钢结构体系住宅成套技术,由于缺乏技术引导及自主创新,市场需求并没有达到产业化的程度。因此,我国的相关产品功能性单一,工厂化程度不高,产品质量还不能满足住宅产业化标准的要求。目前,该技术零散而不系统,技术水平及标准参差不齐,不配套,需进一步研究创新并进行整合。我国钢结构住宅在建材和部品方面,目前建造钢结构住宅方面的所学材料大部分需要从国外运来,甚至有些外商在中国大陆委托加工的部件,往往也只能到国外去采购,在国内市场上一时还找不到,这严重制约了钢结构住宅的发展及推广。
1.4环保节能意识落后
一项调查数据显示,我国每年新建建筑中 95%属于高能耗建筑,产生的建筑垃圾每年高达数亿吨,其中产生的污染物是引起雾霾的主要因素。钢结构装配式住宅相对于传统的砖瓦建设材质具有节能环保方面的优势,但是在另外一方面,环保节能的钢材在整个钢结构住宅中的使用率很低,根据2012年的统计数据,在10%左右,绝大部分的钢结构装配式住宅中使用的钢材仅仅是一般材质的钢材,在节能、环保、安全性能方面满足不了当前的需要。安全性能低、使用寿命较短,而且钢材制造过程中对环境的污染较严重。
2 我国钢结构装配式住宅的设计思路
2.1以建筑结构为主导,结构专业为辅助
钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计中的一般原则,这是建筑设计的最重要原则,在满足这个要求的前提下,才能更多地关注其现场板材裁截量、使用功能、节能环保以及建筑效果等,然后是发挥钢结构的优势。单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性,不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的,必将影响钢结构住宅在我国的大量推广应用。
2.2户型设计标准化、定型化
目前在钢结构装配式住宅方面缺乏户型设计的标准化、定型化标准,大多住户住宅户型设计随意,规格多种多样,这样会导致钢结构装配式住宅现场施工的不确定性,严重拖延整个工程的现场施工周期,对整个工程造成严重的不利影响。因此,针对标准化生产的板材尺寸统一的特点,房间的深入设计要遵循一定的原则要求,房间开间的尺寸满足模数制的要求,尽可能减少异形板的使用量和现场版材裁截量,以提高生产效率,提高生产周期。
2.3 厨卫设计标准化、定型化
住房的心脏是厨房和洗手间,由于内部管道多,功能复杂,在设计施工的时候往往是最耗时耗力的部分。在钢结构装配式住宅设计过程中,一定要遵循复杂问题简单化的原则,对于厨房、卫生间的设计执行标准化,定型化。尽可能减少异形板的使用量和现场板材裁剪,住宅民户设计一套标准化、定型化的程序,减少施工过程中不确定因素影响,以提高整个工程的施工周期。
2.4 平面布置系列化、模块化和灵活化
在钢结构装配式住宅设计过程中,以住宅间、套型或单元为单位模块,以木块的多种拼接形式来适应总平面的布置变化。实现住宅平面功能的开放设计,充分发挥构件标准化设计、工厂化生产、通用化应用、多样化组合的特点。
3我国钢结构装配式住宅的优化方案
3.1 建立功能需求明确、结构合理的住宅户型
一套功能需求明确的户型必须遵守,合理布局、动静分区、充分利用的原则,合理布局就是根据集体条件将特性相近的行为单元组合在一起,动静分区则是在行为单元组合中尽量避免相互干扰,充分利用则是充分利用房间空间面积。钢结构装配式住宅,在房屋的柱梁方面数量要尽量少,结业钢材用量,设计并成功装配一套宜居舒适、布局合理、动静分区、洁污分区的优秀户型,
3.2 环保节能
“钢结构在建筑全寿命周期内贯穿减量化、再利用、资源化,减量化优先的循环经济发展原则,是当前城镇化建设对自然环境影响最小的一种建筑结构体系。高科技是指建筑设计和建造环节突出节水、节电、节材、节能的设计理念。钢结构是典型的环保绿色建筑,仅垃圾排放量就比传统混凝土建筑减少约六成。因此在钢结构装配式住宅中广泛应用环保节能的钢材,可以满足环保、节能的要求。在具体户型中控制建筑体形系数、床墙比、减少外形的凹凸、大坡顶、入口设门斗等技术,可以很好达到环保节能的目的。
3.3 追求户型造型的美观
户型的美观是现代人对生活的追求,钢结构装配式住宅作为一种先进的建筑方式,必须重视户型的美观。在具体过程中要遵循以下四个技巧,动静分开、公私分开、主次分开、干湿分开,重点对屋顶、檐口、入口雨棚顶、窗线条、腰线处理等方面的设计,有利于家具摆放提高使用面积,也符合中国人的消费心理。
参考文献:
[1] 叶之皓.我国装配式钢结构住宅现状及对策研究[D]. 南昌大学硕士论文. 2012, 11-17
[2]卢俊凡, 王佳, 李玮蒙. 等. 装配式钢结构住宅建筑体系的发展和应用[J]. 城市住宅. 2014(6):23-26
[3] 陈以一, 王伟, 童乐为. 等. 装配式钢结构住宅建筑的技术研发和市场培育[J].住宅产业, 2012(12):15-18
【关键词】建筑工业化 发展趋势 措施
一、建筑工业化的根本内容
建筑工业化是指用现代工业生产方式来建造房屋,即将现代工业生产的成熟经验应用于建筑业,象生产其他工业产品一样,用机械化手段生产建筑定型产品。其基本特征为设计标准化、生产工厂化、施工机械化、组织管理科学化。其根本内容是:采用适用、先进的装备、工艺以及技术,合理科学地进行施工组织,发展提高施工专业化与机械化水平,减少复杂、繁重的湿作业与手工劳动;制定重要的基础标准(公差与配合、连接、合理建筑参数、模数协调等)与统一的建筑模数,将多样化与标准化的关系进行合理的解决,建立和完善工法、企业管理标准、工艺标准、产品标准等,不断将设计标准化水平提高;发展建筑构配件、制品、设备生产并形成适度规模经营,为建筑市场提供各类建筑使用的系列化的通用建筑构配件和制品;采用现代管理的手段与方法,优化资源配置,科学的进行组织与管理,培养并发展信息管理系统和技术市场,适应发展社会主义市场经济的需要。
二、建筑工业化的范畴
建筑工业化通过对现代的制造、安装、运输和科学管理的大工业的生产方式,进而来取代传统建筑业中水平低下的、效率不高的、分散的手工业等方式。是建筑业的一个历史性的进步。具体范畴如下:
第一,建筑工业化是手工业趋于现代化的一个生产方式的过渡,是对传统建筑业中以手工为主的生产方式的一个替代表现,也是建筑业在市场经济体制下发展的必然趋势。建筑工业化以先进的设备、高科技以及技术为其先驱,同时在建筑标准化的基础上,向外拓展到制品、设备以及配件的生产与运用,使得建筑业无论在生产方面还是在经营方面都逐渐趋于社会化、科学化、专业化。
第二,相对于传统的建筑业,其机械化水平有了比较大的提高,减少了其步骤的繁琐以及重复,摒弃了传统手工业程序的复杂;此外,建筑工业化还扩展其建筑的应用范畴,逐渐构建成为一种以配件、设备等生产运用的市场经营模式,从而使得系列化的建筑市场成规模的设立起来,并且对其建筑设备做出相对准确的描述,凸显出建筑工业化的多样化,标准化,科学化等方面的特点,遵循企业管理制度,工商相关制度,提高并且完善建筑产品的标准,其管理模式采取现代管理手段以及方法,确保其资源的优化配置,实施科学的管理,进而培养和发展建筑市场,以适应现代社会发展的需求。
三、建筑工业化的发展
社会的迅猛发展,决定了建筑工业化是我国建筑业的发展方向。多年来,在建筑规模的持续扩大和建筑业体制改革的不断深化下,我国的物质技术基础表现为显著增强,建筑业发展比较快,但是从整体角度看,质量问题还很多,劳动生产率增长幅度也不大,整体的技术进步表现为缓慢。为保证各类建筑其最终产品尤其是住宅建筑的功能与质量,改善劳动条件,加快建设速度,优化产业结构,大幅度提高劳动生产率,使建筑业尽快走上高质量高效益的道路,成为国民经济的支柱产业。所以,要综合考虑我国建筑业地区间的差距、技术发展现状,以及劳动力资源丰富的特点;尽快继续深化建筑业体制改革和适应建筑市场发展的要求,汲取我国几十年来建筑工业化发展的历史经验以及国外有益的做法和经验;重点针对房屋建筑,特别是对提高人民居住水平直接相关的、量大面广的住宅建筑实施建筑工业化。
四、实现建筑工业化的措施
建筑工业化,第一步从结构设计入手,构建建筑新型结构规模体系,改变传统的砖混结构模式,取而代之实施预制框架模式,包括预制装配式结构体系、钢结构体系,要让多数建筑构件包括半成品、成品实行工厂化,建立新型结构体系并减少施工现场作业。建筑构件、成品、半成品以后场化、工厂化生产制作为主;施工上应从现场浇筑向预制构件、装配式方向发展;高层、小高层建筑应由框架向剪力墙或钢结构方向发展;多层建筑应由传统的砖混结构向预制框架结构发展。第二方面是要加强用新技术施工的研发力度,主要是在支撑、模板及脚手架施工方向有所创新,减少施工现场湿作业,在悬挑脚手架、新型模板支撑与清水混凝土施工方面有所突破;在新型围护结构体系方面,大力应用并发展新型墙体材料。
其次,新型结构体系方面,对钢结构体系也因更尽快加大推广的步伐,研发复合木结构建筑,应用预制混凝土装配式结构建筑。现如今在我国,进行钢结构建设的时机相对已经比较成熟,我国已连续8年在世界钢产量上荣获第一,相应的施工质量验收规范、设计标准已出台,一批钢结构建筑已陆续建成;与此同时,钢结构以其抗震性能好、结构安全度高、施工速度快等优点,在建筑业中应用的优势与日俱增;钢结构工期大大缩短,其使用面积比钢筋混凝土结构增加面积4%以上。
再次,应积极提倡预制装配式结构。目前,大量的混凝土结构都是现场浇筑的,不仅制造噪声、造成环境污染,还增加了工人的劳动强度,并且工程质量很难保证。通过钢筋混凝土后浇筑部分将梁、板、柱及节点连接成为整体的框架结构体系,具有减轻结构自重、减少构件截面、施工速度快、便于工厂化作业等优点,是替代砖混结构的一种新型多层装配式结构体系。
结语
伴随着我国国民经济体制的不断完善与发展,科学技术领域的不断提高,越来越多的新建筑方法和新型材料将应用到建筑施工中,而我国建筑的工业化也将得到极大的发展,越来越能更好的满足人民生活和生产的需求。
参考文献:
[1]刘建荣,翁季.建筑构造[M].中国建筑工业出版社,2008
[2]袁中金,王勇.小城镇发展规划[M].南京:东南大学出版社,2001.
【关键词】装配整体式;产业化;设计方法;抗震性能
前言
为转变经济发展方式和建设资源节约型、环境友好型社会,大力推进现代建筑产业化,在辽宁省内乃至全国应用并推广装配整体式剪力墙结构。
在认真总结实践经验,大量搜集整理国内外相关规范、论文及试验成果的基础上,辽宁省地方标准《装配整体式混凝土结构设计规程》(暂行)(DB21/T1868-2010)已于2011年2月1日实施,辽宁省地方标准《装配整体式剪力墙结构设计规程》(暂行)(DB21/T2000-2012)也于2012年9月1日实施,为预制装配式剪力墙结构的工程应用提供了技术支持,众多高等院校及预制构件厂家的科研成果的大量涌现为预制装配式剪力墙结构的工程应用提供了产品支持。下面以某工程中1#楼为例,介绍装配整体式剪力墙结构的设计思路与方法。
1.项目简介
本工程功能为住宅,地下为设备用房。楼长30.8m,楼宽12.7m,建筑高度54.2m,地下1层,地上18层,主要层高3m,轴要轴网尺寸4.8m×6.7m;结构型式为装配整体式剪力墙结构。
2.工程设计基本参数
4.设计目标
装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构,主要受力构件由预制剪力墙、叠合梁、叠合板组成,采用有效现浇方式将预制构件连接成为整体的钢筋混凝土剪力墙结构。本工程底部加强区剪力墙、梁板均采用现浇,底部加强区以上结构剪力墙板预制,边缘构件及墙板之间连接部位现浇,预制剪力墙的竖向钢筋采用套筒灌浆连接或约束浆锚搭接连接,套筒灌浆连接接头等级为I级;水平钢筋采用焊接连接或搭接连接。其他预制混凝土构件包括楼梯、阳台、女儿墙、空调板及建筑维护墙等构件。作为结构整体竖向承重及抗侧力体系的一部分,预制墙板以及与之相关的竖向和水平连接构件的性能,应具有承受设计规定的竖向静荷载、水平风荷载以及地震作用的能力。
5.装配整体式剪力墙结构概念设计
(1)注重建筑设计方案的概念设计:注重建筑方案的规则性,控制建筑的高宽比,本结构高宽比为4.3。
(2)基础设计:根据现场土质情况,采取合理适宜的地基方案,适当提高基础结构的整体性和刚度,尽量避免结构产生不均匀沉降。
(3)地下室:尽量加强地下室结构的刚度和整体性。鉴于地下室为上部结构的嵌固端,故其整体性和刚度对结构的整体抗震设计极为重要。
(4)底部加强部位:因为结构底部加强部位受力复杂且约束边缘构件,为提高装配整体式结构的整体抗震性能,底部加强区采用全现浇结构。
(5)其他结构抗震措施:适当提高结构的弹性刚度,在小震及中震作用下较小的层间位移角有利于发挥预制墙板的性能,保证墙板连接的可靠;严格控制剪力墙肢的轴压比和剪压比,保证结构具备良好的延性,保证结构的耗能能力;加强屋面结构的整体性,采用现浇混凝土梁板。
6.结构计算
装配整体式剪力墙结构的计算分析方法与现浇剪力墙结构相同,墙采用墙元模拟,预制墙板之间采用整体式拼缝,预制墙板和拼缝作为同一墙肢建模。梁采用叠合梁,板采用叠合板,结构内力与位移计算考虑叠合板对梁刚度的增大作用,中梁刚度增大系数可取1.8,边梁刚度增大系数可取1.2。结构计算采用“高层建筑结构空间有限元分析与设计软件-SATWE”进行结构整体分析,计算结果满足规范要求。
7.预制墙板的设计
试验结果表明:装配整体式剪力墙结构等同现浇,其抗震性能与现浇剪力墙极为相似。由于现浇拼缝的存在,对整体刚度有所削弱,在地震作用和风荷载作用下的位移略大于现浇结构,但延性略好于现浇结构。预制墙板之间采取可靠的连接方式后,具备等同现浇剪力墙结构的能力。故剪力墙配筋计算可等同现浇剪力墙结构。
由于预制墙板采用工厂预制等更能保证质量的措施,墙体本身的强度可靠度不低于现浇剪力墙结构,所以预制墙板四周连接面的形态与现浇拼缝的质量直接决定整体结构的抗震性能。在设计中,预制墙板水平接合面采用粗糙面,成型方法为露骨料化学成型法,凹凸不小于4mm;竖向接合面做成槽键,槽键长度方向垂直于主剪力方向。
预制墙板配筋设计同现浇剪力墙结构,对端开间山墙配筋适当加强。
8.预制墙板之间的连接设计
预制墙板上端与水平现浇带的连接缝可不进行抗剪承载力计算。上层预制墙板与楼板之间的水平缝采用灌浆连接,灌浆料抗压强度高于预制墙板,其性能应与套筒灌浆料或约束浆锚灌浆料的性能接近。
因剪力墙抗震等级为三级,需进行下面三种工况下接缝的抗剪承载力计算:
(1)持久、短暂设计状况,接缝的抗剪承载力设计值大于相应剪力设计值的1.2倍;
(2)小震作用下,接缝的抗剪承载力大于相应考虑地震作用组合的剪力设计值的1.2倍;
(3)中震作用下,接缝的抗剪承载力大于相应考虑地震作用组合的剪力标准值的1.2倍;
经实际验算,预制墙板之间的受剪、受拉、受弯即抗压均满足相应规范要求。构造加强措施如下:当采用套筒连接时,在结构总高的下部二分之一高度范围内,山墙及端开间外纵墙竖向连接钢筋面积不低于预制墙板钢筋的1.2倍;其他部位竖向连接钢筋的面积不得低于预制墙板配筋的1.1倍。竖向钢筋连接区域水平钢筋加密至100mm。当采用约束浆锚搭接连接时,竖向钢筋宜每根都进行连接,竖向钢筋连接区域水平钢筋加密至100mm。
在设计中采用底部加强部位全现浇,之上墙板预制,边缘构件现浇的方法实现整体装配的剪力墙结构。
9.叠合梁、叠合板及楼梯的设计
预制墙板洞口上方的预制连梁应与水平现浇带形成叠合连梁。预制连梁的箍筋应伸出其上表面,水平现浇带的纵筋应穿在箍筋内。如预制墙板为倒L形,预制连梁一端宜设置现浇边缘构件,连梁纵筋应锚固在现浇边缘构件内,连梁端部应做成粗糙面或者设置键槽。
叠合板按同厚度的现浇板进行计算。叠合板跨度较大时,楼板内力和挠度应考虑预制板拼缝的影响进行调整。并根据计算结果设置抗剪钢筋,楼板采用钢筋桁架板。
楼梯预制,采用混凝土楼梯。楼梯斜板采用整体预制,不叠合。预制楼梯两端宜分别为固定铰和滑动铰,并留出转动的位移空间。
10.与拆分厂家的配合
装配式剪力墙结构房屋施工图和预制混凝土构件加工详图设计应满足以下要求:
(1)施工图应由设计单位完成。
(2)混凝土预制构件加工详图应有完整的预制混凝土构件拆分图和排版图。
(3)混凝土预制构件加工详图应由设计单位会签确认。
预制剪力墙结构需要设计单位与构件拆分厂家紧密配合,方能保证预制剪力墙结构的设计质量达到预期目标。在我们设计过程中,拆分厂家给了我们很多中肯可行的建议,设计、拆分、施工之间密切配合方能为装配整体式剪力墙结构的实现提供技术保障。
关键词:先简支后连续桥梁;施工流程;质量控制
中图分类号:TU 文献标识码:A
随着桥梁建设的飞速发展,先简支后连续的施工方法得到了广泛应用。在连霍高速公路洛阳至三门峡(豫陕界)段改扩建工程中,大量采用了先简支后连续的设计与施工方法。但因其施工工艺较之简支桥梁相对复杂,因此,如何对其施工质量进行有效的控制就显得尤为重要。
1 先简支后连续桥梁概述
随着我国高速公路的快速发展,对高速公路桥梁的质量要求也相应提升,桥梁施工技术也极为关键。目前的现状是:对于小跨径的高速公路桥梁多采用装配式钢筋混凝土板梁的形式,中等跨径的桥梁则采用装配式预应力混凝土T(箱)梁的形式,对于大跨径预应力混凝土连续梁桥,目前的施工方法主要采用平衡悬臂浇筑法或拼装法。但由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时,人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来,实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设,这是我们常说的“先简支后连续施工”方法。
2 先简支后连续梁桥优点及施工流程
2.1 桥型结构优缺点比较
简支梁桥属于单孔静定结构,其优点是:
⑴降低劳动强度,缩短工期,显著加快建桥速度;⑵其结构尺寸易于设计成系列化和标准化,有利于大规模预制生产;⑶采用装配式施工方法可以大量节约模板、支架等材料;⑷构造简单,施工方便。
缺点是:不利于行车。一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续,伸缩缝造价较高,易受破坏,又无法避免行车的不舒适性;桥面连续容易出现破坏。另外,简支梁跨中弯矩较大,致使梁的截面尺寸和自重显著增加,需要耗用材料多。
2.2 先简支后连续桥梁的施工流程
2.2.1 预制主梁,待混凝土强度达到设计要求后,张拉正弯矩预应力钢束,压浆并及时清理梁体(预应力混凝土简支转连续箱梁)底板通气孔。
2.2.2 设置临时支座并安装永久支座,逐孔安装主梁,置于临时支座上为简支状态,及时连接桥面板钢筋与横梁钢筋。
2.2.3 连接连续接头段钢筋,绑扎横梁钢筋,设置接头板钢束波纹管并穿束。在日温最低时浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩钢束同长范围内的桥面板。达到设计要求的强度后,张拉顶板负弯矩预应力钢束并压浆。
2.2.4 接头施工完成后,由跨中向支点浇筑剩余部分的桥面板湿接缝混凝土。浇筑完成后,拆除一联内的临时支座,完成体系转换。拆除临时支座时应特别注意严防高温影响橡胶支座质量。
2.2.5 连接顶板钢束张拉预留槽口处钢筋后,现浇调平层混凝土、护栏施工、喷洒防水层、进行桥面铺装施工及伸缩安装。
3 先简支后连续桥梁施工质量控制
3.1 临时支座的质量控制
临时支座顶面标高应与永久支座顶面标高相齐平,且应有足够的强度和刚度,拆装方便,落梁均匀。预应力张拉完成后,待压浆强度达到要求时方可拆除临时支座。拆除时应做到逐孔对称、均匀、同步、平稳。临时支座拆除后,永久支座与墩顶和梁底应严密贴合。
3.2 模板的质量控制
3.2.1 模板必须保证必要的强度、刚度和稳定性,能可靠地承受施工过程中的各项荷载,保证梁各部形状、尺寸符合设计要求。
3.2.2 模板分块应结构合理、装拆方便,并充分考虑模板的适应性和周转率。
3.2.3 主梁外模应采用定型钢模,模板表面应光洁、无变形,接缝严密不漏浆。在同一结构中应采用同一类别的脱模剂,脱模剂不得用废机柴油,也不得使用易粘在混凝土上或使混凝土变色的油料。
3.2.4 内模宜采用木模、钢模、钢木组合模,定位应准确、牢固,不得有错位、上浮、涨模等情况。钢模板的面板变形不应超过1.5mm。
3.2.5 模板挠度:外模不应超过模板两支点距离1/400、内模不应超过两支点距离1/250。
3.3 主梁混凝土的施工质量控制
3.3.1 水泥:应采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,同一座桥的主梁应采用同一品种水泥。
3.3.2 骨料:粗骨料应采用坚硬的碎石,细骨料宜采用级配良好、颗粒洁净的河砂,不得含有结块、软弱或针片状颗粒,无粘土、尘土、盐碱、壤土、云母、有机物或其它有害物质,使用前应冲洗。
3.4 现浇连续段施工质量控制
新老混凝土的连接结合是现浇连续段混凝土存在的主要问题,为此预制梁板的端头必须严格进行凿毛处理。为了防止现浇连续段混凝土在养生硬化过程中发生收缩性裂缝,而影响混凝土在二次张拉过程中的承载力和桥梁的整体受力性能,现浇连续段接头混凝土添加微膨胀剂,掺加剂量一般控制在水泥用量的0.5%~1%之间。先简支后连续每联各现浇连续接头的浇筑气温应基本相同,温差控制在5℃以内,并尽量安排在一天气温最低时施工。
3.5 主梁现浇接头与湿接缝施工质量控制
接头混凝土浇筑顺序应严格按设计文件要求执行,从主梁预制到浇筑完横向湿接缝的时间不宜超过3个月。湿接缝混凝土浇筑可采用吊模施工,模板应采用钢模板,并应有足够的刚度和强度。模板安装牢固后,冲洗已经凿毛处理的混凝土结合面,在浇筑次层混凝土前对施工缝应刷一层水泥净浆。混凝土宜采用平板振捣器与插入振捣棒相结合的方式。湿接缝浇筑宜在气温较低时进行,并作好养护,防止裂缝。现浇接头段混凝土可采用微膨胀水泥。
结论
总之,先简支后连续桥梁结构形式相对于传统意义上的连续梁而言,降低了施工难度,提高了结构的承载能力,减少了梁部的伸缩缝,并能较好的控制桥面横向裂缝的产生。随着施工方法的不断提高与完善,使得越来越多的桥梁设计采用了此种桥型,因此,必须加强各施工阶段的质量控制。相信在今后一段时期的公路基础建设中,先简支后连续这一种桥梁结构施工工艺将得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]赵卓,蒋晓东.受腐蚀混凝土结构耐久性检测诊断[M].黄河水利出版社,2006.