朱效荣  1970出生,教授、研究员级高级工程师,北京城建集团高级顾问,冀东发展集团首席科学家。
       论文
 
 
装配式混凝土结构连接的发展
 

装配式混凝土结构连接的发展

 

杜景峰1,高嵩2

(1、辽宁筑景房地产开发有限公司,辽宁 盘锦 124000;2、鞍山市建设工程质量检测中心,辽宁 鞍山 114001)

 

  要:介绍了装配式混凝土结构的发展及特点,总结了近几年装配式混凝土结构各种连接构造形式,分析了装配式混凝土连接方式以及连接节点的研究现状,探讨了有待进一步研究的关键问题和未来的发展方向。

关键词:装配式混凝土;连接方式;国内外现状

 

Development of prefabricated concrete structure connected

Du Jingfeng,Gao Song

(Liaoning built King Real Estate Development Co.,Ltd., Liaoning Panjin 124000)

Abstract:Describe the development and characteristics of prefabricated concrete structures in the paper, summarizes the key issues in recent years, prefabricated concrete structures constructed in the form of a variety of connections, as well as analysis of the research status of concrete connection fitting connection nodes explored further research and the future direction of development.

Keywords:Prefabricated concrete structures; Connection; Domestic status quo

 

0 引言

目前,我国大部分建筑还是采用现浇混凝土结构,其生产效率低,造成施工环境脏乱差,不仅对环境影响很大,而且给居民也带来不便。在没有考虑绿色环保的情况下,还造成了巨大的浪费,不符合我国可持续性发展的国情。因此,近些年大多学者开始研究预制好的钢筋混凝土结构,现场进行吊装,这样会大大的提高生产效率,而且还绿色环保。装配式混凝土结构以其生产效率高,环境污染轻,现场湿作业少,施工速度快等优点为国内外广泛接受。同时这种以预制装配式技术为核心的建筑工业化技术可大大的降低能源和资源的消耗、提高劳动生产力、提高建筑的整体质量、为可持续发展做出贡献。在装配式混凝土结构里面,梁柱连接、梁墙连接和墙柱连接是其与现浇式混凝土结构的根本区别,同时也导致其整体抗震性能的差异,因此,对于装配式混凝土结构在连接方面的研究就显得很有意义。

 

1装配式混凝土结构的发展历史及特点、分类

1.1装配式混凝土结构的发展

我国大部分的装配式结构大多都来源于欧洲,早在17世纪欧洲各国就开始了建筑工业化的发展。二战以后,由于技术资源的短缺,欧洲进一步进行对建筑工业化模式的探索。整个欧洲大陆一直都在推行预制装配式混凝土建筑结构的设计施工方法,积累了许多预制建筑结构的设计施工经验,形成了各种专用预制建筑结构体系和标准化的通用预制产品系列,并编制了一系列预制混凝土工程标准和应用手册,对推动预制混凝土在全世界的应用起到了非常重要的作用[1]。

                                                               

 

1875年,英国人Lascell在建筑方案中提出了装配式结构,通过采用预制装配式混凝土墙板,使得我们的装配式结构至今已经有130多年的发展历史[2]。

1900年,美国和日本合作开展了预制的抗震结构体系的研究计划,此研究项目将预制混凝土根据力学特性分为线弹性连接、非线性弹性连接、拉-压屈服连接、剪切屈服连接、库伦摩擦连接等几类,并进行了一系列实验研究[3]。

我国从20世纪五六十年代开始,借鉴前苏联的做法,开始进行装配式结构的发展,但是当时的研究还很不成熟,尤其是当时唐山大地震发生以后,预制板等于棺材板的说法,彻底使中国放弃了对装配式的研究。结构中柱、梁、板的连接方式是预制装配混凝土结构与现浇混凝土结构的根本区别。在对过去的地震震害调查中发现:预制装配混凝土墙结构受震害破坏较轻,而一些大空间的预制装配混凝土框架结构破坏较严重,主要表现因为各构件间的连接破坏而导致结构整体离散、倒塌[4]。到20世纪80年代,装配式以其优越性再次得到了国内许多人的认可,相继出现,像林宗凡、刘炳康、李振宝、董挺峰、蒋勤俭[5-6]等学者对装配式结构进行研究,使装配式结构得到了很快的发展。通过大量的试验研究和理论分析论证,对装配式结构在低周反复荷载下的抗震性、整体性、延性和结构的耗能分析进行深度的研究,为我国装配式结构节点研究取得新的进展。

1.2装配式混凝土结构的特点

在现代化建筑产业飞速发展的今天,建筑业已成为我国国民的重要支柱产业,人们对房屋的需求显得极为迫切。而在传统的生产模式下的建筑产业,带来环境,质量,浪费等诸多问题,所以装配式建筑就显得极为突出。

而现浇混凝土结构的工作环境很差,并且还影响环境。由于社会进入老龄化社会,青壮年劳动力数量减少,劳动力成本逐步增加,在很长的工期下,不但不经济而且还会严重影响施工质量,不符合我国可持续发展的国情。因此,要保持建筑产业化持续健康发展,就必须以科技为先导,提高科技进步对建筑产业的贡献率,走一个新兴建筑工业化发展道路,是我国现代建筑产业的发展目标。与现浇式混凝土结构相比,装配式混凝土结构具有施工效率高,环境污染少的特点,适用于大部分混凝土结构,另外,装配式结构还具有模数化和标准化的优势,可大幅度提高生产效率,具有非??晒鄣胤⒄骨熬?。

在结构体系中,框架结构中加设适量的剪力墙,二者可以通过楼盖协同工作,以满足建筑物的抗侧要求,从而形成了框架-剪力墙结构体系[7]。在框架结构中,适当的增剪力墙可以在不影响使用功能的情况,使结构的抗侧刚度和承载力都有显著地提高,所以这种结构体系兼有框架和剪力墙结构的优点。而将剪力墙和梁柱用预制构件的形式在工厂加工好,然后再将其运到现场进行现场组装,可以说节省了相当大的一部分现场湿作业的时间,而且更加的环保。近些年我们对装配式结构有了另一种说法,像搭积木一样搭房子,像造汽车一样造房子。把困难的问题拿到工厂,进行机械化生产,可大大地提高工作效率。

 

2 装配式混凝土结构连接的发展现状况

2.1 梁柱连接

2005年,刘炳康[8]做了两榀预压装配式预应力混凝土框架梁柱组合体在低周反复荷载下得试验,其示意图如下为暗牛腿连接。预压装配式预应力框架,采用工厂化生产的预制柱和预制预应力梁,运至现场直接吊装,梁柱就位后,将后张预应力筋穿过梁、柱预留孔道,对节点实施预应力张拉预压。为量测点处梁端截面应变分布及截面转动能力,在柱两侧梁顶和梁底布置位移传感器,为测得梁端加载截面位移变化情况,在梁的两个自由端布置位移传感器,并在控制位移加载阶段依此控制加载程序,掌握预应力筋在试验过程中的应力变化规律,在梁根部位置预应力筋上布置了应变片。

试验结果表明:该节点具有很强的竖向抗剪承载力,但水平承载力较差。其耗能能力较强,梁端截面形成的塑性铰具有良好转动能力,且变形恢复能力较强。

图1 预压装配式预应力混凝土框架示意图

 

2006年,李振宝,董挺峰[9]再次对装配式框架结构进行研究,此次研究为混合连接装配式框架节点抗震性能?;旌狭蛹次貌糠衷びα炷恋母拍?,加入非预应力连接钢筋来增加结构耗能,就形成了预应力和非预应力混凝土配筋的连接。通过6个混合连接装配式混凝土框架内节点时间在低周反复荷载下的加载试验,对其抗震性能进行了较为深入的研究。

试验结果表明:混合连接装配式混凝土框架节点的耗能能力与整体现浇混凝土节点相当,而其延性和变形恢复能力则优于整体现浇混凝土节点,其综合抗震性能优于整体现浇混凝土节点。

2006年,董挺峰,李振宝[10]等人做了在低周反复荷载下装配式框架连接的性能试验,通过三榀框架内节点试件的试验,对无粘结预应力装配式混凝土框架连接的性能进行了研究,其成果为无粘结预应力装配式混凝土框架结构在地震设防的应用提供科学依据。其中一个为现浇普通钢筋混凝土框架节点对比试件,两个为无粘结预应力装配式混凝土框架节点。装配式节点施工顺序为预制梁、柱,预制时按设计预留孔道;待梁柱混凝土达到70%设计强度后,拼接梁柱,将预应力筋穿入孔道;接缝灌浆;接缝养护到设计规定的强度后张拉预应力筋并锚固。

试验结果表明:无粘结预应力装配式混凝土框架连接具有良好的耗能能力,在延性和变形恢复能力上比现浇连接更优。

2.2 墙板连接

2011年,陆建忠,郭正兴,董年才,朱张峰[11]等对装配式剪力墙结构墙与板的连接进行研究,连接是通过剪力墙预留的钢筋与装配式叠合楼板的现浇层连接在一起的,从而形成剪力墙和楼板的连接形式。通过研究板的强度、刚度和变形使得此种现浇形式具有很好的抗震性能。

通过控制剪力墙的轴压比、连接钢筋的配置(其中包括钢筋强度、钢筋数量、钢筋长度等)、板受力钢筋配筋率等参数,对其整体抗震性能和板抗弯能力的协调作用效果的研究。

结果表明:(1)剪力墙轴压比对节点承载力和变形没有明显的影响;

(2)增加连接钢筋强度和钢筋数量,对节点的承载力有明显的提高;

(3)对于板受力纵筋间距,对其屈服荷载影响不是很明显。

 

3 装配式结构的发展思路

通过文献阅读发现,目前国内对装配式混凝土结构的研究主要集中在对框架结构的连接节点上,通过预应力连接的方式、混合连接的方式等,都是为了如何达到更好的装配效果,使结构受力更加合理,现场安装更加方便。以实现绿色、环保、节能等发展战略。而对于梁墙连接的研究还很欠缺,要如何才能将以上框架结构节点连接的诸多方式应用与梁墙、甚至是墙柱连接中去,成为目前装配式结构发展的首要任务。

我们要达到的目的就是希望通过结构中各种连接方式,使得我们所讨论的装配式结构达到现浇结构一样的效果,包括其延性、耗能和承载力等。而真正要解决的问题便是连接方面的问题,如何设计更好的接触面,如何采用更好的安装方法,如何根据混凝土和钢筋的性质来实现整体化、??槭俏颐墙酉吕葱枰钗刈⒌奈侍?,也是我国装配式结构体系所要发展新的方向。

 

4 总结

通过对装配式结构连接的方法和性能的研究,对装配式结构已经有了一定的了解,同时装配式结构也已经被人们所接受,尤其装配式框架结构应用较为广泛。装配式结构应向着高质量、高效率、标准化、多样化的方向发展,适应我国建筑工业产业化的发展要求。国内目前对装配式框架结构和装配式剪力墙结构的研究相对较多,但还是存在着缺陷,随着时代的发展,需要进一步的完善,尤其在构造,节点,整体性这几个方面。而对装配式框架剪力墙结构的研究几乎没有,这也是我们需要研究的方向,所以今后应在装配式框架剪力墙结构方面进行更多的研究。向着绿色,高效率,优品质,低消耗的方向发展。

 

参考文献:

[1] JASS5,钢筋混凝土工程标准[S].

[2] riestley.M JNige.1Overview of PRESSS Research Program[J].PCI Journal.1991(4):50-57.

[3] Priestly.M JNige.l Overview of PRESS Repeated Load Tests on Precast Concrete Beam-to-Column Connections[J].PCI Journal,1995(2):106-115.

[4] Iverson,James K,NeilM Hawkins. Performance of Precast/Prestressed Concrete Building Structures during Northridge Earthquske[J].PCI Jouranal 1994(2):38-55.

[5] 林宗凡,E.I.SAGAN,M.E.KREGER .装配式抗震框架延性节点的研究[J].同济大学学报,1998,26(2):135-138.

[6] 蒋勤俭.国内外装配式混凝土建筑发展[J].建筑技术,2010,41(12):1074-1077.

[7] 吕西林. 高层建筑结构[M]. 武汉工业大学出版社,2001.

[8] 刘炳康,张渝中,晋哲锋等.预压装配式预应力混凝土框架接合部抗震性能试验研究[J].建筑结构学报,2005,26(2):61-65.

[9] 李振宝,董挺峰,闫维明,周锡元等.混合连接装配式框架内节点抗震性能研究[J].北京工业大学学报,2006,32(10):895-900.

[10] 董挺峰,李振宝,崔邯龙等.低周反复荷载下装配式框架连接的性能[J].河北建筑科技学院学报,2006,23(1):27-30.

[11] 陆建忠,郭正兴,董年才,朱张峰.全预制装配整体式剪力墙结构抗震性能研究[J].施工技术,2011,40(342):16-19.

 
 

北京灵感科技发展有限公司
专家热线:13501124631   网址:网上娱乐城送77    地址:北京市海淀区玉渊潭路18号  
版权所有 未经授权禁止复制或建立镜像
备案号:辽ICP备11005969号