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设备和装修水平必须提高,施工难度增大本文拟从装配式大板剪力墙结构,在高层建筑施工中的应用进行浅析
关键词:构件类型;节点构造;施工工艺;发展趋势 1 构件类型 1.1 内墙板 内墙板包括内横墙和内纵墙,是建筑物的主要承重构件,均为整间大型墙板,厚度一般为180mm,采用普通混凝土,其强度等级符合设计要求
1.2 外墙板 高层装配式大板建筑的外墙板,既是承重构件,又要能满足隔热、保温、防止雨水渗透等维护功能的要求,并应起到立面装饰的作用,因此构件复杂,一般采用由结构层、保温隔热层和面层组合而成的复合外墙板
1.3 大楼板 大楼板常为整间大型实心板,厚度一般为110mm
根据平面组合,其支承方式与配筋可分为双向预应力板、单向预应力板,单向非预应力板和带悬挑阳台的非预应力板
2 节点构造 高层装配式大板建筑的结构整体性,主要是靠预制构件间现浇钢筋混凝土的整体连接来实现
外墙节点除了要保证结构的整体连接外,还要做好板缝防水和保温、隔热的处理
因此,高层装配式大板建筑的节点构造,是确保建筑物功能的关键
为了增强高层装配式大板建筑的整体性及抗剪能力,内、外墙板两侧面及大楼板四周均设有销缝合预留钢筋套环及预留钢筋
墙板之间交接处底部位置,设有局部放大截面现浇混凝土节点
墙板顶部,除留有楼板支承面外,还设有钢筋混凝土圈梁
内、外墙板底部,设有局部放大截面的现浇混凝土节点,其中预留主筋与下层墙板的吊环钢筋焊接在一起,形成具有抗水平推力的剪力块
3 施工工艺 3.1 施工准备 高层装配式大板建筑结构施工是以塔式起重机为中心,在塔臂工作半径范围内,组织多工种流水作业的机械化施工过程
由于建筑物的构、配件全部采用了装配式,所以它与全现浇结构、现浇与预制相结合结构具有明显的不同特点,即结构施工工序明确,吊次比较均衡,一般采用的流水作业方式是工序流水而不是通常在建筑施工中采用的区域流水,作业施工节奏快而紧凑,构件必须配套保证正常供应,因此,高层装配式大板建筑结构施工前的准备工作,除了一般要求外,有其突出的重點,一方面要合理地选用和布置吊装机械,另一面,合理进行施工现场的平面布置
3.2 施工要点 3.2.1 安装方法 高层装配式大板建筑的结构安装施工,一般采用储存吊装法,分两班施工
白班按工艺流程进行结构安装施工;夜班按计划要求进行墙板等构件进场卸板储存工作及提升安全网等作业
结构安装采用逐间封闭法施工,即以每一结构间为单元,先吊装内墙板,然后吊装外墙板
每一楼层的安装作业从标准间开始
标准间的设置,一般板式建筑选择在拟建建筑物中部靠楼梯(电梯)的房间
塔式建筑则视具体情况而定
3.2.2 墙板安装 每层结构在找平放线后即可进行墙板构件安装工作
一般施工顺序为:操作平台就位
构件吊装前,先将操作平台吊放在标准间位置
当墙板就位后,用墙板固定器固定
铺灰、起吊,就位,校正和塞灰
墙板就位时,应对准墙板边线尽量做到一次就位,以减少撬动
如误差较大时,应将墙板重新起吊调整,尤其是外墙板,严禁用撬棍调整就位位置,以免破坏构造防水线角
3.2.3 结构节点施工 高层装配式大板建筑的结构节点,是确保建筑物整体性的关键
每层楼板安装完毕后,即可进行该层的节点施工,包括节点钢筋焊接、支设节点现浇混凝土模板、浇筑节点混凝土、拆模等工序
3.2.4 外墙节点防水施工 外墙板之间形成的板缝节点是高层装配式大板建筑防水抗渗、保温隔热的关键部位,直接影响着整个建筑工程的质量
防水处理不好,将严重影响建筑物的使用功能
外墙节点防水主要由三类方案,构造防水方案,材料防水方案和综合防水方案
装配式混凝土建筑是指以工厂化生产的钢筋混凝土预制构件为主,通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑
一般分为全装配建筑和部分装配建筑两大类
该建筑物的特点是,施工速度快,利于冬期施工,生产效率高,产品质量好,减少了物料损耗
目前,我国装配式混凝土结构处于发展初期,设计、施工、构件生产、思想观念等方面都在从现浇向预制装配转型
这一时期宜以少量工程为样板,以严格技术要求进行控制,实行样板先行再大量推广
应关注新型结构体系带来的外墙拼缝渗水、填缝材料耐久性、叠合板板底裂缝等非结构安全问题,总结经验,解决新体系下的质量常见问题
据有关指导方案提出,提升装配施工水平
引导企业研发应用与装配式施工相适应的技术、设备和机具,提高部品部件的装配施工连接质量和建筑安全性能
鼓励企业创新施工组织方式,推行绿色施工,应用结构工程与分部分项工程协同施工新模式
支持施工企业总结编制施工工法,提高装配施工技能,实现技术工艺、组织管理、技能队伍的转变,打造一批具有较高装配施工技术水平的骨干企业
装配式混凝土结构的预制构件在设计方面,遵循受力合理、连接可靠、施工方便、少规格、多组合原则
在满足不同地域对不同户型的需求的同时,建筑结构设计尽量通用化、模块化、规范化,以便实现构件制作的通用化
板材建筑可以减轻结构重量,提高劳动生产率,扩大建筑的使用面积和防震能力
板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或空心板;外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板,也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板
建筑内的设备常采用集中的室内管道配件或盒式卫生间等,以提高装配化的程度
大板建筑的关键问题是节点设计
在防水构造上要妥善解决外墙板接缝的防水,以及楼缝、角部的热工处理等问题
大板建筑的主要缺点是对建筑物造型和布局有较大的制约性
因本人学识浅薄,请同行专家学者,不吝指教
参考文献: 【1】高层建筑施工,朱勇年主编,中国建筑工业出版社.【2】装配式混凝土建筑技术标准. 并已试点应用在一些预制构件中
那时的高强混凝土为干硬混凝土,密实成型时需强力振捣,故推广比较困难
80年代后期,高强混凝土在现浇工程中采用,主要在北京、上海、辽宁、广东等一些高层和大跨(桥梁)工程中应用,强度等级相当于C60
其中辽宁省已有三十余幢高层或多层建筑采用高强混凝土,深圳市已有贤成大厦等几十个工程采用C60级高强泵送混凝土 高强混凝土首先用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构,因为这种建筑物下部三分之一的柱子,在用普通混凝土时断面很大
除节省材料费用外,与钢结构相比,加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点
高强混凝土的优越性 在一般情况下,混凝土强度等级从C30提高到C60,对受压构件可节省混凝土30-40%;受弯构件可节省混凝土10-20%
虽然高强混凝土比普通混凝土成本上要高一些,但由于减少了截面,结构自重减轻,这对自重占荷载主要部分的建筑物具有特别重要意义
再者,由于梁柱截面缩小,不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观的问题,而且可增加使用面积
以深圳贤成大厦为例,该建筑原设计用C40级混凝土,改用C60级混凝土后,其底层面积可增大1060平方米,经济效益十分显著
由于高强混凝土的密实性能好,抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土
因此,国外高强混凝土除高层和大跨度工程外,还大量用于海洋和港口工程,它们耐海水侵蚀和海浪冲刷的能力大大优于普通混凝土,可以提高工程使用寿命
高强混凝土变形小,从而使构件的刚度得以提高,大大改善了建筑物的变形性能
高强混凝土施工技术 现代高强混凝土在施工中要解决下列技术问题:1. 低水灰比,大坍落度2. 坍落度损失问题 3. 混凝土可泵性问题 1)低水灰比,大坍落度 高强混凝土一般要求低水灰比,这种低水灰比的混凝土早在60年代末,我国就有过研究与应用,但由于混凝土在低水灰比的情况下,坍落度很小,甚至没有坍落度,其成型和捣实都很困难,无法在现浇混凝土施工中应用
2.)坍落度损失问题 现代城市混凝土施工,一般采用预搅或商品混凝土
施工工地往往与搅拌站相距很远,要把混凝土从搅拌站运到工地需用较长的时间
混凝土在运输的过程中,其坍落度随时间的增加而减小,这对高强混凝土来说无疑又增加了难度
3.)混凝土可泵性问题 泵送混凝土几乎是高层建筑施工的唯一方法
所以高强和泵送几乎是不可分割的
所以对高强混凝土要解决混凝土可泵送的要求
解决方法对策 1)对原材料的选择 配置C60级高强混凝土,不需要用特殊的材料,但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选,它们除了要有比较好的性能指标外,还必须质量稳定,即在施工期内主要性能不能有太大的变化
2)工时的质量控制和管理 一般来说,在试验室配置符合要求的高强混凝土相对比较容易,但是要在整个施工过程中,混凝土都要稳定在要求的质量水平功能上就比较困难了
一些在普通情况下不太敏感的因素,在低水灰比的情况下会变得相当敏感,而对高强混凝土,设计时所留的强度富余度又不可能太大,可供调节的余量较小,这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化,并且要根据这些变化随时调整配合比和各种工艺参数
对于高强混凝土,一般检测技术如回弹、超声等在强度大于50MPa后已不能采用
唯一能进行检测的钻心取样法来检验高强混凝土也有一定的困难(主要是研究资料较少和标准不完善)
这说明加强现场施工质量控制和管理的必要性
3)超细活性掺合料的应用 对于强度等级为C80或更高的混凝土需要采取一些特殊的技术措施-掺入超细活性掺合料
混凝土强度达到一定极限后就不可能再增加了,因为混凝土强度在水化时不可避免地会在其内部形成一些细微的毛细孔
如果要使其强度进一步提高,就必须采取措施把这些孔隙填满,进一步增加混凝土的密实性
最常用的方法是用极细(微米级)的活性颗粒掺入混凝土,使它们在水浆中的细微孔隙中水化,减少和填充混凝土中的毛细孔,达到增密和增强的作用
但是这些极细的颗粒需水量很大,就需要大量高效减水剂加以塑化,否则难以施工
再者,超细活性颗粒在混凝土搅拌时,到处飞扬,很难加入混凝土中,故必须对超细活性颗粒进行增密处理后才能使用
高强混凝土在性能上尚存在的问题及其改善的途径 配制高强混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减水剂,从而使混凝土具有综合的优异的技术特性,但由此也产生了两个值得重视的性能缺陷:(1)自干燥引起的自收缩;(2)脆性 1)自干燥引起的自收缩 近年来,国外许多学者发现高强混凝土存在早期收缩开裂的问题
其原因是由于在低水灰比或水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物细掺合料的混凝土中会产生自干燥从而引起混凝土的自收缩,使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝
有关文献资料表明:水胶比低于0.3的混凝土,其自收缩值可高达200~400×10-6
免振自密实混凝土由于含有较多的粉料量,当粉量达500kg/m3,其自收缩值可达100~400×10-6
而掺有大量磨细矿渣的大体积混凝土,其自收缩值也可达100×10-6
混凝土产生自干燥并非由于外部环境相对湿度的影响而引起的干燥脱水,而是由于混凝土内部结构微细孔内自由水量的不足,使混凝土内部供水不足,内部相对湿度自发地减小而引起自干燥,并导致了混凝土的收缩变形,故称之为自收缩
高强混凝土的配制,正因为是低水灰比或水胶比并掺有较大量的活性矿物细掺合料,因此,其早期的收缩开裂十分敏感
在混凝土内部水量较少的情况下,除水泥水化所需的水量外,在孔隙和毛细管中的水也被逐步吸收减少,在没有剩余自由水的情况下,就形成了空的孔隙,使水泥石的内部不再存在未结合水的平衡
因此,水泥石内部的相对湿度显著地降低
在处于难以水分蒸发而同时也是难以有水分渗滤的封闭状态中的粘弹性固态的胶凝材料系统中,由于水泥石内部相对湿度的降低而使孔中存在一定的气相,孔中水饱和蒸汽压随之而降低,毛细管中水呈现不饱和状态
此状况在长期处于封闭状态的情况下,随着水泥水化反应的进行越演越烈,其结果导致了毛细管中的液面形成变月面,使毛细管压升高而产生毛细管应力,使水泥石受负压作用,成为凝结硬化混凝土产生自收缩的主要因素
此外,较大量的活性矿物细掺合料的掺入,也会使混凝土产生自收缩,特别是硅灰的掺入
其原因主要是由于硅灰具有较高的火山灰活性,而增加了化学减缩
在水泥水化初期生成较高含量的凝胶孔的孔结构体系的水泥石也会产生高度的自干燥而引起较严重的自收缩
再者,由于硅灰的表面积较大、活性强,会导致灰与搅拌水很快结合,加速了水泥石中孔隙空间的缺水与内部相对湿度的降低而增大了自干燥
混凝土的自收缩一般发生在混凝土初凝之后
当混凝土由流态转向粘弹性固态时,尤以初凝到1d龄期时为最显著,自收缩值随龄期而减缓
水胶比愈小,1d龄期时的自收缩愈大
自收缩对混凝土内部结构中裂缝的产生和扩展造成的损伤是一个值得重视的问题
由于硬化后高强混凝土的致密性高于普通混凝土,在减少了泌水的同时,也阻碍了外部养护水对混凝土的湿养护作用
因此,以适用于普通混凝土的传统养护措施来改善此类混凝土的自干燥、自收缩并无明显的效果
国内外学者曾提出一些技术措施如:掺入一定量的膨胀剂;以部分粉煤灰等量取代水泥;配以高弹性模量的纤维:选用高C2S和低C3A、C4AF的硅酸盐水泥等等,对降低混凝土的自收缩都有一定的效果
最近,国外学者提出了采用围水养护即在混凝土浇注后仍处于塑性状态时,尽快地立即进行水雾养护,对减少或防止混凝土的自收缩具有较明显的效果
另一技术措施是在混凝土中加入部分含水饱和的轻集料替代普通集料,含水饱和轻集料在混凝土中形成蓄水池,在混凝土内部供水起内养护作用
但此方法需根据混凝土强度要求而采用
2)脆性 脆性可以描述为混凝土无法防止的不稳定裂缝的扩展与增长
从混凝土承受轴向压荷载作用下的应力——应变曲线中,峰值后下降曲线段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小
众多的试验已表明,混凝土的强度愈高,其应力——应变曲线过峰值后的下降段曲线愈陡斜
这意味着该混凝土的脆性愈大
因此,高强混凝土的脆性已引起广泛的重视,混凝土脆性的增大会给工程结构特别是有抗震要求的工程结构带来很大的危害
在高强混凝土中掺加纤维是一种有效的措施
国外已有学者提出纤维增强高性能混凝土,而且将之与纤维增强传统混凝土和基材(未掺纤维的传统混凝土)进行拉伸应力——应变的对比
纤维增强传统混凝土比无纤维增强的基材仅仅是提高了延性,而纤维增强高强混凝土与无纤维增强的基材相比,在拉伸应力——应变曲线中有三个特征是值得重视的: (1)弹性极限显著提高了
强性极限反映宏观裂缝出现的起点
(2)呈现出有一明显的应变强化段
应变强化段是反映宏观裂缝出现后,裂缝分散数量的增加,但这些裂缝的宽度很小
(3)峰值后出现应变软化段
应变软化段反映了裂缝数量虽保持不变,但裂缝宽度增大了,最后导致纤维被拔出或断裂而破坏
因此,纤维增强高强混凝土不仅大大提高了拉伸应力而且显著改善了高强混凝土的脆性
对于纤维品种的选用,试验表明,在同样纤维体积含量的情况下,钢纤维和碳纤维对改善高强混凝土的脆性比合成纤维更为有效
参考文献: 《土木工程材料》 彭小芹重庆大学出版社《建筑施工》 应惠清 同济大学出版社《建筑施工技术》 任继良清华出版社
酉阳县酉州实业债权