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这可能是全网最全总结!装配式混凝土建筑标准关键指标技术探讨
浏览: 发布日期:2018-08-27

一、关键材料与配件探讨

1、钢筋连接用灌浆套筒

1.1 问题与需求

  • 小直径钢筋用灌浆套筒

国外灌浆套筒主要用于梁、柱节点连接,连接钢筋直径较大,而我国的装配式混凝土结构目前以装配式剪力墙结构为主,剪力墙竖向钢筋直径较小,使得我国大量采用小直径钢筋连接用灌浆套筒;小直径套筒中灌浆料总量小,对灌浆质量控制要求高,密实度控制难度大。

  • 套筒内径绝对值较小

由于我国的套筒主要用于剪力墙结构中的小直径钢筋,且套筒的内径绝对值都较小,造成现场施工钢筋对位难度大,灌浆质量不宜控制。

  • 套筒灌浆锚固段长度

我国的灌浆套筒尺寸虽然在长径比(L/D不小于8)取值上较大,但由于主要以小直径套筒为主,因此套筒的灌浆锚固段绝对长度较小。考虑到我国目前在装配式混凝土结构施工方面的经验有限,现场施工过程中的尺寸偏差容易对钢筋在套筒内的锚固长度产生较大影响。

  • 1.2 国内外标准对比与建议国内外灌浆套筒的尺寸参数对比

对比了国内外标准中灌浆套筒的尺寸及构造参数,包括:套筒灌浆段最小内径、套筒壁厚及剪力槽构造要求等。

  •  
  • 适当提高灌浆套筒最小内径要求

对灌浆套筒产品开展研发工作,在满足锚固性能的基础上,建议适当提高套筒灌浆段最小内径要求。

  • 控制灌浆套筒的最小长径比

研发和改进灌浆套筒产品,在确保灌浆密实的前提下,根据我国的实际需求,适当增大套筒的灌浆锚固段长度;在目前阶段,套筒灌浆锚固段长度“不应”小于钢筋直径的8倍。

  • 推广应用全灌浆套筒

全灌浆套筒在连接接头性能方面可靠性好,建议结合国内加工的实际情况,对产品开展工艺研发,推广应用全灌浆套筒。

2、钢筋连接用套筒灌浆料

2.1 问题与需求

  • 施工过程中用的灌浆料质量参差不齐,易造成质量安全隐患

套筒灌浆料产品的生产对原材料、配比、工艺等要求较高,目前市场上的部分产品,存在产品关键指标和参数不稳定,灌浆料的性能较差,施工操作不便等问题,需要引起高度重视。

  • 产品的部分技术指标还不够完善

套筒灌浆料的相关性能指标将直接影响到钢筋连接接头的性能。在实际工程中发现灌浆料在短期强度、长期强度、流动度、初凝时间等方面有待进一步研究。如过短的初凝时间造成现场灌浆施工时,容易出现灌浆操作难度过大等问题(特别是我国目前相关经验还不是很丰富)。

  • 2.2 国内外标准对比与建议 钢筋连接用套筒灌浆料性能指标及试验方法对比
  •  
  • 钢筋连接用套筒灌浆料性能指标及试验方法对比(续)
  •  
  • 对钢筋连接用套筒灌浆料的强度指标开展进一步研究

从国外相关产品指标和标准内容来看,其在短期强度方面要求相对较低,而在长期强度方面与我国标准接近。过高的短期强度指标容易造成灌浆料生产加工难度大,现场施工难度大,连接接头质量不容易控制。因此有必要研究我国套筒灌浆料在短期强度方面的实际需求,并有针对性的完善相关产品标准的指标要求。

  • 加强套筒灌浆料质量的监管

套筒灌浆料产品的质量直接关系到主体结构安全,基于其产品的自身特性和产品复杂性,为控制其产品质量,应严格按照相关产品和工程应用标准的要求,开展各项检验工作,才能确保不出现质量问题。

3、浆锚连接用灌浆料

  • 3.1 问题与需求缺乏针对不同浆锚连接形式的灌浆料性能要求

不同形式的约束浆锚、使用在不同部位的浆锚连接接头,对浆锚连接灌浆料的性能要求有所差异。目前的标准中均采用统一的指标要求,对部分连接接头偏浪费,不合理;建议编制浆锚连接灌浆料的相关标准时,根据约束浆锚的形式、使用部位等制定相关具体指标要求。

  • 各地方标准对于浆锚灌浆料的指标要求不一致

各地方标准差异性较大;

个别地方用套筒灌浆料的要求去要求浆锚灌浆料;

关于浆锚灌浆料的强度指标要求有待进一步研究。

  • 3.2 国内外标准对比与建议 各地方标准浆锚灌浆料性能指标对比

部分地方标准未区分套筒灌浆料和浆锚灌浆料;

浆锚灌浆料的1d强度指标:浆锚连接接头在预制构件安装和接头灌浆之后,均有临时支撑,并且浆锚接头中的灌浆料较多,1d强度可否适当降低,有待进一步研究。目前的1d强度指标要求接近于套筒灌浆料产品。

  • 各地方标准浆锚灌浆料性能指标对比
  •  
  • 编制专项产品标准

针对钢筋浆锚连接用灌浆料编制专项的产品标准,在进一步细化完善关键技术指标的前提下,重点规范产品检验等方面的内容,从源头控制产品质量,进而确保装配式建筑工程建设质量。

  • 补充关键指标

钢筋浆锚连接用灌浆料的长期体积稳定性等将直接影响到钢筋连接接头的受力性能和质量,应通过进一步的研究,补充相关技术参数、标准实验方法等方面的内容,并逐步纳入有关产品标准或工程建设标准中。

  • 完善关键指标

钢筋浆锚连接用灌浆料的短期强度和长期强度既决定了钢筋连接接头的性能和质量,同时也对工程造价、质量控制难度等有较大影响。应结合不同类型浆锚连接接头或不同性能指标要求,通过系统的研究,合理选择相关指标,并在工程建设标准中细化和完善。

4、保温拉结件

  • 4.1 对于不锈钢保温拉结件的发展建议完成相关产品标准的编制

重点在不锈钢牌号、片材的最小厚度及棒材的最小直径、产品的锚固性能等方面给出相关指标要求。

在相关的工程应用标准编制过程中,应给出不同类型的夹心保温墙板(组合、非组合、半组合)中,保温拉结件的具体设计方法。

在工程应用标准中,应给出不锈钢保温拉结件在预制构件制作安装过程中的工艺要求及质量验收标准。

4.2 对于FRP保温拉结件:

  • 目前行业产品标准及工程应用标准均处于在编状态。
  • 美国标准给出的测试方法及性能指标分为材料与构件两部分。

材料:材料的抗拉强度、抗弯性能、抗老化性能的试验方法和性能指标,纤维含量的性能指标;

构件:拉结件性能测试试验方法以及性能指标;拉结件高温下蠕变性能试验方法以及性能指标。

4.3 对于FRP保温拉结件的发展建议:编制FRP拉结件的工程应用标准。完善夹心保温墙板中FRP连接件的设计方法,包括内力和承载力计算、变形验算及其他构造要求。

重点关注FRP保温拉结件拉伸、剪切性能的试验方法以及性能指标。

5、建筑密封材料

  • 5.1 问题与需求需适当提高我国装配式建筑防水密封胶的抗老化性能

国内在装配式建筑外墙接缝密封防水方面所面临的问题与国外还有所差异,国外建筑外墙防水工程的定期检修和维护相对较好,我国在此方面还存在一定的差距。

  • 影响装配式建筑外墙防水性能的因素除密封胶产品性能之外,建筑密封胶应用方法也同样重要

目前我国在建筑密封胶应用方法方面的工程应用标准缺乏,对墙板接缝构造、墙板接缝防水施工关键工序工艺、质量验收等方面还不尽完善,有必要编制相关的工程应用标准。

  • 5.2 国内外标准对比与建议 提高密封胶耐久性能

建议结合具体工程的检修和维护情况确定合理的密封胶耐久性。

  • 编制配套的密封胶工程应用标准

在装配式建筑密封防水方面,开展相关系统的研究,规范密封防水材料的应用方法。建议的接缝防水施工方法:

二、装配式混凝土结构体系与连接

  • 1、装配式混凝土结构体系关键技术探讨1.1 钢筋连接技术1.1.1 钢筋套筒灌浆连接1.1.1.1 问题与需求钢筋套筒灌浆连接接头未进行性能分级

日本JIS标准将套筒灌浆连接接头进行分级,对不同等级的接头,在强度、刚度、总伸长率、残余变形等关键指标方面提出不同要求;同时在检测要求方面也予以区分。针对结构不同受力部位及性能要求,选用不同等级的套筒灌浆连接接头。此方法和经验值得大家借鉴和考察。

  • 重点部位套筒灌浆连接的应用研究不足
  • 适用于我国技术体系的套筒灌浆连接接头缺乏研发

不同于日本和美国,我国的套筒灌浆连接接头主要运用在剪力墙结构,且以小直径钢筋连接为主,钢筋连接区域接头数量多且密集;需针对我国的技术体系特点,开发相适应的连接接头形式,包括套筒产品、灌浆料产品、灌浆施工工艺、连接接头应用方法等。

  • 1.1.1.2 国内外标准对比与建议 日本JIS标准钢筋接头的性能等级评定及试验方法

日本标准将接头的性能等级分为SA级、A级、B级和C级;同时,对不同等级下的接头适用部位进行了相关规定,分别为:

a) 主梁中心区域的主筋,次梁的主筋以及受拉钢筋;

b) 抗震设计中,首层框架柱、剪力墙的塑性铰出现的部位;

c) 上述情况以外的主筋;

d) 其他钢筋。

  • 日本JIS标准钢筋接头的性能等级评定及试验方法
  •  
  • 我国行业标准对钢筋套筒灌浆连接接头的试验方法及性能指标

  • 建议参照日本JIS相关标准的方式,对我国的套筒灌浆连接接头进行性能分级

对性能等级更高的接头,在强度、刚度、总伸长率、残余变形等指标上及加载制度上提出更高的要求。

  • 套筒灌浆连接接头在塑性发展部位的应用应有充分的保证措施(产品、设计、加工、施工等各方面)
  • 细化不同受力构件和部位采用套筒灌浆连接接头的适用性、具体性能要求(接头性能等级)、设计方法等。
  • 在高性能、高等级套筒灌浆连接接头的型式检验方面,建议增加在实际受力构件中的受力性能型式检验要求

针对其在地震作用下塑性发展区域使用时,应通过相关型式检验,检测接头在实际受力状态下的连接性能。

  • 1.1.2 浆锚搭接连接1.1.2.1 问题与需求对于浆锚搭接连接技术应用的基本前提存在不同的理解差异

受力构件浆锚搭接连接接头应用的前提为接头范围内具有有效的横向约束。但在部分工程应用中,仅设置用于成孔的金属波纹管,未对其横向约束提出相关要求。在此情况下仅限制建筑最大适用高度。从已有的研究来看,可靠的横向约束是钢筋搭接连接接头可靠传力的前提。

  • 国内标准对于约束浆锚搭接连接接头中的相关技术指标差异较大

各地方标准对钢筋搭接长度、横向约束钢筋如螺旋箍筋直径、间距和环径等参数的规定相差较大;除北京市地方标准外,其他地方标准未给出连接接头中预留孔道及灌浆孔等构造要求。

  • 1.1.2.2 国内外标准对比与建议 国外相关标准对浆锚搭接连接接头的构造要求

国外标准中给出了某些浆锚连接形式,波纹管厚度、钢筋离波纹管距离等构造要求;或者形成了较为完整的计算体系;又或者针对某一形式,给出了规定的构造要求。

  •  
  • 国外标准在孔道构造、灌浆方式及密实度保证措施方面的规定

  • 国内标准浆锚搭接连接构造要求对比
  •  
  • 国内标准浆锚搭接连接构造要求对比(续)
  •  
  • 对浆锚连接的约束形式进一步研究

针对不同约束形式不同约束指标的浆锚搭接连接,对其接头性能开展相关试验和理论研究工作。对不同形式的浆锚搭接连接接头在主要竖向构件中应用时,其在地震作用下的接头和构件性能开展进一步深入的研究工作。

  • 编制专项的浆锚搭接连接技术工程应用标准

在浆锚搭接连接技术应用方面,编制专项工程应用标准,重点在连接接头横向约束指标及约束构造、搭接长度、灌浆料性能、成孔工艺、连接接头构造等方面给出详细的规定。在连接接头型式检验(特别是针对不同的约束形式、成孔工艺等)、构件加工和现场施工质量控制等方面给出相关要求。

1.2 装配式框架结构1.2.1 楼盖1.2.1.1 问题与需求预制楼板的问题:

  • 叠合楼板厚度及构造需更加合理化

出于造价角度考虑,现阶段叠合楼板的叠合层厚度偏薄,为提高叠合楼板的整体性,板端支座需要采用侧面带外伸钢筋的预制底板,造成加工和施工过程中难度较大、标准化程度低等问题

  • 大跨度预应力楼板的研究和应用较少

从国外运用预制楼板的经验来看,采用大跨度预应力楼盖体系是装配式混凝土建筑的主要发展趋势,能真正实现节省造价、人工,简化现场施工工序及劳动力需求等,特别是在公共建筑中具有较好的效果。

  • 1.2.1.2 国内外标准对比与建议 预制楼板的建议:引导实施大空间布局及大跨度楼板

采用大跨度预制楼板,在满足建筑室内空间灵活可变,提高建筑长寿命的同时,能更好的提高构件加工和现场施工效率。

  • 适当增加预制楼板板厚

建筑叠合楼盖厚度选取方面适当增加板厚,既能提高叠合楼盖的整体性,又能解决预制底板侧向出筋、标准化、加工和施工等方面的问题,还能解决隔声、防水等系列问题。

  • 增加预应力叠合楼板、空心楼板、双T型楼板的研究

新型预制楼板在高层建筑中地震作用下的整体性、安全性和抗倒塌性能研究充分的情况下,编制并完善新型预制楼板相关标准。

  • 开展预制楼盖相关连接节点的研究

如预制梁挑耳、预应力空心板支座节点等。

1.2.2 梁与柱1.2.2.1 问题与需求预制梁构件的问题:梁截面过小,钢筋排布过密,造成预制梁安装过程中,梁柱节点核心区纵筋冲突严重,构件安装质量不可控。

预制梁采用整体封闭箍筋时,梁纵筋安装难度大。

预制柱构件的问题:柱截面过小,纵筋排布过密,造成预制梁柱安装过程中,梁柱节点核心区纵筋冲突。

预制柱截面种类多、纵筋配筋不统一,造成加工模具多、加工成本高、施工操作复杂、工人很难熟练。

  • 1.2.2.2 国内外标准对比与建议 梁、柱构件的建议:建议适当提高预制梁、柱构件的截面最小尺寸,提高预制构件的标准化程度
  • 建议进一步开展预制梁、柱构件大间距配筋,以及组合封闭箍筋的研究

继续开展预制梁采用组合封闭箍筋的性能研究,通过其在不同受力状态下的性能研究,特别是地震作用下的受力性能,明确其适用范围和适用条件;同时,继续开展梁柱大间距配筋的试验研究,包括预制框架柱纵筋集中配置;在现有标准的基础上,进一步完善预制梁柱大间距配筋适用范围及构造措施。

  • 1.2.3 技术与体系1.2.3.1 问题与需求装配式框架结构体系的问题:我国标准仅限于等同现浇的装配整体式框架结构,未体现非等同现浇的装配式框架结构

等同现浇构造现场施工难度相对较大,干式连接等构造在构件加工和现场施工等方面具有显著优势,国内在此方面的研究有限,还没有提出系统的设计方法。

  • 装配整体式框架连接节点连接形式有待进一步丰富

美国ACI和日本标准中等同现浇的连接构造较多,随着我国加工施工水平、钢筋连接分类技术的提升,等同现浇的连接节点种类需要进一步丰富发展。

  • 装配式框架-预制剪力墙研究不够深入

目前应用框架-剪力墙体系主要是“装配式框架-现浇剪力墙结构体系” ,装配式框架-预制剪力墙研究偏少。

  • 1.2.3.2 国内外标准对比与建议 总结国外标准中的框架节点连接形式
  •  
  • 装配式框架结构体系的建议:编制非等同现浇结构体系的专项结构设计标准

针对现有的规范要求,参考国外对装配整体式框架结构设计的相关内容,选取合适的装配式框架结构体系;确定合理的性能目标和适用范围,给出完善的结构设计方法和构造措施要求。

  • 结合国外等同现浇的连接节点,丰富我国等同现浇的连接节点构造
  • 1.3 装配式剪力墙结构1.3.1 剪力墙构件1.3.1.1 问题与需求预制剪力墙边缘构件及配筋构造较为复杂
  • 剪力墙墙板厚度整体较小
  • 窗下墙构造有待进一步研究

带洞口墙板窗下墙的构造主要有3种:1)与下部连梁形成整体受力连梁;2)与下部连梁分离,作为双连梁之一;3)作为轻质填充墙板。目前这3种构造方式在构件加工或实际受力或建筑使用方面,均存在一定的技术难题。

夹心保温剪力墙墙板在水平接缝、竖向接缝、门窗洞口周边构造方面有待进一步研究和完善

  • 1.3.1.2 国内外标准对比与建议 国内外标准关于剪力墙构造要求、施工工艺配套构造措施总结
  •  
  • 国内外关于浆锚搭接连接剪力墙构造要求总结
  •  
  • 建议完善不同类型预制剪力墙墙板的最小厚度建议值
  • 建议增加灌浆套筒剪力墙墙板在施工中的灌浆构造措施

例如,观察孔、补浆孔的设置,注浆孔与出浆孔的构造措施等,保证剪力墙墙板的灌浆施工质量。

建议对夹心保温剪力墙墙板自身的构造及接缝构造开展防水、防火等方面的研究

对墙板自身及接缝提出合理化的构造,并解决防水和防火等关键技术问题。

  • 1.3.2 技术体系1.3.2.1 问题与需求预制剪力墙结构竖向钢筋单排连接有待进一步研究

单排筋连接的研究尚不够深入;GB/T 51231-2016中增加了单排筋连接的做法,但由于目前研究不够成熟,其做法偏于保守。

  • 预制剪力墙结构中,墙肢配筋构造有待进一步简化和改进

采用集束配筋、大间距大直径配筋等形式的预制剪力墙结构在构件加工和现场施工方面具有较大优势,能较好的解决加工和施工难题。此类技术体系还有待进一步研究。

  • 侧向无外伸钢筋的预制剪力墙结构体系有待进一步研究

此类技术体系具有构件加工效率高,现场施工难度低,质量易控等优点。

  • 多层剪力墙结构体系需要进一步研究

多层剪力墙连接构造可以考虑实现非等同现浇的思路,确定其性能目标,给出其合适的设计方法并提出合理的构造做法。

  • 1.3.2.2 国内外标准对比与建议 研究竖向分布筋采用单排筋、大直径钢筋套筒的抗震性能
  • 对双面叠合剪力墙等侧面无外伸钢筋的预制剪力墙结构体系开展研究

鼓励骨干企业针对装配整体式剪力墙结构不同系统进行细化研究,如双面叠合剪力墙等结构体系,对墙肢构件的性能、计算方法、构造措施、加工施工技术的相关研究。

  • 对简化和改进配筋构造的预制剪力墙结构体系开展研究
  • 开展多层剪力墙结构体系的研究和推广

三、外围护系统

1、外围护系统关键技术探讨--外挂墙板

  • 1.1 问题与需求我国标准缺乏对不同类型夹心保温墙板的设计方法(组合、非组合、部分组合)
  • 我国现有标准中外挂墙板连接节点的地震作用动力放大系数的具体取值不高
  • 我国标准对于外挂墙板间接缝的宽度计算缺乏标准

JGJ1-2014和GB/T51231-2016中给出了外挂墙板板间接缝的限值要求,但并未给出板缝相关的计算方法。外挂墙板的接缝对外挂墙板非常关键,决定了外挂墙板的性能目标能否实现。

  • GB/T 51231中对于外挂墙板接缝宽度的下限值的要求偏低
  • 缺乏外挂墙板的防排水、防火构造做法
  • 缺乏对外挂墙板加工模具、预制构件、施工安装等尺寸允许偏差的专项规定
  • 1.2 国内外标准对比与建议 外挂墙板节点计算时地震力建议提高

外挂墙板节点计算时地震力建议提高

点支承外挂墙板建议:墙板小震弹性,节点大震不屈服。

线支承外挂墙板建议:墙板小震弹性,节点抗弯中震弹性,节点抗剪大震不屈服。

考虑国内在外挂墙板的设计、加工和施工方面经验相对缺乏,质量控制压力较大,建议在目前阶段为确保点支承外挂墙板的安全性,节点设计建议满足罕遇地震作用下不屈服的目标。计算墙板构件时地震作用不变。

线支承外挂墙板与点支承外挂墙板类似,但考虑其受弯承载力要求可略有降低,因此建议设防地震作用下连接的受弯承载力弹性;罕遇地震作用下连接的受剪承载力不屈服。

参考GB 50011对非结构构件的规定,在计算地震作用标准值过程时,非结构构件功能系数γ丙类建筑可取1.0,乙类建筑可取1.4;非结构构件类别系数η可取1.0;状态系数与位置系数不变。因此罕遇地震作用下外挂墙板连接节点承载力验算时,建议丙类建筑地震作用动力放大系数βE取4.0,乙类建筑地震作用动力放大系数βE取5.6。

  • 外挂墙板防水性能指标建议分地区,分高度提高

一道材料防水: 优点:施工较方便且造价较低。

缺点:密封胶易老化,外挂墙板容易漏水、维护成本较高。

两道材料防水

优点:防水性能可靠性高于1道材料防水;内侧防水材料不受天气和光线影响,耐久性较好。

缺点:内侧材料防水较难施工,带来了工期、成本的上升。

  • 外挂墙板板缝采用≥一道材料防水和构造防水相结合的防水构造;
  • 受热带风暴和台风袭击地区:外挂墙板板缝建议采用不少于两道材料防水和构造防水相结合的防水构造;
  • 其他地区的高层建筑:采用不少于两道材料防水和构造防水相结合的防水构造。
  • 外挂墙板防水构造措施建议提高

水平缝和竖直缝均建议带空腔;水平缝建议企口,竖直缝建议分地区选择槽口或平口。

水平缝应采用带空腔的防水构造;宜采用内高外低的企口构造形式;

竖直缝应采用带空腔的防水构造;受热带风暴和台风袭击地区的外挂墙板垂直缝应采用槽口构造形式;其他地区的外挂墙板垂直缝宜采用槽口构造形式,多层建筑外挂墙板的垂直缝也可采用平口构造形式。

外挂墙板排水构造措施建议提高

外挂墙板接缝处如果不采取排水措施,就会在接缝内产生积水,加速密封剂材料的劣化,也会加速密封材料与基材粘合的劣化,更容易造成漏水。因此,建议建筑从顶到底设置排水措施:

a 建筑首层底部建议设置排水孔等排水措施b 设置导水管

受热带风暴和台风袭击地区的建筑以及其他地区的高层建筑建议在十字交叉缝上部的垂直缝中设置导水管等排水措施,且导水管竖向间距建议不超过3层。

当垂直缝下方因门窗等开口部位被隔断时,建议在开口部位上部垂直缝处设置导水管等排水措施。

c其他

仅设置1道材料防水且板缝设置排水措施时,板缝内侧建议设置气密条作为辅助

排水措施,此时气密条的耐久性要求可降低。

  • 国外接缝宽度及密封胶厚度规定

  • 建议板缝宽度不应小于15mm,且不宜大于35mm;
  • 建议密封胶厚度不宜小于8mm,且不宜小于缝宽的一半。
  • 建议在标准中增加外挂墙板与主体连接部位防火的规定

a 外挂墙板与主体结构之间的接缝应采用防火封堵材料进行封堵(图1、2),防火封堵材料的耐火极限不应低于现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016中楼板的耐火极限要求。

b 外挂墙板之间的接缝应在室内侧采用A级不燃材料进行封堵。

c 外挂墙板节点连接处的防火封堵措施(图2)不应降低节点连接件的承载力、耐久性,且不应影响节点的变形能力。

d 外挂墙板与主体结构之间的接缝防火封堵材料应满足建筑隔声设计要求。

e 夹心保温墙板外门窗洞口周边应采取防火构造措施。

  • 建议在标准中补充对外挂墙板施工安装等尺寸允许偏差的规定

四、预制混凝土构件加工

1、装配式混凝土构件加工关键技术探讨

  • 1.1 加工的共性问题1.1.1 问题及需求目前我国针对预制混凝土构件产品标准相对较少,还不健全
  • 我国装配式混凝土建筑的发展在1980年代至2010年之间基本中断了20多年,使得我国在预制混凝土构件加工方面的技术、人才等相对匮乏。
  • 目前发展的等同现浇装配式混凝土结构由于在抗震性能方面明显优于传统的预制混凝土结构,因此其构件形式更复杂,加工难度更大。

a 国内部分加工企业对加工工艺、相关技术、质量控制要求及控制方法不熟悉,不了解;

b 为控制预制混凝土构件的质量,以及实际施工的需求,相关工程建设标准的技术指标已经比较高,且部分指标明显高于国外标准;

c 在实际实施过程中,部分加工企业并不能很好的实行这些标准要求,相关产品不能达到对应的指标要求;

d 对预制构件的质量监管手段不完善,目前仅依赖于构件出厂检验和进场验收这一个途径。

加工过程中出现的系统性问题,缺乏引导和监管。而出厂检验和进场验收等环节目前存在走过场,实行不严等情况,且即使实行到位,也很难去修补或整改。

  • 1.1.2 国内外标准对比与建议 欧洲标准概述

欧洲混凝土结构施工规范《Execution of concrete structures》EN 13670第9章“预制混凝土构件施工”的主要内容包括:9.11一般规定,9.2 构件工厂生产,9.3 构件现场制作,9.4 运输与存放,9.5 安装就位与调整,9.6 节点连接施工。相关章节的内容相对精炼,针对构件加工的内容仅为2小节。

欧洲标准中关于预制混凝土构件加工及产品的相关内容,除上述工程建设标准外,还有大量产品标准;相关产品标准中不仅包括对原材料、尺寸及尺寸偏差、耐久性能、力学性能等给出了详细的规定外,还对生产设备、质量控制措施、检测方法等给出详细的规定和建议。

  • 美国标准概述

美国由于预制混凝土结构加工制作方面的规定主要依据PCI协会的相关标准和手册。PCI手册及相关文件中均有相关规定,如PCI手册(7th Edition)第8章、13章、14章,PCI-MNL-117 非承重预制混凝土构件加工质量控制手册,PCI-MNL-135 预制和预应力混凝土构件施工误差等。此类技术手册对预制构件的加工要求及尺寸误差规定非常详细,且具有很好的可操作性,能很好的引导企业开展构件加工和现场施工工作。

  • 日本标准概述

日本关于预制混凝土构件加工和结构施工的标准主要是日本建筑学会标准《预制混凝土结构工事》JASS10-2013,此标准对构件加工的技术要求及尺寸误差给出了相关的规定,其标准的规定相对简洁,但在标准的同讲解(类似于条文说明)中,给出了详细的先容和具体的规定,可很好的用于技术引导和质量管控。

日本企业在预制混凝土结构设计、加工、施工等方面与其他国家不同之处还表现在,主要的建筑企业有其自身的技术研发团队、制造工厂、施工队伍、企业标准和手册等。在其企业的相关标准和手册中,针对不同类型的预制混凝土结构或构件,从技术研发、设计方法、加工和施工工艺及质量要求等,均给出了详细的规定。而且相关内容与企业自身的技术特点和能力相协调和匹配。

以上相关技术标准及技术资料使得日本的预制构件加工具有充分可靠的标准依据和技术引导,同时也造就了日本高质量预制构件产品。

  • 国家和行业工程建设标准建议“抓关键环节”

针对构件和结构中非关键环节和部位,适当放宽相关要求。

针对关键环节和部位,建议在标准条文的基础上,进一步丰富相关条文说明及技术和管理背景资料的补充,使得相关标准在理解和运用方面更加高效。

国家和行业工程建设标准中继续完善主要关键技术要点及不同预制构件的加工和施工尺寸允许偏差。

  • 加快产品标准的编制

针对不同类型的预制构件产品,编制相关的产品标准。在产品标准编制过程中,应尽量细化相关技术要求,特别是在材料、尺寸允许偏差、关键连接节点及配件等方面。

  • 鼓励协会和企业编制相关工艺和质量控制标准

鼓励有技术实力的协会和企业,结合自身的实际需求及技术特点,编制相关的加工施工工艺和质量控制标准。

协会和企业标准编制过程中,应突出特色,提高相关技术和质量要求,尽可能具体和细化的编制相关条文及内容。

  • 积极编制配套技术和管理手册

从国外的实践经验来看,内容翔实且具有可操作性的技术和管理手册,对预制混凝土构件加工和现场施工具有非常强的引导性。特别是在我国目前处于发展初期,相关技术和管理人才匮乏的情况下,显得尤其重要。

  • 我国规范控制的指标较多,部分非关键指标控制偏于严格

尺寸允许偏差将直接影响到预制构件的加工精度及质量。不同类型的预制构件,其精度要求差异较大;如果对其模具采用同样的精度标准,则势必对构件加工质量和生产成本均产生较大的影响。

  • 部分指标未根据构件类型、用途进行区分

不同类型、不同用途的预制构件应根据其实际需求,合理选择和细化尺寸允许偏差;改变以往对构件不同部位统一要求的现状。

  • 国内外楼板类预制构件尺寸偏差对比
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  • 国内外墙板类预制构件尺寸偏差对比

  • 1.2 模具及预制构件精度控制1.2.1 国内外标准对比与建议 预制剪力墙内墙板

与套筒连接的外伸钢筋定位、灌浆套筒定位、墙板的平整度等的精度要求建议根据实际情况来选取;

其他部位的尺寸允许偏差值,如墙板的长、宽尺寸,墙板左右侧面的弯曲值等,对结构施工及建筑完成后尺寸影响较小;这些非重点部位的尺寸允许偏差值建议进一步放开;

  • 预制剪力墙夹心保温外墙板

在尺寸允许偏差方面,应对灌浆套筒定位、竖向外伸钢筋定位、外叶墙板尺寸等严格要求;

建议对内叶墙板的尺寸允许偏差适当放宽,同时放宽对内叶墙板两侧外伸水平分布钢筋的定位精度要求;有必要对内叶墙板竖向外伸钢筋及套筒定位与外叶墙板尺寸偏差之间的关系开展研究。

  • 外挂墙板

外挂墙板作为建筑围护结构,同时兼作外装饰构件,因其对装饰效果要求高,因此在构件的加工精度方面要比普通预制墙板高。

目前关于外挂墙板的尺寸精度要求主要参考日本的幕墙标准(JASS14)和美国的PCI手册等资料。正在编制中的行业标准《预制混凝土外挂墙板应用技术标准》JGJxxx-201x对外挂墙板加工模具及墙板构件尺寸允许偏差均提出了更为具体的要求。

  • 叠合楼板(预制底板)、预制楼梯等构件

带外伸钢筋侧面由于在现场施工过程中需要与现浇混凝土后浇带或梁、墙支座连接,因此其侧面的尺寸精度要求相对不高。

无外伸钢筋一侧,当其在施工过程中与其他叠合楼板采用“密拼式”接缝形式时,其对构件的尺寸精度要求较高。

预制楼梯由于构件标准化程度高,预制构件表面即为施工完成面,因此对构件的加工精度要求较高;现有标准中对预制楼梯的精度要求能满足工程需求,且实施过程中也相对容易达到,建议维持现有主要指标。

  • 预制墙板浇筑成型方式(正打成型、反打成型)

夹心保温墙板加工过程中,部分企业为获得更高的加工效率及自动化程度,采用正打工艺生产夹心保温墙板。

正打加工工艺带来的主要问题如下:

外表面为人工抹平表面,其平整度、光洁度相对较差,且在养护、存储阶段容易产生裂缝。

钢筋连接用的灌浆孔与排浆孔均需要临时固定在底模面,且依靠磁铁固定;基于我国预制构件现有的管理水平和工人素质,操作过程中易对灌浆孔和出浆孔形成扰动,造成钢筋连接接头被混凝土堵塞的情况。

  • 夹心保温墙板中保温板的切割敷设与拉结件安装要求

目前国外相对可靠的方式是采用自动化机器切割,能确保切割精度,拉结件穿过保温板的孔洞也是采用高压气钻孔。

作工艺不规范,且相关企业对工艺研究和理解不深,缺乏相关设备,很难达到较为理想的质量要求。

  • 部分标准条文实行不够严格

在预制构件粗糙面、构件脱模起吊过程中的成品保护等方面,部分企业实行标准不够严格,存在各类质量问题:

如现行国家标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016中对预制构件粗糙面加工有明确规定,除叠合面粗糙面可采用拉毛处理外,其他粗糙面可采用缓凝剂与高压水冲洗相结合的方式进行处理。但目前仍然有部分企业采用花纹钢板作为模具,此做法很难达到实际的粗糙面效果,影响结构受力和结构安全。

  • 针对一些关键工艺和工序,在能确保质量的前提下,有所取舍,在标准中应建议或要求使用质量更易控制的加工工艺

通过条文说明、产品标准、技术手册等内容,对相关环节和技术问题进行更深入的先容和规定。

  • 对部分关键环节的工艺和工序,给出更加详细的规定和操作要求
  • 鼓励扶持相关产品标准、协会标准和企业标准的编制

五、装配式混凝土结构施工与验收

1 关键工序的施工要求

1.1 问题及需求

我国装配式混凝土结构施工过程中的关键环节及容易出现质量问题的工序梳理如下:

  • 竖向钢筋连接

外伸钢筋深入套筒内长度问题:在标准中虽然规定了外伸长度不能出现正公差,不能出现负公差,但实际施工过程中往往是出现负公差为主(受制于叠合楼板后浇层厚度偏薄,控制难度较大的因素),从而造成安全隐患。

灌浆施工过程中漏浆与观察及补浆措施:用的预制剪力墙在钢筋连接接头灌浆施工过程中内外侧封浆措施相对复杂,容易出现漏浆等质量问题,在现阶段有必要对灌浆连接接头采用观察和补浆措施。

  • 墙板后浇混凝土施工

目前常见的后浇混凝土施工包括:预制剪力墙水平连接后浇带、双面叠合剪力墙和圆孔板剪力墙空腔混凝土浇筑等。

这些部位的混凝土浇筑容易出现的质量问题包括漏浆、模板胀模等。特别是夹心保温剪力墙墙板水平连接后浇带外侧外叶墙板直接接缝封堵材料及工艺要求,在现有的工程中经常出现漏浆等问题,建议对此处的接缝封堵材料及工艺进行调整,对相关接缝处的防火性能等开展研究,并完善标准相关内容。

  • 预制外墙板接缝防水施工

预制外墙板接缝防水是目前施工的难度,也是容易出现质量问题的部位,包括接缝宽度不满足要求、接缝空腔堵塞、防水密封胶施工不规范、排水措施不到位等。现有标准中关于接缝防水施工的内容过于简洁,虽然对关键技术要点提出了要求,但不够详细,缺乏足够的引导性。

  • 1.2 国内外标准对比与建议 竖向钢筋连接施工

适当增加连接外伸钢筋的长度以及灌浆锚固段长度,增加的长度应根据实际施工过程中的精度误差值进行分析后确定。

针对剪力墙结构等小直径钢筋灌浆套筒连接接头部位,在标准中宜要求设置灌浆观察和补浆措施,并在条文说明中给出建议性的工艺方案。

对预制剪力墙内外侧封浆工艺及材料提出要求,解决目前部分施工方案中存在的封浆工艺和材料不合规的问题。

  • 墙板后浇混凝土施工

针对预制剪力墙,特别是夹心保温剪力墙结构,对水平连接后浇带外侧外叶墙板接缝处的后浇混凝土封堵材料进行细化。

针对双面叠合剪力墙等带空腔墙板,对其后浇混凝土的自密实性、骨料粒径、坍落度等提出具体的要求;对1次混凝土浇筑高度除要求进行胀模力验算外,还应同时针对常见的墙板构造,给出一次浇筑高度限值。

  • 预制墙板接缝防水施工

建议在建筑设计章节增加接缝空腔排水构造措施,并在施工章节给出其施工技术要求。

进一步细化接缝防水施工的工序及技术要求。

对接缝防水施工前准备、施工要点、施工完后的外观检查等提出技术要求。

2 预制构件的精度控制

2.1 问题及需求

装配式建筑的施工精度控制主要包括构件尺寸的要求,构件安装时的偏差要求,吊装误差等,在预制构件施工精度方面,我国主要存在如下问题:

不同构件及应用部位的精度不够细化,对外观质量要求高的关键部位与不影响结构受力及建筑外观质量的次要部位,对其精度要求没有区分。

对作为建筑围护和装饰功能的预制外墙板(包括预制外挂墙板、预制剪力墙外墙板或其外叶墙板等)精度要求不够全面、系统。

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  • 2.2 国内外标准对比与建议 国内外施工安装误差精度要求对比

不同类型、不同用途的预制构件应根据其实际需求,合理选择和细化施工精度允许偏差

  • 积极鼓励编制相关企业标准

从国外的成功经验来看,针对重点环节和过程的过程控制,宜由企业编制相关的企业标准。各企业可以根据自己的技术特长、产品特点、管理特色等内容,制定详细的,复核自身实际需求的技术标准,同时可以得到有效的实行。

对直接作为建筑围护和装饰功能的预制外墙板(包括预制外挂墙板、预制剪力墙外墙板或其外叶墙板等)精度要求,建议分类型系统整理精度控制要求

预制构件在工厂和现场双重验收

预制构件在工厂出厂时需要进行出厂验收,运到现场后需要进行进场验收,两者造成检验重复以及双方均不作为。

  • 加强控制预制构件竖向钢筋连接等关键环节的质量问题

套筒灌浆技术在国内外应用均比较广泛,国外灌浆人员主要为产业工人,而国内灌浆人员以农民工为主,容易造成国内套筒灌浆的施工质量参差不齐。套筒灌浆的质量难以后期检测且检测成本较高,应采取有效的工艺措施和管理措施,加强此类关键环节的质量管控。

  • 部分检验项目的重要性不高、意义不大,但付出的成本较高;如部分简支类预制构件的结构性能检验等。
  • 建议预制构件的检验和验收尽量在工厂完成,同时在工厂出厂检验环节由建设方、加工方、施工方等共同检验。

进入施工现场后,只对容易损坏的外观质量、及关键部位进行复验;比如尺寸偏差、外观质量(包括套筒通畅性)等内容。

  • 针对关键施工环节的验收,建议标准中增加可追溯且从管理上能有效控制质量的措施,避免后期检验。

如钢筋套筒灌浆连接等关键施工工序,应采取可靠的质量管理措施,使得施工过程中的质量从管理上可监督、可管控、可追溯。

  • 建议适当调整一些检验项目,比如结构性能检验;建议调整适用范围,如仅针对大跨度受弯构件等。

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