裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓蓋體系關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用
2021年8月31日,中國混凝土與水泥制品協(xié)會組織召開了由中建科技集團有限公司、中建科技(深汕特別合作區(qū))有限公司完成的“裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓蓋體系關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”科技成果鑒定會(視頻)。鑒定委員會專家們認為,該項目成果促進了大跨度裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板樓蓋在國內(nèi)的發(fā)展,對該類疊合板樓蓋設(shè)計具有重要參考價值,應(yīng)用前景廣闊。
一、立項背景
為推動我國建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型,從2013年國務(wù)院辦公廳陸續(xù)發(fā)布了《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委、住建部綠色建筑行動方案的通知》(國發(fā)辦[2013]1號)、《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2016〕71號)等多項政策,提到要加快建立促進建筑工業(yè)化的設(shè)計、施工、部品生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的標準體系,推動結(jié)構(gòu)件、部品、部件的標準化,豐富標準件的種類,加快發(fā)展建設(shè)工程的預(yù)制和裝配技術(shù),提高建筑工業(yè)化技術(shù)集成水平,并力爭用10年左右的時間,使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。
為了推進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級,我國推行標準化、工廠化、機械化的預(yù)制構(gòu)件和裝配式建筑,國內(nèi)外研制出很多種類型的預(yù)制板:鋼筋桁架混凝土疊合板、壓槽型不出筋混凝土疊合板、預(yù)應(yīng)力鋼管桁架混凝土疊合板、預(yù)制預(yù)應(yīng)力帶肋疊合板、預(yù)應(yīng)力空心板、預(yù)制預(yù)應(yīng)力雙T板等,以及對應(yīng)的現(xiàn)澆疊合施工技術(shù)。
桁架鋼筋混凝土疊合板是目前我國裝配式混凝土結(jié)構(gòu)最常用的樓板形式。由于很大程度上受到設(shè)計、生產(chǎn)和施工技術(shù)、標準、各方協(xié)調(diào)與管理機制等方面的限制,目前我國傳統(tǒng)的鋼筋桁架疊合板具有生產(chǎn)效率較低、板厚過大、四面出筋、拉板縫、易開裂、跨度小、支撐多、造價高等痛點,與預(yù)拌混凝土施工方式相比技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢不明顯。
預(yù)應(yīng)力空心板是一種相對成熟的預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,在世界上大部分地區(qū)都有廣泛應(yīng)用。但大跨度預(yù)應(yīng)力空心板在我國應(yīng)用時間并不長,我國傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力空心板跨度通常不超過6m,孔洞截面通常為圓形,承載力也不高,更不能用于高抗震地區(qū)。
預(yù)應(yīng)力雙T板采用高強預(yù)應(yīng)力筋和高強混凝土制成的預(yù)制鋼筋混凝土承載構(gòu)件,具有良好的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能,明確的傳力層次,簡潔的幾何形狀,其橫截面受力合理,自重輕、承載力大,是一種可制成大跨度、大覆蓋面積的和比較經(jīng)濟的承載構(gòu)件。中國自1958年開始用于工廠的屋面和樓蓋,取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟效果,但在民用住宅建筑中使用受到限制,僅在山東、河北等地持續(xù)使用。
二、研究內(nèi)容
本項目研發(fā)團隊深入研究了“預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合板”、“預(yù)應(yīng)力混凝土空心板”、“預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板”三種預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及其疊合后的樓蓋體系的設(shè)計、生產(chǎn)、施工成套關(guān)鍵技術(shù),具體包括:
1.預(yù)應(yīng)力疊合樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的研究。
通過理論分析、數(shù)值模擬,綜合考慮了施工過程短暫受力和使用過程中的永久受力情況,歸納總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),將預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合板、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板兩種樓蓋體系的設(shè)計方法編制成計算軟件。通過構(gòu)件受彎承載力結(jié)構(gòu)試驗驗證,應(yīng)用于實際工程。
2.預(yù)應(yīng)力疊合樓蓋關(guān)鍵生產(chǎn)工藝技術(shù)和生產(chǎn)線的研究。
重點展開了預(yù)應(yīng)力技術(shù)和高強材料等技術(shù)在構(gòu)件生產(chǎn)中的應(yīng)用研究,完成混凝土構(gòu)件成型、養(yǎng)護、切割、鉆孔等方面的技術(shù)升級,并通過技術(shù)改造及專項研發(fā),適應(yīng)國內(nèi)設(shè)計和規(guī)范的要求,實現(xiàn)了部分進口設(shè)備的國產(chǎn)化;完成了預(yù)應(yīng)力帶肋疊合板生產(chǎn)線和自持力模臺。
3.預(yù)應(yīng)力疊合樓蓋施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。
設(shè)計完成了構(gòu)件尺寸和配筋、吊裝和支座、臨時支撐等施工技術(shù)方案,歸納總結(jié)并編寫完成三種預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓蓋的施工工法。
三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點
1. 深入研究了帶肋預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板、大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土空心板和重載大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板的應(yīng)用技術(shù),形成了相應(yīng)的設(shè)計、生產(chǎn)、施工成套關(guān)鍵技術(shù),為不同跨度、不同荷載、不同使用功能情況下對裝配式建筑預(yù)應(yīng)力疊合樓蓋的設(shè)計及應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。
2. 通過有限元數(shù)值模擬分析、結(jié)構(gòu)承載力試驗和相關(guān)構(gòu)件的耐火性能檢測,驗證了先張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力疊合樓蓋在正常使用狀態(tài)下的性能和火災(zāi)狀態(tài)下的安全性,開拓了先張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力疊合樓蓋在高層建筑中的應(yīng)用。
3. 優(yōu)化了適用于帶肋預(yù)應(yīng)力疊合板和預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的長線法生產(chǎn)的工藝技術(shù),設(shè)計了可移動自持力模臺的預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板生產(chǎn)線,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。
4. 發(fā)展了三種預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓蓋的施工工法,取得了免支模、免支撐或少支撐、施工效率高的效果。
四、社會經(jīng)濟效益
采用“預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合樓蓋設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”、“大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土雙T樓蓋設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”、“預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓蓋設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”三種新型預(yù)制樓蓋生產(chǎn)技術(shù),每單元產(chǎn)品人工用量減少30%以上、節(jié)約材料的使用、減少了生產(chǎn)過程的資源能源消耗、符合集約化生產(chǎn)的要求,減少了生產(chǎn)過程的資源能源消耗,有利于循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展;采用其施工技術(shù),能夠提高施工效率,減少建筑垃圾的產(chǎn)生,為推進建筑工業(yè)化進程提供動力,具有良好的社會、經(jīng)濟效益。
預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合板在深圳市長圳公共住房及其附屬工程中的應(yīng)用
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在中建綠色產(chǎn)業(yè)園2#宿舍樓項目中的應(yīng)用
預(yù)應(yīng)力混凝土雙T板在中建綠色產(chǎn)業(yè)園綜合樓項目中的應(yīng)用
五、總結(jié)
該項目成果已獲授權(quán)發(fā)明專利1項,實用新型專利10項、外觀專利4項、軟件著作權(quán)2項,制訂團體標準2項、企業(yè)產(chǎn)品標準1項,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù)體系,并成功應(yīng)用于長圳公共住房及其附屬工程、深圳市坪山實驗中學(xué)、竹坑學(xué)校、中建綠色產(chǎn)業(yè)園、坪山新能源汽車產(chǎn)業(yè)園等8項工程中。該項目成果促進了大跨度裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板樓蓋在國內(nèi)的發(fā)展,對該類疊合板樓蓋設(shè)計具有重要參考價值,應(yīng)用前景廣闊。
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