新型装配式密柱结构体系设计及应用

混凝土建筑学研究前沿余瑞应惠清陈敏 2013-10-15

从长远来看，我国建筑发展的大方向应该是趋向于采用装配式密柱结构即装配式混凝土结构的构筑方法，这种方法是以预制构件为主要受力构件经装配而成。

　　1前言

　　从长远来看，我国建筑发展的大方向应该是趋向于采用装配式密柱结构即装配式混凝土结构的构筑方法，这种方法是以预制构件为主要受力构件经装配而成。此种创新的构筑方法将大大提高建筑施工的效率，创造不可估量的工业产值。其优点包括：工厂内产业化生产并在现场安装；生产机械化；料具节省；环保绿色；材料成本相对较为低廉；人员成本低。该结构体系发展前景良好，未来市场巨大，极具推广应用及研究价值。

　　2装配式混凝土结构在国外的发展

　　2.1美国和加拿大的发展

　　上世纪20年代开始，装配式混凝土的研究工作便已在北美兴起，电脑技术的出现和发展大幅度提高了装配式混凝土的进步速度。目前，该种构筑方法在北美国家已成体系。

　　2.2日本的发展

　　二战至今，日本在装配式混凝土方面的发展让人刮目相看。由于日本是世界著名的地震多发国家，客观上迫使日本经过对此种构筑方法几十年的研究发展，获得了极高的建筑应用综合水平，并在这方面处于世界领先地位。

　　2.3欧洲国家的发展

　　发展历史久远、技术经验丰富是欧洲国家装配式混凝土建筑的特点。设计、工艺更加环保、人性化。

　　3装配式密柱结构的抗震性能

　　目前，我国在预制混凝土结构的研究发展以及工程应用方面与世界许多发达工业国家及地区存在着显而易见的巨大差距，说落后十年以上并不夸张，究其原因主要还是我们对于装配式密柱结构的抗震性能认识严重不足，急需进行长期专业的研究。我国地震带分布广泛，地震活动频繁且剧烈，这就使得我国在目前的装配式密柱结构抗震性能认识程度下无法将这种先进的构筑方法应用于很多震源地区，从而导致装配式密柱结构的发展遇到了瓶颈。

　　4几种关键技术

　　4.1钢筋套筒灌浆连接技术

　　最新的套筒灌浆技术是将套筒一端的钢筋在预制工厂通过螺纹完成机械连接，另一端钢筋在施工现场通过灌浆进行连接。

　　要点：（一）套筒强度要符合基本强度要求；（二）所用的灌浆材料应具备高强度，对温度变化不敏感，无收缩性；（三）套筒、所用的灌浆材料与被连接钢筋之间应相容与匹配。

　　4.2钢筋浆锚连结技术

　　钢筋浆锚连接技术不同于传统的做法即将钢筋捆在一起进行力的传递，而是将搭接的钢筋之间拉开一定距离。

　　要点：（一）灌浆孔道满足相关技术要求；（二）灌浆材料同样要具有高强度，对温度变化不敏感，无收缩性；（三）钢筋间约束要符合要求。

　　4.3夹心保温外墙板

　　即通称的三明治板，具有保温、防水、防火等优良性能。我国在这方面还欠缺研究经验。

　　要点：（一）外叶墙体要与保温材料保持不粘连，保证墙板的保温性能；（二）墙板要有能力适应温度引起的热胀冷缩。

　　4.4幕墙板

　　对丰富建筑外立面有着重要作用。

　　要点：（一）对于建筑物主体结构相当于外部载荷；（二）传力具有选择性或称方向限制性，即不水平方向传递力，不垂直向下传递力；（三）幕墙板应能无约束自由运动。
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　　5新型装配式密柱体系建造流程

　　5.1制作

　　混凝土对空心外壳的制作全部都是在预制构件厂内进行的，采用的是定制的模具。主要的制作方式是以抽芯成孔的方式来进行浇筑。框架在支模的时候要预埋，混凝土的外墙在浇筑完成之后，在墙体外侧要逐步进行外墙的保温工作，因此装配式密柱结构体系可以参照混凝土叠墙的方法来完成。

　　5.2预制构件的运输

　　空心外壳在装车运输时，要以直立运输。运输的车应配备专用的运输架，装车时外饰面要朝外并用紧绳装置好，进行固定。运输墙板时，车启动比较慢。车行驶要匀速。转弯变道时要减速，以防止墙板被破坏。预制的楼梯和阳台所采用直立的运输方法则可以避免运输过程中出现碰撞。

　　5.3预制构件的组装

　　预制构件的吊装需要配备专用的起吊工具，目前应用与预制装配施工的吊装工具的形式比较多，并且形式也很新颖实用。起吊工具可以根据不同的雕件来对吊点的位置进行调整，使得其重心保持一致，可以防止在吊装过程中预制构件板块出现倾斜的情况，这样更加方便构件的预制。施工现场在吊装的过程中要对预制构件的质量和调运的距离进行综合的考虑。以重力作为主要指标，选择起重机，每层构件都应该顺序吊装。

　　5.4钢筋绑扎与锚固

　　建筑的基础和楼面施工完成后，相应的部分要保持一定的预留，预留与上层密柱和钢筋保持一致，其预留的长度要求，要求满足其搭接的长度要求。上层密柱与端柱内部的钢筋笼可以进行预制，而后将其调入密柱的空腔内部，并且预留绑扎的钢筋，完成上下层的钢筋绑扎。

　　5.5预制件的固定

　　预制混凝土空心外壳吊装定位之后，需要此用能够调节高精度的固定装置来固定，该装置有调节的设备以及相关的预留组件组合在一起。实现三个高精度的调整。对设备的调节包括标高控制螺栓和可调水平的拉杆。调节螺杆高度，控制机标高，旋转水平拉杆可以对预制构件形成推拉，起到调节的作用。

　　6装配式密柱的结构体系中节点的连接

　　装配施工的过程中，节点的连接性能能够影响到整个结构的安全性能和耐久性能，装配式密柱的结构体系与混凝土连接的方式有些类似。根据混凝土结构连接的方式、抗震的规范以及相关的装配模式等等设计的规范，提出了装配密柱墙体的节点连接的操作规则。

　　6.1空心外壳的竖向连接

　　对空心外壳竖向连接的过程中，下层墙体一般都会高出正常的露面。上下层墙体可以采用企口连接，企口的宽度大约是15毫米左右，企口的缝隙和外侧所采用的都是弹性密封胶。下层墙体中与上层端密柱要保持一致，长度可以控制在500毫米左右。在预留的钢筋绑扎空内部完成对上下钢筋的搭接工作，空心的外壳在安装固定之后就可以教主混凝土，然后形成一个钢性的连接过程中。

　　6.2水平连接

　　空心外壳的预制的水平连接可以分为3种形式。“一”型，“T”型，“L”型。纵横向剪力墙在节点处的预留与原界面的钢筋时相同的，并且可以相互锚入。节点与端密柱在浇筑的过程中可以形成钢性节点。 “一”形连接，连接的节点要应用的到外墙，竖向接缝应采用弹性密封胶来进行封堵。

　　7结语

　　在实际的操作中能够证明，新型装配式密柱的结构体系在工业中的应用比较广泛，程度也比较高，每一个工程在施工过程中的进度也比较快，交叉作业是比较方便有序的，每一个工序都可以向设备安装那样对其精度进行检查，确保质量。在结构施工中所占用的场地和现场的用料还有加湿的作业比较少，这样能够明显减少了运输车辆和施工机械的噪声。在现场施工的过程中，对周围居民的干扰比较小，这样更有利于环境保护的操作，节省了大量的模板和水电消耗也达到了节能的目的。装配式密柱的结构体系的各种连接的承载能力、抗震能力和延展性都能够得到很好的保障。所形成的建筑结构的整体性也是比较好的。这种情况与混凝土的结构比较类似。装配式密柱的结构体系的构造做法有很多种，钢筋绑扎预留孔的封闭、预制外壳水平和竖向解封的防水处理等等，这些方法应用在实际的操作中都比较不错，但任然需要进一步的分析探讨。

编辑：姜立东

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