裝配式建筑鋼筋連接施工技術(shù)研究

裝配式建筑鋼筋連接施工技術(shù)研究

從施工過程來看，安裝車間必須首先在預(yù)制廠完成混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)，并通過車輛將構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，然后使用安裝設(shè)備完成安裝。在拼裝過程中，為了將獨(dú)立的混凝土構(gòu)件牢固連接成為整體式建筑，需要使用大量的鋼筋進(jìn)行連接。而傳統(tǒng)的綁扎連接、機(jī)械連接或者焊接等形式，均存在一定的局限性，如焊接效率低，綁扎連接只適用于直徑20mm以下的鋼筋。現(xiàn)階段，裝配式建筑大多選擇約束漿錨或套筒灌漿的形式連接，在應(yīng)用這些鋼筋連接新技術(shù)時(shí)，須嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)范并掌握連接操作要點(diǎn)，對(duì)提高裝配式建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性有積極的作用。1鋼筋連接是用整體式混凝土結(jié)構(gòu)的形式1.1波紋管自行導(dǎo)率連接技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件時(shí)，為了方便鋼筋連接，會(huì)提前預(yù)留螺旋狀的孔。在現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)，將連接鋼筋插入預(yù)留孔內(nèi)，在鋼筋與預(yù)留孔的縫隙之中，采用壓力注漿的方式注入適量的水泥漿，待泥漿完全硬結(jié)后可取得連接、加固效果。在應(yīng)用這一連接技術(shù)時(shí)，預(yù)留孔的深度、錨桿（鋼筋）的直徑、注漿材料的強(qiáng)度等，都是影響鋼筋連接效果的重要因素。近年來，有研究人員用波紋管代替預(yù)留孔進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，在保證錨固長(zhǎng)度、錨桿直徑等無關(guān)變量一致的情況下，使用波紋管的構(gòu)件連接效果明顯優(yōu)于預(yù)留孔?；诓y管的約束，漿錨連接雖然加固效果更好，但是也有一定的局限性，如，不適合在剪力墻上使用。1.2產(chǎn)品的選擇作為目前國(guó)際上通用的一種裝配整體式建筑鋼筋連接方法，套筒灌漿的工藝流程和技術(shù)規(guī)范已經(jīng)較為成熟。從技術(shù)應(yīng)用效果來看，具有鋼筋搭接操作簡(jiǎn)便、不受外界環(huán)境影響、施工期間不易產(chǎn)生噪聲或污染等諸多優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)主要有2個(gè)。(1）套筒的選擇。早期主要以日本的NMB套筒為主，從2003年國(guó)產(chǎn)GDPS低合金鋼高強(qiáng)無縫套筒開始生產(chǎn)后，由于其性能更好、造價(jià)更低，逐漸在國(guó)內(nèi)裝配式建筑中得到推廣使用。(2）灌漿材料的選擇。選擇微膨脹、高強(qiáng)度灌漿材料，主要組分為水泥、細(xì)骨料以及適量的膨脹劑、減水劑，按照特定比例配合而成，28d抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于50MPa。套筒固定并密封之后，灌注漿液，硬結(jié)后在套筒內(nèi)形成鋼混結(jié)構(gòu)，其整體穩(wěn)定性、抗拉力等都會(huì)得到明顯提升，保障裝配式構(gòu)件連接牢固。2裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在國(guó)家及行業(yè)積極推廣裝配式建筑的背景下，配套的技術(shù)體系也在日益完善。就鋼筋連接技術(shù)而言，國(guó)內(nèi)許多省市相繼出臺(tái)了技術(shù)規(guī)程，如山東省DB37/T5018—2014《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》，北京市DB11/1003—2013《裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。這些技術(shù)規(guī)范中，對(duì)約束漿錨連接和套筒灌漿搭接的具體要求均有不同程度的說明，為技術(shù)的實(shí)踐和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。2.1灌漿材料性能要求灌漿材料的泌水率、流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度等是影響鋼筋連接效果的關(guān)鍵指標(biāo)。不同的技術(shù)規(guī)程中對(duì)這些具體指標(biāo)也作出了明確的說明。例如，在灌漿材料的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)中，參照GB/T50448—2015《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定，7d抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于40MPa,28d抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于600MPa。在灌漿材料的流動(dòng)度指標(biāo)中，參照GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，初始值不得低于180mm,30min后不得低于140mm。在實(shí)際的工程中，由于選擇的成孔方式不同（預(yù)留孔或波紋管），鋼筋的搭接長(zhǎng)度不同以及基于成本因素也會(huì)對(duì)灌漿材料的性能指標(biāo)產(chǎn)生影響。2.2相鄰本構(gòu)模型的比較在套筒灌漿搭接技術(shù)體系中，不同地區(qū)的技術(shù)規(guī)程對(duì)于套筒材料的選用和漿液的配比等大體相同，但是在相鄰套筒、鋼筋的間隔距離方面，不同地區(qū)的計(jì)算方式和具體要求存在明顯差異（表1）。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于高層裝配整體式建筑，應(yīng)盡量保持套筒凈距、鋼筋間距取較大值，對(duì)提高灌漿加固效果有積極作用。3顯著成果的應(yīng)用近幾年，我國(guó)許多公司在探索裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系方面取得了顯著成果，并且通過工程實(shí)踐證明了這些技術(shù)成果的實(shí)用性。目前知名度較高的有江蘇南通的NPC技術(shù)體系、黑龍江宇輝集團(tuán)技術(shù)體系等，選取其中的3種技術(shù)體系做簡(jiǎn)要介紹。3.1水平子系統(tǒng)的安裝該技術(shù)體系是南通建筑工程總承包公司與浙江大學(xué)、天津大學(xué)等多所知名高校合作研究，提出的1種適合我國(guó)裝配式建筑行業(yè)環(huán)境的技術(shù)體系，使用NPC技術(shù)體系的裝配式建筑的抗震等級(jí)最低為S7。對(duì)于垂直方向上的混凝土預(yù)制件，選擇NPC漿錨插筋的方式進(jìn)行連接、加固。首先在上層樓板的底部預(yù)留波紋管，深度控制在樓板厚度的60%～80%，直徑控制在50mm，使波紋管盡量靠近建筑外墻一側(cè)。然后將鋼筋伸入波紋管內(nèi)，使用高強(qiáng)度的水泥基料作為灌漿材料。鋼筋連接部位示意如圖1所示。3.2pc技術(shù)體系萬科從2005年開始，在借鑒了日本、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)等產(chǎn)業(yè)化住宅的相關(guān)技術(shù)后，與多所高校聯(lián)合成立了裝配式建筑技術(shù)研發(fā)中心。從成立至今，相繼在灌漿套筒材料研發(fā)、預(yù)制構(gòu)建拼裝技術(shù)研究等領(lǐng)域取得了突破性成果。在裝配式混凝土構(gòu)建的鋼筋連接方面，形成了2種特色技術(shù)。(1)PC技術(shù)體系，主要面向預(yù)制裝配式建筑的非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，如樓板、陽臺(tái)、疊合板等。對(duì)于這類自重較輕、受力較小的構(gòu)件，采用“鋼筋插銷”的方式將預(yù)制構(gòu)件連接起來，在連接點(diǎn)上再澆筑混凝土，起到雙重加固效果。這種連接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約人工成本，大幅縮短了工程周期。(2)PCF技術(shù)體系，主要應(yīng)用于剪力墻等承重構(gòu)件中，采用套筒灌漿搭接。其體系在垂直方向上的柱上焊接套筒，并在套筒下方采用角鋼與柱形成三角形支撐，然后在套筒內(nèi)連接鋼筋、灌注漿材，使上、下混凝土構(gòu)件牢固拼裝形成整體。3.3u形鋼筋節(jié)點(diǎn)連接該技術(shù)體系是南京大地建設(shè)集團(tuán)在借鑒了日本預(yù)應(yīng)力預(yù)制框剪結(jié)構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)一些高層裝配式建筑結(jié)構(gòu)，2007年研發(fā)成的1種新型技術(shù)體系。在預(yù)制廠生產(chǎn)鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)，使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)讓構(gòu)件的截面高度盡可能處于較小水平，這樣在現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)，預(yù)制構(gòu)件的跨中撓度相應(yīng)減小，適用于一些大跨度建筑。SCOPE技術(shù)體系“U形鋼筋節(jié)點(diǎn)連接”技術(shù)，適用于建筑的梁、柱、板等部位的節(jié)點(diǎn)連接，其構(gòu)造如圖2所示。其在梁板相接位置，將預(yù)留的鋼絞線插入灌漿槽后，先將鋼絞線固定，然后澆筑泥漿。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后利用鋼絞線與U形鋼筋連接，使構(gòu)件得到加固。目前該技術(shù)體系在高層、大跨度建筑中應(yīng)用效果良好。4混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋連接方式在推廣和使用預(yù)制裝配式建筑過程中，要選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法將混凝土