裝配式混凝土結構設計要點及關鍵施工技術與驗收標準.ppt

1、裝配式混凝土結構設計要點及 關鍵施工技術與驗收標準介紹 中國建筑科學研究院 建筑工業(yè)化研究中心 田春雨 2017.2,2,規(guī)程及圖集介紹 設計要點 總結,裝配式混凝土結構設計要點,3,裝配式混凝土結構有關技術標準,4,充分分析研究市場需求，做有用的標準 包含主要裝配式結構體系（不僅是剪力墻大板） 不片面強調全預制裝配，提高結構性能/抗震性能 結構設計上主要依靠現(xiàn)有規(guī)范體系及設計技術 針對低層、多層建筑，提出專門規(guī)定和要求 補充、強化建筑設計、加工制作、安裝、工程驗收 必須安全可靠，力爭技術先進、經(jīng)濟合理,JGJ1-2014 裝配式混凝土結構技術規(guī)程,2002年立項，2008年開始編制，2012

2、年審查，2013年報批2014年發(fā)行,5,二、設計要點 1、基本規(guī)定 2、連接設計 3、樓蓋及樓梯設計 4、框架結構設計 5、剪力墻結構設計,6,基本規(guī)定,方案階段各專業(yè)的協(xié)同 建筑及結構設計原則：標準化、模數(shù)化，少規(guī)格、多組合；結構整體性、耐久性、高強高性能材料應用；合理的預制拆分； 抗震設防標準 深化設計要求,7,基本規(guī)定,適用高度,8,基本規(guī)定,高寬比,對結構剛度、整體穩(wěn)定、承載力和經(jīng)濟合理性的宏觀限制以外，對于裝配式混凝土結構，更重要的是提高結構的抗傾覆能力，減小結構底部在側向力作用下出現(xiàn)拉力的可能性，避免墻板水平接縫在受剪的同時受拉,9,基本規(guī)定,抗震等級,10,連接設計,PC構件之

3、間,干式連接：通過預埋件焊接或螺栓連接、擱置、銷栓等方式,濕式連接：鋼筋連接、后澆混凝土或灌漿結合為整體,干式連接：節(jié)點構造應符合計算簡圖要求；按實際內力驗算螺栓、焊縫、鋼板截面、牛腿或挑耳企口彎剪、銷栓受剪、局部承壓等承載力。 參考： 鋼結構設計規(guī)范 混凝土結構設計規(guī)范 PCI Design handbook Chapter 6 fib Bulletin 74 Planning and design handbook on precast building struetures chapter 5,11,連接設計,濕式連接傳力途徑： 壓力：后澆混凝土、灌漿料或座漿材料直接傳遞； 拉力：連接鋼

4、筋傳遞； 剪力：結合面混凝土的粘結強度、鍵槽或者粗糙面、鋼筋的摩擦抗剪作用、 銷栓抗剪作用承擔； 彎矩：連接鋼筋抗拉及后澆混凝土、灌漿料或座漿材料抗壓；,設計思路： 拉、壓、彎承載力計算同混凝土構件，滿足構造要求時無需計算； 剪力：結合面直剪單獨進行計算，并確定鍵槽及抗剪鋼筋數(shù)量；,12,連接設計,強接縫，弱構件,13,連接設計,鋼筋連接：套筒灌漿連接，機械連接，焊接，搭接等,鋼筋套筒灌漿連接應用技術規(guī)程,鋼筋機械連接通用技術規(guī)程,混凝土結構設計規(guī)范,14,連接設計,鋼筋連接：漿錨搭接連接,14,15,連接設計,鋼筋錨固,15,連接設計,預制板頂面：粗糙面，凹凸深度4mm 預制梁頂面：粗糙面，

5、凹凸深度6mm 端面：鍵槽（計算確定），宜同時設粗糙面，凹凸深度6mm 預制柱底：鍵槽（考慮灌漿排氣），宜同時設粗面，凹凸深度6mm 柱頂：粗糙面，凹凸深度6mm 預制墻頂?shù)酌妫捍植诿?，凹凸深?mm 側面：粗糙面，凹凸深度6mm。也可設鍵槽,粗糙面的面積不宜小于結合面的80%,構件結合面：,預制樓梯,清水面，帶防滑條，欄桿預埋件，兩端簡支,樓蓋體系,鋼筋桁架疊合樓板，可做單向、雙向板,19,框架結構設計,總體思路：裝配整體式框架結構，等同現(xiàn)澆，與現(xiàn)澆混凝土框架結構整體分析及構件設計方法相同,承載力計算：疊合梁拼縫、預制柱拼縫的抗剪承載力計算,構件構造要求：疊合梁、預制柱構造要求,節(jié)點構造要求

6、：主次梁節(jié)點、疊合梁拼接節(jié)點、梁柱節(jié)點構造要求,裝配形式：以預制柱、疊合梁、疊合樓板、現(xiàn)澆節(jié)點構成，梁柱以一維構件為主，方便制作及安裝。柱縱筋連接采用灌漿套筒連接。,20,框架結構設計,一般規(guī)定,合理的結構方案及高寬比 拉力對接縫抗剪很不利，影響整體性,21,框架結構設計,承載力設計,疊合梁截面、預制或現(xiàn)澆柱截面、節(jié)點區(qū)承載力設計均按照混凝土結構設計規(guī)范的規(guī)定進行。,接縫的剪力設計值按構件端部剪力設計值，扣除支座 區(qū)域； 按6.5.1 條符合接縫受剪承載力是否滿足要求,本規(guī)程僅給出：梁端拼縫的受剪承載力計算公式； 柱底拼縫的受剪承載力計算公式；,22,框架結構設計,承載力設計,穿過結合面的鋼筋

7、銷栓抗剪作用,鍵槽抗剪作用,后澆層混凝土抗剪作用,鍵槽構造按6.5.5條,23,框架結構設計,節(jié)點設計要點： 1.柱鋼筋集中角部布置，柱截面不宜??； 2.梁配筋率適宜，盡量單排布筋； 3.幾個方向梁下部鋼筋避讓：水平彎折，豎向彎折，兩個方向梁高區(qū)別,彎折角度1:6 4.梁鋼筋彎折或避讓造成局部保護層過厚，需避免削弱承載力，并附加構造筋控制裂縫及保護層脫落,構造要求,24,剪力墻結構設計,總體思路：裝配整體式剪力墻結構，與現(xiàn)澆混凝土剪力墻結構整體分析及構件設計方法相同，主要用于高層建筑。,承載力計算：預制墻板水平拼縫的抗剪承載力計算,構件構造要求：預制墻板構造要求,節(jié)點構造要求：預制墻板豎向拼縫

8、、水平拼縫、水平圈梁、連梁節(jié)點等構造要求,裝配形式：以預制墻板、后澆邊緣構件、后澆連接段、疊合樓板。墻板水平拼縫豎向鋼筋連接采用灌漿套筒連接、漿錨搭接連接等。,25,剪力墻結構設計,一般規(guī)定,26,剪力墻結構設計,一般規(guī)定,高規(guī)7.1.8條適當加嚴,外掛墻板設計,外墻掛板均為非承重板，不協(xié)助主體結構承載，僅承受自身分擔的荷載和地震作用；適應主體結構變形要求 線連接和點連接的選擇 點連接變形模式的選擇（平移，轉動，固定）,總結,結構布置考慮裝配化的要求，不要先按現(xiàn)澆設計，再拆分 考慮綜合因素、合理選擇技術方案 烈度、氣候條件，使用功能 預制率要求 生產(chǎn)能力，施工安裝水平 以現(xiàn)有規(guī)程、圖集中技術體

9、系及做法為主 對各種結構體系及連接做法，要因地、因人制宜選用 新型體系及做法要有較完整的研究及論證資料、設計方法。 重視節(jié)點連接構造,總結,比傳統(tǒng)設計多出來的工作量 結構設計與生產(chǎn)、施工密切配合，多看現(xiàn)場 充分考慮施工因素（吊裝、運輸） 重視深化設計（構件、支撐等施工驗算）,引言 預制構件結構性能檢驗 預制構件結合面處理 預制構件吊運 臨時固定措施 鋼筋套筒灌漿連接技術 后澆區(qū)鋼筋安裝 全過程施工驗算 裝配式結構工程驗收,裝配式混凝土結構關鍵施工技術與驗收標準,引言,裝配式混凝土結構的設計也需要符合現(xiàn)行國家標準混凝土結構設計規(guī)范GB 50010等有關規(guī)定，確保結構安全、適用和經(jīng)濟，但也要考慮易

10、施工性。,混凝土結構：以混凝土為主制成的結構，包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構。 （GB 50010）,混凝土結構：以混凝土為主制成的結構，包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構，按施工方法可分為現(xiàn)澆混凝土結構和裝配式混凝土結構。（GB 50666、GB50204）,裝配式混凝土結構：由預制混凝土構件通過各種可靠的連接方式裝配而成的混凝土結構。（JGJ 1）,關鍵：預制混凝土構件 可靠的連接方式,最新的建筑業(yè)企業(yè)資質標準已于2015年1月1日正式施行，新標準中取消了混凝土預制構件專業(yè)企業(yè)資質 規(guī)范規(guī)定的“專業(yè)企業(yè)生產(chǎn)”指與總承包單位不同的企業(yè)法人生產(chǎn),專業(yè)企業(yè)生產(chǎn)

11、,總包單位制作,預制構件,1 預制構件結構性能檢驗,GB 50204,預制構件分類,【GB 50204/9.2.8】預制構件粗糙面的質量及鍵槽的數(shù)量應符合設計要求。 裝配整體式結構中預制構件與后澆混凝土結合的界面稱為結合面，具體可為粗糙面或設置鍵槽兩種形式 有需要時，還需要在粗糙面、鍵槽上配置抗剪或抗拉鋼筋等以確保結構連接構造的整體性設計要求,2 預制構件的結合面處理,GB 50204,2 預制構件的結合面處理,結合面,規(guī)程JGJ 1第6.5.5條：預制構件與后澆混凝土、灌漿料、坐漿材料的結合面應設置粗糙面、鍵槽。,粗糙面的面積不宜小于結合面的80%，預制板的粗糙面凹凸深度不應小于4 mm，預

12、制梁端、預制柱端、預制墻端的粗糙面凹凸深度不應小于6mm 。,鍵槽,露骨料粗糙面,拉毛粗糙面,鑿毛粗糙面,刻花粗糙面,3 預制構件吊運,預埋吊件（HPB300吊環(huán)和專用預埋吊件）,規(guī)范GB 50666給出了預埋吊件的施工安全系數(shù)要求。專用預埋吊件構造比較復雜，實際承載力計算缺少相關公式可依據(jù)，需要通過試驗加以確定。但是，目前我國缺乏專用預埋吊件性能檢驗的試驗標準。因此，應用專用預埋吊件時，應嚴格遵守產(chǎn)品應用技術手冊的要求。,3 預制構件吊運,4個算3個一定安全嗎？,【GB 50204/9.3.1】臨時固定措施的安裝質量應符合施工方案的要求 臨時固定措施應按混凝土結構工程施工規(guī)范GB 50666

13、的有關規(guī)定進行施工驗算，并形成施工方案 “臨時固定措施”作用同模板支架，但考慮其重要性，本條定為主控項目 預制構件安裝就位后應及時采取臨時固定措施，并可通過臨時支撐對構件的水平位置和垂直度進行微調,4 臨時固定措施,GB 50204,4 臨時固定措施,預制構件安裝過程中應根據(jù)水準點和軸線校正位置，安裝就位后應及時采取臨時固定措施。預制構件與吊具的分離應在校準定位及臨時固定措施安裝完成后進行。臨時固定措施的拆除應在裝配式結構能達到后續(xù)施工承載要求后進行。 采用臨時支撐時，應符合下列規(guī)定： 每個預制構件的臨時支撐不宜少于2道； 對預制柱、墻板的上部斜撐，其支撐點距離底部的距離不宜小于高度的2/3，

14、且不應小于高度的1/2； 構件安裝就位后，可通過臨時支撐對構件的位置和垂直度進行微調。,GB 50666,【GB 50204/9.3.2】鋼筋采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接時，灌漿應飽滿、密實。 【GB 50204/9.3.3】鋼筋采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接時，其連接接頭質量應符合國家現(xiàn)行相關標準的規(guī)定。,5 鋼筋套筒灌漿連接技術,鋼筋套筒灌漿連接應用技術規(guī)程JGJ 355-2015,接頭性能要求 【JGJ 355/3.2.2強條】鋼筋套筒灌漿連接接頭的抗拉強度不應小于連接鋼筋抗拉強度標準值，且破壞時應斷于接頭外鋼筋. 考慮同截面100%連接，且在框架柱中多位于箍筋加密區(qū)部位?？紤]到鋼筋可

15、靠連接的重要性，為防止混凝土構件發(fā)生不利破壞（防止可預見破壞模式） 要求斷于鋼筋，即不允許發(fā)生斷于接頭或連接鋼筋與灌漿套筒拉脫的現(xiàn)象。包括半灌漿接頭的機械連接端 接頭產(chǎn)品開發(fā)時應考慮鋼筋抗拉強度實測值為標準值1.15倍時不發(fā)生斷于接頭或連接鋼筋與灌漿套筒拉脫,5 鋼筋套筒灌漿連接技術,施工要求 【JGJ 355/6.1.1】套筒灌漿連接應采用由接頭型式檢驗確定的相匹配的灌漿套筒、灌漿料。 【JGJ 355/6.1.2】套筒灌漿連接施工應編制專項施工方案。 【JGJ 355/6.1.3】灌漿施工的操作人員應經(jīng)專業(yè)培訓合格后上崗。 【JGJ 355/6.1.4】對于首次施工，宜選擇有代表性的單元或

16、部位進行試制作、試安裝、試灌漿。 【JGJ 355/6.1.5】施工現(xiàn)場灌漿料宜存儲在室內，并應采取防雨、防潮、防曬措施。,5 鋼筋套筒灌漿連接技術,驗收要求工藝檢驗 【JGJ 355/7.0.5】灌漿施工前，應對不同鋼筋生產(chǎn)企業(yè)的進場鋼筋進行接頭工藝檢驗；施工過程中，當更換鋼筋生產(chǎn)企業(yè)、或同生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的鋼筋外形尺寸與已完成工藝檢驗的鋼筋有較大差異時，應再次進行工藝檢驗。 灌漿套筒埋入預制構件時，工藝檢驗應在預制構件生產(chǎn)前進行；當現(xiàn)場灌漿施工單位與工藝檢驗時的灌漿單位不同，灌漿前應再次進行工藝檢驗； 工藝檢驗應模擬施工條件制作接頭試件，并應按接頭提供單位提供的施工操作要求進行； 每種規(guī)格鋼筋

17、應制作3個對中套筒灌漿連接接頭，并應檢查灌漿質量,5 鋼筋套筒灌漿連接技術,驗收要求套筒進場力學性能檢驗 【JGJ 355/7.0.6強條】灌漿套筒進廠（場）時，應抽取灌漿套筒并采用與之匹配的灌漿料制作對中連接接頭試件，并進行抗拉強度檢驗，檢驗結果均應符合本規(guī)程第3.2.2條的有關規(guī)定。 抗拉強度檢驗接頭試件應模擬施工條件并按施工方案制作。 接頭試件應在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28d。 接頭試件的抗拉強度試驗應采用零到破壞或零到連接鋼筋抗拉荷載標準值1.15倍的一次加載制度，并應符合現(xiàn)行行業(yè)標準鋼筋機械連接技術規(guī)程JGJ107的有關規(guī)定 本條檢驗可與第7.0.5條規(guī)定的工藝檢驗合并進行，工藝檢驗合格

18、后可免除此批灌漿套筒的接頭抽檢。,5 鋼筋套筒灌漿連接技術,6 后澆區(qū)鋼筋安裝,雙向板整體式接縫（后澆帶）,板底縱筋彎折錨固,6 后澆區(qū)鋼筋安裝,雙向板整體式接縫（后澆帶）,6 后澆區(qū)鋼筋安裝,雙向板整體式接縫（密拼）,JGJ 1-2015第6.6.5條的條文說明：當后澆層厚度較大（大于75mm），且設置有鋼筋桁架并配置足夠數(shù)量的接縫鋼筋時，分離式接縫可承受足夠大的彎矩和剪力，此時也可將其作為整體式拼縫。,6 后澆區(qū)鋼筋安裝,預制墻與后澆邊緣暗柱連接,區(qū)分“附加連接鋼筋”和“邊緣構件箍筋”； 附加連接鋼筋能否計入邊緣構件體積配箍率？,墻身水平鋼筋 附加水平連接鋼筋 邊緣構件箍筋 邊緣構件豎向縱

19、筋,6 后澆區(qū)鋼筋安裝,梁的臨時支撐,梁的縱向鋼筋,梁的箍筋,梁端結合面,柱的縱向鋼筋,柱的箍筋,有外飾面如何處理？,頂層端節(jié)點，構造能否滿足GB 50010的要求？,連接節(jié)點示例,框架節(jié)點,7 全過程施工驗算,關鍵施工環(huán)節(jié)： 施加預應力 脫模起吊 廠內吊運 廠內運輸 廠內堆放,構件制作,運輸與堆放,安裝與連接,關鍵施工環(huán)節(jié)： 裝卸 運輸 堆放,關鍵施工環(huán)節(jié)： 場內翻轉 場內堆放 吊裝 臨時支撐 后澆混凝土,規(guī)范GB 50666第9.2.1條 裝配式混凝土結構施工前，應根據(jù)設計要求和施工方案進行必要的施工驗算。,驗算對象,驗算工況,荷載取值,驗算要求,預制構件 臨時支撐 預埋吊件,構件制作 吊

20、運、運輸 安裝與連接,等效荷載 風荷載 施工活荷載,預制構件：控制標準荷載組合下混凝土應力或鋼筋應力 臨時支撐與預埋吊件：安全系數(shù)法,驗算對象,驗算工況,荷載取值,驗算對象,驗算工況,驗算要求,荷載取值,驗算對象,驗算工況,7 全過程施工驗算,7 全過程施工驗算,裝配式結構正式施工前，宜選擇有代表性的單元或部分進行試制作、試安裝。,驗證模具的可靠性、構件生產(chǎn)方式的可操作性、施工方案的可行性、施工安全措施的有效性,當施工單位第一次從事某種類型的裝配式結構施工或結構型式比較復雜時，為保證預制構件制作、運輸、裝配等施工過程的可靠，施工前應針對重點過程進行試制作和試安裝。,試制作、試安裝,裝配式結構作

21、為一個分項進行驗收 分項工程的驗收包括預制構件進場、預制構件安裝以及裝配式結構特有的鋼筋連接和構件連接等內容 裝配式結構現(xiàn)場施工中的鋼筋綁扎、混凝土澆筑等內容，應分別納入鋼筋、混凝土、預應力等分項工程進行驗收 對于以預制構件裝配為主的單層工業(yè)廠房，其混凝土子分部工程僅由一個裝配式分項工程組成,8 裝配式結構施工質量驗收,預制構件進場的驗收文件 質量證明文件包括產(chǎn)品合格證明書、混凝土強度檢驗報告及其他重要檢驗報告 可以（需要）做結構性能檢驗的，應有檢驗報告 沒有做結構性能檢驗的 進場時的質量證明文件宜增加構件制作過程檢查文件，如鋼筋隱蔽工程驗收記錄、預應力筋張拉記錄等 施工單位或監(jiān)理單位代表駐廠監(jiān)督時，此時構件進場的質量證明文件應經(jīng)監(jiān)督代表確認 無駐廠監(jiān)督時，應有相應的實體檢驗報告,8 裝配式結構施工質