混凝土結構預製構件取代模板體系工藝方案的製作方法

2023-04-23 20:33:22

一、
技術領域：
本工藝方案是針對建築施工領域提出的。二、
背景技術：
：目前在科技大發展和國力顯著增強的背景下，北京市政府提出了建築結構走工廠化生產的發展方向，筆者也深感到建築結構施工工藝方面目前還相對比較粗放，改進的潛力比較大。例如，民用建築混凝土結構作為一種全社會應用最為廣泛的結構型式，目前幾乎全部採用現場支模板現澆的生產工藝，而且大多採用木模板，採用滿堂紅鋼管腳手架支撐體系，這種施工方式比較費工費時，佔用空間大，更主要的是要消耗大量木材，這點與國家的綠色發展戰略是相悖的，因此，筆者經過思考，提出了本「混凝土結構預製構件取代模板體系工藝方案」，如能實現，對建築結構工廠化生產、大量節約木材和提高施工效率等多方面均會產生較大影響。三、技術實現要素：本工藝方案分三個部分，包含兩個相關方面的內容，說明如下。第一部：剪力牆結構預製牆板取代模板體系工藝方案剪力牆結構預製牆板取代模板體系工藝方案的基本思路是：保留一般位於剪力牆交叉節點和自由端的「暗柱」部分仍採用現澆方式施工，因該部分一般鋼筋比較密集且構造複雜，不適合預製，更主要的是該部分為剪力牆結構的主要受力部位，若該部分完全現澆就能夠保證結構的整體性要求；另外位於牆體下部樓板處的「鋼筋錨固區」部分也採用現澆方式施工，只不過該部分在設計上需要採取特殊加強措施(加強措施具體見相應方案圖)。上述之外剩餘大部分剪力牆均可以採用本「預製構件取代模板工藝方案」施工。方案的具體構思是：將剪力牆設計成由兩片預製牆板夾現澆混凝土芯體所組成，即將每道牆體沿厚度方向「切分」成三片，其中兩片預製牆板位於牆體兩側，即構成牆體結構的組成部分，又充當中間現澆夾芯體的模板，整道牆體由三片牆疊合而成。考慮到切分後預製牆板較單薄，方案在預製牆板的背面增加了「鋼背肋」，以保證運輸、吊裝和混凝土澆築過程中預製牆板不受到破壞。方案要求在預製牆板的四周甩出錨固和連接鋼筋頭，最後將預製牆板在打現澆混凝土前「鑲嵌」在現澆體的中部隨現澆體澆築形成一體即告完成。該部分的具體工藝設計詳見說明書附圖的「圖1」和「圖2」。方案存在疊合牆的預製構件與現澆混凝土芯體間的粘接力一般達不到整澆的效果這一問題，對此如何處理或理論分析後需不需要處理須作出回答，理論上講，同種材料的同向彈性模量是一致的，在作用力方向一致的條件下應能協同工作，而剪力牆結構所承受的水平剪力在同一時間內方向總是保持一致的。關於粘接力問題本方案提出以下處理方案來保證疊合牆的整體性不弱於甚至強於整澆牆體。處理方案1：對於樓層數在12層及以下的小高層剪力牆建築，其結構多為構造配置，有相當大的「保守係數」，其預製構件與現澆混凝土芯體的粘接的可靠性按以下方法處理：1、在預製構件運往現場前結合面的表面剔鑿必須規範到位，即將表面浮漿徹底剔除乾淨，又不得擾動石子，此點工廠化後很容易做到。2、在澆築夾芯混凝土前把握好時機，在預製構件的結合面塗刷一道界面劑，界面劑的性能應能保證結合強度達到整澆混凝土的內部水泥漿的粘接強度，同時儘可能做到經濟節約。界面劑的選擇可通過試驗方法確定，比如做出同條件預製混凝土與現澆混凝土的結合試塊，試壓時如果破壞未發生在二者的接縫處，則證明界面劑的選擇是可靠的。3、在夾芯體混凝土初凝前(儘可能早)把握好時機，通過適當二次擰緊加固預製構件的對拉螺栓，對預製與現澆混凝土接合面的水泥膠漿再施以壓應力，使預製件與現澆部分的粘接效果更好。4、模板對拉螺栓留在混凝土內作為拉結筋(本方案對拉螺栓間距設計為600mm，由3節組成，廢料很少，詳見方案圖)。處理方案2：模板對拉螺栓留在混凝土體內部分可以設計成螺栓型式，通過適當緊螺栓給予疊合牆以預應力，從而做到「強制」三片牆共同工作。方案3：對於高層、超高層剪力牆結構，為了保證疊合牆整體性的絕對可靠，至少可以在建築物的下部若干層，對其夾芯體採用特種混凝土澆築，如採用中國建築研究院研製出的用於結構加固的粘接力遠遠大於原有混凝土內部粘接力的所謂「混凝土灌漿料」等，從發展的角度看，倡導使用先進材料對整個國家經濟轉型也是有利的。關於疊合牆三片厚度的「切分」，本方案做如下考慮(單位：mm)：設計牆厚180以下180-300300——400400以上預製牆板厚度整體預製6080100夾芯體厚度060——180140——240200以上上述牆體厚度切分考慮因素之一是儘量減輕預製牆板的重量，以方便工地吊裝，二是考慮到較厚的牆體一般配筋相應較粗，預製牆板需相應加厚。第二部分：樓板結構預製板取代模板體系工藝方案一樓板結構的預製板取代模板體系工藝方案一的基本構思是將樓板切分成由上下兩片疊合而成，位於 下部的一片設計成預製板並取代通常採用的現澆板木模板，其上進行上片現澆板施工。預製板厚度取為60mm，其底部設鋼背肋，鋼背肋的作用即保證預製板運輸、安裝及澆築現澆混凝土過程中不受到破壞，又可完全取代全現澆板的水平龍骨體系，而預製板及其鋼背肋的支撐則藉助於在樓板下部已施工完畢的剪力牆上設置鋼牛腿來實現(通過計算，該種處理對已完工剪力牆造成的壓力很小，完全可以忽略)。考慮到起拱的要求，方案在鋼背肋的下玄加設了施加預拉力的螺絲杆。關於樓板採用「疊合板」結構的可靠性，早已有成熟的結構計算理論和施工實踐，沒有任何疑問，此不再贅述。樓板結構預製板取代模板體系工藝方案一詳見說明書附圖的「圖3」和「圖4」。第三部分：樓板結構預製板取代模板體系工藝方案二第三部分實際上是對第二部分的補充，區別是二者使用的樓板跨度不同，詳見後文敘述。樓板結構預製板取代模板體系工藝方案二詳見說明書附圖的「圖5」和「圖6」。四、
發明內容的必要技術說明1、關於樓板預製板取代模板體系方案，考慮到預製板鋼背肋的工具化，其中間設計成可調節長度的活動節，方案圖紙中標註尺寸代號為「kt」，出於該活節剛度不能過小的考慮，kt尺寸的最大值不應超過2m，如希望大調，則應對整個鋼背肋體系進行設計調整。關於鋼背肋中間活動節的設計處理，方案一和方案二有所不同，方案一處理比較簡潔，但隨樓板跨度變化活動節焊接角鋼需重新製作，而方案二無需重新製作，只需串螺栓孔位即可，用戶可按自己的考慮去選擇採用。本方案要求活動節的固定螺栓每端至少使用兩個。本方案將活動節的固定螺栓設計成單排是考慮有意讓活動節微微保留一點轉動間隙，以適應下條的要求。2、關於預製板鋼背肋中間活動節的下部設計成螺絲杆，是為了通過擰緊螺絲杆給整個鋼背肋施加起拱的預拉力，施加預拉力的大小實際操作至鋼背肋達到起拱要求高度即可，起拱要求高度應按規範規定執行。3、關於樓板預製板和牆板預製板預埋φ48帶絲扣套管，其預埋位置應當精準(當然也不必達到機械加工所要求的精度)，同時，鋼背肋上的打孔也應當精準，否則預製構件與鋼背肋的螺栓聯結將發生困難。4、預製樓板鋼背肋的φ60直螺紋套筒、預製板(包括預製牆板)預埋φ48套管和各種規格螺栓，平時必須塗機油或採取其它方式防止鏽蝕，否則易出安全問題。為達到長期周轉使用的目的，整個鋼背肋應每隔一定期限塗刷防鏽漆。5、通過計算，本方案有相當大的安全係數，出於感覺上的考慮並未將鋼背肋設計得過於單薄，但關於樓板結構預製板鋼背肋，方案一的最大淨跨度建議不超過4.5m(對於一般的民用建築，此尺寸 已足夠用了)，超過4.5m淨跨度建議採用方案二。6、本設計鋼背肋材料選用：型鋼、鋼管及鋼板：採用普通碳素鋼a3。螺栓：採用ii級鋼筋(hrb335)，或強度高於ii級鋼筋的鋼材。直螺紋套筒材料：須採用符合直螺紋套筒有關技術規範要求的特種鋼材。7、鋼背肋的構件連接除註明螺栓連接外，均採用焊接法(圖中除預製板、洞口外，其餘塗深色的線條及小三角代表焊縫)，但應保證結構的外表面平整以便於堆放，因此應普遍採用坡口焊方式，當然，能夠採用貼角焊的非主要受力焊縫也可以採用貼角焊，所有焊縫高度均不應小於5mm.。剪力牆預製牆板鋼背肋的構件連接可採用斷續焊縫，但樓板預製構件鋼背肋焊縫延長度方向必須滿焊，且保證高質量。8、支承預製樓板鋼背肋的設於剪力牆上的鋼牛腿，其大螺栓穿牆孔可以利用預製牆板的48鋼套管。9、本方案預製牆板上的φ48鋼套管設置較多是考慮到結構拉結的需要，實際應用中不必全部同預製牆板連結，但實際連結數量必須能夠保證構件運輸及吊裝過程中的絕對安全。五、關於說明書附圖本工藝方案說明書共附圖幅為a4的設計圖紙6張，其中：圖1、圖2為「剪力牆結構預製牆板取代模板體系工藝方案」設計圖紙。圖3、圖4為「樓板結構預製板取代模板體系工藝方案一」設計圖紙。圖5、圖6為「樓板結構預製板取代模板體系工藝方案二」設計圖紙。圖6內容還包括有樓板結構預製板取代模板體系工藝方案安全計算書。六、具體實施方式本方案如能得到認可，可由政府相關部門(或個人)指導具體建築設計單位、建築施工企業和預製構件廠聯合進行嘗試，至少樓板結構預製板取代模板體系工藝方案是完全可以立即應用於實際的。當前第1頁12