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装配式建筑“先进成熟适用新技术”介绍-预应力压接装配混凝土框架结构体系
日期:2022-04-06 来源:东建集团 浏览:1379次

中国建筑学会建筑产业现代化发展委员会针对企业提交的新技术成果,经征询专家意见,共推出21项先进成熟适用新技术,编辑并形成了《装配式建筑“先进成熟适用新技术”汇编(第一批)》,供各会员单位和业界企业学习借鉴与推广应用。

现分期对21项新技术做详细介绍,本期介绍的是预应力压接装配混凝土框架结构体系



预应力压接装配混凝土框架结构体系

推荐单位:中建科技集团有限公司


1. 技术内容

预应力压接装配混凝土框架结构体系(中建PPEFF体系)是指框架梁柱节点全部或主要采用预应力压接装配混凝土梁柱连接节点,且在预应力框架梁跨中部设置局部有粘结段,形成兼具竖向承载能力、抗侧能力和抗连续倒塌能力的装配式混凝土框架结构体系。简称压接装配框架。预应力压接装配混凝土梁柱连接节点是指由预制混凝土叠合梁和预制柱通过后张无粘结预应力钢绞线、梁叠合层内的梁端耗能钢筋及后浇混凝土叠合层连接在一起的具有较强抗弯能力、耗能能力和一定自复位能力的一种装配式梁柱刚接节点。
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(a)预应力压接装配混凝土梁柱连接节点

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(b)预应力压接装配混凝土框架结构


图1 预应力压接装配混凝土框架结构示意


2. 技术指标

1. 压接装配框架梁应采用后张局部有粘结预应力混凝土叠合梁。后张预应力钢绞线应位于叠合梁中预制部分截面的形心或以下,预应力钢绞线的设计有效预应力应小于0.65fptk梁后浇混凝土叠合层厚度不应小于150mm。2. 压接装配框架的楼板宜采用带后浇叠合层的预制板,楼板后浇混凝土叠合层厚度不应小于50mm。叠合梁与叠合楼板应通过后浇叠合层及连接钢筋进行可靠连接。3. 压接装配框架的框架柱可采用预制混凝土实心柱、芯部后浇混凝土预制空心柱或钢管混凝土柱。预制混凝土柱应考虑预制构件生产和安装阶段设备起吊能力的限制,宜为2~3层一节。4. 结构竖向刚度突变处的框架柱端部,抗震等级为一级、二级时可采用柱端钢筋耗能型节点;抗震等级为一级时宜采用柱端外包钢板低损伤节点。5. 压接装配框架梁柱连接节点构造应符合下列规定:(1)梁端耗能钢筋的梁中部分与柱内预埋部分应通过等强直螺纹套筒连接,连接接头应达到Ⅰ级接头要求。(2)抗震等级为一级、二级和三级的压接装配框架梁端耗能钢筋在柱外侧应设置削弱无粘结段,削弱无粘结段长度宜为200~300mm,起始端应距梁端部2~4倍钢筋直径,如图2所示。耗能钢筋削弱段的削弱面积宜为10~20%,钢筋削弱段与非削弱段应设置不小于1:4的平滑过渡,如图3所示。(3)预应力钢绞线宜直线穿过预制梁柱结合面,预应力钢绞线宜为单束且沿梁宽方向居中设置。(4)当梁柱接触面竖向抗剪承载力不满足时,应在柱上设置永久钢筋混凝土牛腿或永久钢牛腿承担梁端剪力。

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1—预制柱;2—预制梁;3—纤维高强灌浆料灌缝;4—耗能钢筋;5—钢筋连接器;6—垂直方向预应力钢绞线;7—削弱无粘段(a)梁柱中节点



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1—预制柱;2—预制梁;3—纤维高强灌浆料灌缝;4—预应力锚环;5—锚头防护;6—耗能钢筋;7—钢筋连接器;8—垂直方向预应力钢绞线;9—削弱无粘段(b)梁柱边节点图2 框架梁柱连接节点构造


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1—耗能钢筋;2—螺纹;3—无粘接削弱段图3 梁端上部钢筋削弱示意图


6. 压接装配框架梁柱接缝处的灌缝材料应采用添加镀铜钢纤维的无收缩水泥基灌浆材料。镀铜钢纤维直径宜为0.2mm,长度宜为6~14mm。镀铜钢纤维在拌合物中的体积掺量不宜小于0.5%,也不应大于1.5%。水泥基灌浆材料1d抗压强度不应小于20MPa,28d抗压强度不应小于60MPa,且不小于所连接梁的混凝土强度。


3. 技术优势

压接装配框架是统筹考虑结构整体性、安全性、建造效率和成本的一体化装配式结构体系,其布置灵活、适用性强,可以实现向钢框架一样的高效建造。由于采用柱贯通型梁柱节点,预制柱可以像钢结构一样2~3层一节预制,提高建造效率;柱与柱间的拼接位置也可以根据情况灵活选择。柱子可以采用预制混凝土柱或钢管混凝土柱。

梁采用叠合梁,其预制部分在施工现场与预制柱通过预应力钢绞线压接在一起,像钢结构摩擦型高强螺栓一样实现“干式”高效装配,同时依靠预压力来抵抗接触面的竖向剪力。充分利用叠合梁的后浇叠合层空间,实现了梁端负弯矩钢筋与柱的施工现场用直螺纹套筒“干式”高效连接。

楼盖采用叠合楼板,像钢结构一样楼盖整浇,具有结构整体性好,防水、防火和隔声性能优良,便于设备管线预埋等多项优点。叠合楼板的预制底板可采用预制预应力空心楼板、钢筋桁架叠合板、预应力钢管桁架叠合板或桁架钢楼承板等多种形式。

通过以上措施,实现了预制混凝土框架结构的“干式”高效装配,预制构件标准化程度高,最大化降低了现场湿作业量,压接装配框架结构已在我国湖北、江苏、浙江、贵州和广东五个省建成了多项3~8层的示范工程,实现了“五天两层”的高效建造。


4. 适用范围

压接装配框架可广泛适用于抗震设防烈度为6~8度区的多高层办公、商业、学校、酒店、公寓、多层仓库及工业厂房等建筑。对于地上部分带有裙房、建筑平面变化多的房屋,裙房及以下部分可采用现浇混凝土结构,裙房以上的标准楼层采用压接装配框架,以提高预制构件标准化程度。


5. 工程实例

武汉同心花苑幼儿园项目、中建科技徐州办公楼项目、湖州市建筑工业化PC构件生产基地项目、贵州息烽循环经济装配式建筑建造产业基地(一期)2#楼项目、广州白云机场三期扩建工程周边临空经济产业园区养老院项目


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