装配式混凝土结构设计要点及关键施工技术与验收标准介绍简课件

装配式混凝土结构设计要点及 关键施工技术与验收标准介绍 中国建筑科学研究院 建筑工业化研究中心 田春雨 2017.2,2,规程及图集介绍 设计要点 总结,装配式混凝土结构设计要点,3,装配式混凝土结构有关技术标准,4,充分分析研究市场需求，做有用的标准 包含主要装配式结构体系（不仅是剪力墙大板） 不片面强调全预制装配，提高结构性能/抗震性能 结构设计上主要依靠现有规范体系及设计技术 针对低层、多层建筑，提出专门规定和要求 补充、强化建筑设计、加工制作、安装、工程验收 必须安全可靠，力争技术先进、经济合理,JGJ1-2014 装配式混凝土结构技术规程,2002年立项，2008年开始编制，2012年审查，2013年报批2014年发行,5,二、设计要点 1、基本规定 2、连接设计 3、楼盖及楼梯设计 4、框架结构设计 5、剪力墙结构设计,6,基本规定,方案阶段各专业的协同 建筑及结构设计原则：标准化、模数化，少规格、多组合；结构整体性、耐久性、高强高性能材料应用；合理的预制拆分； 抗震设防标准 深化设计要求,9,基本规定,抗震等级,10,连接设计,PC构件之间,干式连接：通过预埋件焊接或螺栓连接、搁置、销栓等方式,湿式连接：钢筋连接、后浇混凝土或灌浆结合为整体,干式连接：节点构造应符合计算简图要求；按实际内力验算螺栓、焊缝、钢板截面、牛腿或挑耳企口弯剪、销栓受剪、局部承压等承载力。 参考： 钢结构设计规范 混凝土结构设计规范 PCI Design handbook Chapter 6 fib Bulletin 74 Planning and design handbook on precast building struetures chapter 5,11,连接设计,湿式连接传力途径： 压力：后浇混凝土、灌浆料或座浆材料直接传递； 拉力：连接钢筋传递； 剪力：结合面混凝土的粘结强度、键槽或者粗糙面、钢筋的摩擦抗剪作用、 销栓抗剪作用承担； 弯矩：连接钢筋抗拉及后浇混凝土、灌浆料或座浆材料抗压；,设计思路： 拉、压、弯承载力计算同混凝土构件，满足构造要求时无需计算； 剪力：结合面直剪单独进行计算，并确定键槽及抗剪钢筋数量；,12,连接设计,强接缝，弱构件,13,连接设计,钢筋连接：套筒灌浆连接，机械连接，焊接，搭接等,钢筋套筒灌浆连接应用技术规程,钢筋机械连接通用技术规程,混凝土结构设计规范,14,连接设计,钢筋连接：浆锚搭接连接,14,15,连接设计,钢筋锚固,15,连接设计,预制板顶面：粗糙面，凹凸深度4mm 预制梁顶面：粗糙面，凹凸深度6mm 端面：键槽（计算确定），宜同时设粗糙面，凹凸深度6mm 预制柱底：键槽（考虑灌浆排气），宜同时设粗面，凹凸深度6mm 柱顶：粗糙面，凹凸深度6mm 预制墙顶底面：粗糙面，凹凸深度6mm 侧面：粗糙面，凹凸深度6mm。也可设键槽,粗糙面的面积不宜小于结合面的80%,构件结合面：,预制楼梯,清水面，带防滑条，栏杆预埋件，两端简支,楼盖体系,钢筋桁架叠合楼板，可做单向、双向板,19,框架结构设计,总体思路：装配整体式框架结构，等同现浇，与现浇混凝土框架结构整体分析及构件设计方法相同,承载力计算：叠合梁拼缝、预制柱拼缝的抗剪承载力计算,构件构造要求：叠合梁、预制柱构造要求,节点构造要求：主次梁节点、叠合梁拼接节点、梁柱节点构造要求,装配形式：以预制柱、叠合梁、叠合楼板、现浇节点构成，梁柱以一维构件为主，方便制作及安装。柱纵筋连接采用灌浆套筒连接。,20,框架结构设计,一般规定,合理的结构方案及高宽比 拉力对接缝抗剪很不利，影响整体性,21,框架结构设计,承载力设计,叠合梁截面、预制或现浇柱截面、节点区承载力设计均按照混凝土结构设计规范的规定进行。,接缝的剪力设计值按构件端部剪力设计值，扣除支座 区域； 按6.5.1 条符合接缝受剪承载力是否满足要求,本规程仅给出：梁端拼缝的受剪承载力计算公式； 柱底拼缝的受剪承载力计算公式；,22,框架结构设计,承载力设计,穿过结合面的钢筋销栓抗剪作用,键槽抗剪作用,后浇层混凝土抗剪作用,键槽构造按6.5.5条,23,框架结构设计,节点设计要点： 1.柱钢筋集中角部布置，柱截面不宜小； 2.梁配筋率适宜，尽量单排布筋； 3.几个方向梁下部钢筋避让：水平弯折，竖向弯折，两个方向梁高区别,弯折角度1:6 4.梁钢筋弯折或避让造成局部保护层过厚，需避免削弱承载力，并附加构造筋控制裂缝及保护层脱落,构造要求,24,剪力墙结构设计,总体思路：装配整体式剪力墙结构，与现浇混凝土剪力墙结构整体分析及构件设计方法相同，主要用于高层建筑。,承载力计算：预制墙板水平拼缝的抗剪承载力计算,构件构造要求：预制墙板构造要求,节点构造要求：预制墙板竖向拼缝、水平拼缝、水平圈梁、连梁节点等构造要求,装配形式：以预制墙板、后浇边缘构件、后浇连接段、叠合楼板。墙板水平拼缝竖向钢筋连接采用灌浆套筒连接、浆锚搭接连接等。,25,剪力墙结构设计,一般规定,26,剪力墙结构设计,一般规定,高规7.1.8条适当加严,外挂墙板设计,外墙挂板均为非承重板，不协助主体结构承载，仅承受自身分担的荷载和地震作用；适应主体结构变形要求 线连接和点连接的选择 点连接变形模式的选择（平移，转动，固定）,总结,结构布置考虑装配化的要求，不要先按现浇设计，再拆分 考虑综合因素、合理选择技术方案 烈度、气候条件，使用功能 预制率要求 生产能力，施工安装水平 以现有规程、图集中技术体系及做法为主 对各种结构体系及连接做法，要因地、因人制宜选用 新型体系及做法要有较完整的研究及论证资料、设计方法。 重视节点连接构造,总结,比传统设计多出来的工作量 结构设计与生产、施工密切配合，多看现场 充分考虑施工因素（吊装、运输） 重视深化设计（构件、支撑等施工验算）,引言 预制构件结构性能检验 预制构件结合面处理 预制构件吊运 临时固定措施 钢筋套筒灌浆连接技术 后浇区钢筋安装 全过程施工验算 装配式结构工程验收,装配式混凝土结构关键施工技术与验收标准,引言,装配式混凝土结构的设计也需要符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010等有关规定，确保结构安全、适用和经济，但也要考虑易施工性。,混凝土结构：以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。 （GB 50010）,混凝土结构：以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构，按施工方法可分为现浇混凝土结构和装配式混凝土结构。（GB 50666、GB50204）,装配式混凝土结构：由预制混凝土构件通过各种可靠的连接方式装配而成的混凝土结构。（JGJ 1）,关键：预制混凝土构件 可靠的连接方式,最新的建筑业企业资质标准已于2015年1月1日正式施行，新标准中取消了混凝土预制构件专业企业资质 规范规定的“专业企业生产”指与总承包单位不同的企业法人生产,专业企业生产,总包单位制作,预制构件,1 预制构件结构性能检验,GB 50204,预制构件分类,【GB 50204/9.2.8】预制构件粗糙面的质量及键槽的数量应符合设计要求。 装配整体式结构中预制构件与后浇混凝土结合的界面称为结合面，具体可为粗糙面或设置键槽两种形式 有需要时，还需要在粗糙面、键槽上配置抗剪或抗拉钢筋等以确保结构连接构造的整体性设计要求,2 预制构件的结合面处理,GB 50204,2 预制构件的结合面处理,结合面,规程JGJ 1第6.5.5条：预制构件与后浇混凝土、灌浆料、坐浆材料的结合面应设置粗糙面、键槽。,粗糙面的面积不宜小于结合面的80%，预制板的粗糙面凹凸深度不应小于4 mm，预制梁端、预制柱端、预制墙端的粗糙面凹凸深度不应小于6mm 。,键槽,露骨料粗糙面,拉毛粗糙面,凿毛粗糙面,刻花粗糙面,3 预制构件吊运,预埋吊件（HPB300吊环和专用预埋吊件）,规范GB 50666给出了预埋吊件的施工安全系数要求。专用预埋吊件构造比较复杂，实际承载力计算缺少相关公式可依据，需要通过试验加以确定。但是，目前我国缺乏专用预埋吊件性能检验的试验标准。因此，应用专用预埋吊件时，应严格遵守产品应用技术手册的要求。,3 预制构件吊运,4个算3个一定安全吗？,【GB 50204/9.3.1】临时固定措施的安装质量应符合施工方案的要求 临时固定措施应按混凝土结构工程施工规范GB 50666的有关规定进行施工验算，并形成施工方案 “临时固定措施”作用同模板支架，但考虑其重要性，本条定为主控项目 预制构件安装就位后应及时采取临时固定措施，并可通过临时支撑对构件的水平位置和垂直度进行微调,4 临时固定措施,GB 50204,4 临时固定措施,预制构件安装过程中应根据水准点和轴线校正位置，安装就位后应及时采取临时固定措施。预制构件与吊具的分离应在校准定位及临时固定措施安装完成后进行。临时固定措施的拆除应在装配式结构能达到后续施工承载要求后进行。 采用临时支撑时，应符合下列规定： 每个预制构件的临时支撑不宜少于2道； 对预制柱、墙板的上部斜撑，其支撑点距离底部的距离不宜小于高度的2/3，且不应小于高度的1/2； 构件安装就位后，可通过临时支撑对构件的位置和垂直度进行微调。,GB 50666,【GB 50204/9.3.2】钢筋采用套筒灌浆连接或浆锚搭接连接时，灌浆应饱满、密实。 【GB 50204/9.3.3】钢筋采用套筒灌浆连接或浆锚搭接连接时，其连接接头质量应符合国家现行相关标准的规定。,5 钢筋套筒灌浆连接技术,钢筋套筒灌浆连接应用技术规程JGJ 355-2015,接头性能要求 【JGJ 355/3.2.2强条】钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度不应小于连接钢筋抗拉强度标准值，且破坏时应断于接头外钢筋. 考虑同截面100%连接，且在框架柱中多位于箍筋加密区部位。考虑到钢筋可靠连接的重要性，为防止混凝土构件发生不利破坏（防止可预见破坏模式） 要求断于钢筋，即不允许发生断于接头或连接钢筋与灌浆套筒拉脱的现象。包括半灌浆接头的机械连接端 接头产品开发时应考虑钢筋抗拉强度实测值为标准值1.15倍时不发生断于接头或连接钢筋与灌浆套筒拉脱,5 钢筋套筒灌浆连接技术,施工要求 【JGJ 355/6.1.1】套筒灌浆连接应采用由接头型式检验确定的相匹配的灌浆套筒、灌浆料。 【JGJ 355/6.1.2】套筒灌浆连接施工应编制专项施工方案。 【JGJ 355/6.1.3】灌浆施工的操作人员应经专业培训合格后上岗。 【JGJ 355/6.1.4】对于首次施工，宜选择有代表性的单元或部位进行试制作、试安装、试灌浆。 【JGJ 355/6.1.5】施工现场灌浆料宜存储在室内，并应采取防雨、防潮、防晒措施。,5 钢筋套筒灌浆连接技术,验收要求工艺检验 【JGJ 355/7.0.5】灌浆施工前，应对不同钢筋生产企业的进场钢筋进行接头工艺检验；施工过程中，当更换钢筋生产企业、或同生产企业生产的钢筋外形尺寸与已完成工艺检验的钢筋有较大差异时，应再次进行工艺检验。 灌浆套筒埋入预制构件时，工艺检验应在预制构件生产前进行；当现场灌浆施工单位与工艺检验时的灌浆单位不同，灌浆前应再次进行工艺检验； 工艺检验应模拟施工条件制作接头试件，并应按接头提供单位提供的施工操作要求进行； 每种规格钢筋应制作3个对中套筒灌浆连接接头，并应检查灌浆质量,5 钢筋套筒灌浆连接技术,验收要求套筒进场力学性能检验 【JGJ 355/7.0.6强条】灌浆套筒进厂（场）时，应抽取灌浆套筒并采用与之匹配的灌浆料制作对中连接接头试件，并进行抗拉强度检验，检验结果均应符合本规程第3.2.2条的有关规定。 抗拉强度检验接头试件应模拟施工条件并按施工方案制作。 接头试件应在标准养护条件下养护28d。 接头试件的抗拉强度试验应采用零到破坏或零到连接钢筋抗拉荷载标准值1.15倍的一次加载制度，并应符合现行行业标准钢筋机械连接技术规程JGJ107的有关规定 本条检验可与第7.0.5条规定的工艺检验合并进行，工艺检验合格后可免除此批灌浆套筒的接头抽检。,5 钢筋套筒灌浆连接技术,6 后浇区钢筋安装,双向板整体式接缝（后浇带）,板底纵筋弯折锚固,6 后浇区钢筋安装,双向板整体式接缝（后浇带）,6 后浇区钢筋安装,双向板整体式接缝（密拼）,JGJ 1-2015第6.6.5条的条文说明：当后浇层厚度较大（大于75mm），且设置有钢筋桁架并配置足够数量的接缝钢筋时，分离式接缝可承受足够大的弯矩和剪力，此时也可将其作为整体式拼缝。,6 后浇区钢筋安装,预制墙与后浇边缘暗柱连接,区分“附加连接钢筋”和“边缘构件箍筋”； 附加连接钢筋能否计入边缘构件体积配箍率？,墙身水平钢筋 附加水平连接钢筋 边缘构件箍筋 边缘构件竖向纵筋,6 后浇区钢筋安装,梁的临时支撑,梁的纵向钢筋,梁的箍筋,梁端结合面,柱的纵向钢筋,柱的箍筋,有外饰面如何处理？,顶层端节点，构造能否满足GB 50010的要求？,连接节点示例,框架节点,7 全过程施工验算,关键施工环节： 施加预应力 脱模起吊 厂内吊运 厂内运输 厂内堆放,构件制作,运输与堆放,安装与连接,关键施工环节： 装卸 运输 堆放,关键施工环节： 场内翻转 场内堆放 吊装 临时支撑 后浇混凝土,规范GB 50666第9.2.1条 装配式混凝土结构施工前，应根据设计要求和施工方案进行必要的施工验算。,验算对象,验算工况,荷载取值,验算要求,预制构件 临时支撑 预埋吊件,构件制作 吊运、运输 安装与连接,等效荷载 风荷载 施工活荷载,预制构件：控制标准荷载组合下混凝土应力或钢筋应力 临时支撑与预埋吊件：安全系数法,验算对象,验算工况,荷载取值,验算对象,验算工况,验算要求,荷载取值,验算对象,验算工况,7 全过程施工验算,7 全过程施工验算,装配式结构正式施工前，宜选择有代表性的单元或部分进行试制作、试安装。,验证模具的可靠性、构件生产方式的可操作性、施工方案的可行性、施工安全措施的有效性,当施工单位第一次从事某种类型的装配式结构施工或结构型式比较复杂时，为保证预制构件制作、运输、装配等施工过程的可靠，施工前应针对重点过程进行试制作和试安装。,试制作、试安装,装配式结构作为一个分项进行验收 分项工程的验收包括预制构件进场、预制构件安装以及装配式结构特有的钢筋连接和构件连接等内容 装配式结构现场施工中的钢筋绑扎、混凝土浇筑等内容，应分别纳入钢筋、混凝土、预应力等分项工程进行验收 对于以预制构件装配为主的单层工业厂房，其混凝土子分部工程仅由一个装配式分项工程组成,8 装配式结构施工质量验收,预制构件进场的验收文件 质量证明文件包括产品合格证明书、混凝土强度检验报告及其他重要检验报告 可以（需要）做结构性能检验的，应有检验报告 没有做结构性能检验的 进场时的质量证明文件宜增加构件制作过程检查文件，如钢筋隐蔽工程验收记录、预应力筋张拉记录等 施工单位或监理单位代表驻厂监督时，此时构件进场的质量证明文件应经监督代表确认 无驻厂监督时，应有相应的实体检验报告,8 装配式结构施工质量验收,预制构件进场的验收文件 埋入灌浆套筒的，尚应有 灌浆套筒