《福建省預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》編制情況的匯報(bào)分為4個(gè)部分:1.規(guī)程的編制情況;2.簡(jiǎn)要介紹全裝配式框架工法;3.介紹新型建筑工業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù);4.對(duì)試點(diǎn)期間裝配式結(jié)構(gòu)體系選擇的思考。
一、規(guī)程的編制情況
規(guī)程在編制中提出了受彎疊合構(gòu)件水平疊合面受剪承載力計(jì)算方法,強(qiáng)調(diào)了消能減震、隔震技術(shù)、BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用;對(duì)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)檢驗(yàn)要求進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理。消能減震、隔震技術(shù)、BIM技術(shù)等章節(jié)系首次列入在裝配式結(jié)構(gòu)規(guī)程。審查專家一致認(rèn)為《規(guī)程》填補(bǔ)了福建省相關(guān)領(lǐng)域的空白,具有較好的可操作性,整體水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,同意通過對(duì)《規(guī)程》送審稿的審查。
編制的基本原則:充分反映我國(guó)近年來對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行的各項(xiàng)科學(xué)研究和工程實(shí)踐的最新成果;反映當(dāng)前成熟的技術(shù)水平;努力向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏;與現(xiàn)行的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)程協(xié)調(diào)一致;對(duì)各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)、設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求均從嚴(yán);對(duì)尚需進(jìn)行進(jìn)一步研究的問題給出原則性的指導(dǎo)意見,定性不定量;與其他標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的內(nèi)容,僅引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)號(hào),不抄錄相關(guān)條款,以避免斷章取義。
規(guī)程在設(shè)計(jì)概念上有以下進(jìn)步:1.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)等同現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),計(jì)算簡(jiǎn)圖與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)基本相同;2.強(qiáng)調(diào)預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合,更注重裝配式結(jié)構(gòu)的整體性;3.在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上,可以實(shí)現(xiàn)建筑的多樣化,對(duì)建筑師的限制少;4.可適用于居住建筑和公共建筑;5.強(qiáng)調(diào)了部品的工業(yè)化。這些概念與我國(guó)上一代的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JGJ1-91相比有較大的進(jìn)步。
《規(guī)程》共16章和2個(gè)附錄,主要技術(shù)內(nèi)容包括:1.總則;2.術(shù)語和符號(hào);3.基本規(guī)定;4.材料;5.建筑設(shè)計(jì);6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本規(guī)定;7.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);8.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);9.預(yù)制外掛墻板設(shè)計(jì);10.預(yù)制混凝土構(gòu)件深化設(shè)計(jì);11..BIM技術(shù)應(yīng)用;12.構(gòu)件制作與運(yùn)輸;13.施工;14.安全技術(shù)措施;15.檢測(cè)檢驗(yàn);16.工程驗(yàn)收。涵蓋了裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、安裝以及驗(yàn)收的全過程,可以用于指導(dǎo)試點(diǎn)期間福建省裝配式建筑的工程實(shí)踐。
本規(guī)程的特色如下:1.在第6章中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)隔振、消能減震技術(shù)在裝配式的應(yīng)用,將該技術(shù)單獨(dú)編為一節(jié),為國(guó)內(nèi)首創(chuàng);2.在第7章中引進(jìn)臺(tái)灣潤(rùn)泰集團(tuán)的成熟技術(shù),在工程實(shí)踐的可操作性方面較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ1-2014有一定的進(jìn)步;3.將BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用要點(diǎn)單獨(dú)編為第11章,為國(guó)內(nèi)首創(chuàng);4.在第15章中將有關(guān)裝配式結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、檢驗(yàn)進(jìn)行了全面的梳理、匯總,單獨(dú)編列一章,方便現(xiàn)場(chǎng)使用,為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。
歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑工業(yè)化始于第二次世界大戰(zhàn)后,在50-60年的技術(shù)發(fā)展過程中形成了各具特色的建筑工業(yè)化系統(tǒng)。從技術(shù)路線上,大體可以分為偏重于干式連接的歐洲體系和偏于濕式連接美日體系。 我國(guó)的建筑工業(yè)化方興未艾,處于快速發(fā)展的初級(jí)階段,如果能引進(jìn)適合國(guó)情的先進(jìn)體系,則可以大大加快我國(guó)建筑工業(yè)化的發(fā)展速度。我們?cè)诰幹聘=ㄊ〉胤綐?biāo)準(zhǔn)時(shí)更要突出強(qiáng)調(diào)福建省的地域特點(diǎn),在推薦的通用體系的選擇上要充分考慮福建省的實(shí)際情況。
二、全裝配框架工法的介紹
本規(guī)程推薦的通用裝配式框架體系的技術(shù)來源是日本,臺(tái)灣潤(rùn)泰集團(tuán)在多年的工程實(shí)踐中,結(jié)合預(yù)制生產(chǎn)工藝的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)。采用該技術(shù)體系建造的建筑經(jīng)受了日本和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)多次地震的考驗(yàn),實(shí)踐表明具有良好的抗震性能。
預(yù)制裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)體系,采用預(yù)制柱,疊合梁、疊合板、預(yù)制樓梯等預(yù)制構(gòu)件,柱縱向鋼筋采用套筒式連接器連接,通過現(xiàn)場(chǎng)后澆鋼筋混凝土,將預(yù)制構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)連成整體的結(jié)構(gòu)體系。預(yù)制裝配整體式混凝土框架工法可以分為工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)吊裝、現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土3個(gè)環(huán)節(jié)。將由鋼筋混凝土材料組成的構(gòu)件以類似鋼結(jié)構(gòu)的組裝方式進(jìn)行施工作業(yè)。
三、新型建筑工業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)
目前,我國(guó)的新型建筑工業(yè)化處于發(fā)展的初期,裝配式結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)還沒有向社會(huì)大眾進(jìn)行充分的宣傳和說明。社會(huì)上對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)還存在著很多的誤解和顧慮,主要集中在以下幾個(gè)方面:結(jié)構(gòu)的安全性問題、結(jié)構(gòu)的耐久性問題、建筑形式的多樣性問題、裝配式結(jié)構(gòu)的成本控制問題。這些問題正是工程設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真面對(duì)并加以解決的問題。
針對(duì)上述問題,本規(guī)程在編制時(shí)通過引入新型建筑工業(yè)化的5大關(guān)鍵技術(shù)來加以解決。
新型建筑工業(yè)化的5大關(guān)鍵技術(shù)是:強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的整體性、新型鋼筋連接技術(shù)、高強(qiáng)材料的應(yīng)用、BIM技術(shù)和消能減震技術(shù)。下面就逐一進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。
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對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)來說,整體性是確保結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵性能,我們現(xiàn)在推行的新型建筑工業(yè)化與之前的大板住宅完全不同。新型的裝配式建筑強(qiáng)調(diào)“等同現(xiàn)澆”的概念。規(guī)程推薦的節(jié)點(diǎn)做法均經(jīng)過了足尺對(duì)比試驗(yàn)加以驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果證明:按照規(guī)程規(guī)定的計(jì)算、構(gòu)造要求建造的房屋性能略好于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆房屋。這個(gè)結(jié)論是經(jīng)過實(shí)際的震害考驗(yàn)的。而且規(guī)程對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)的接縫處理特別予以強(qiáng)調(diào),針對(duì)不同的部位采用不同的接縫處理措施,這些措施充分考慮了實(shí)際執(zhí)行的可行性,又充分保證了接縫處的性能。
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在鋼筋連接方面,引進(jìn)了在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)使用多年的鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是可以在看不見鋼筋的情況下將鋼筋可靠的連接起來,而且性能特別穩(wěn)定可靠。這項(xiàng)技術(shù)是1968年美國(guó)檀香山大學(xué)教授美籍華人余占疏博士發(fā)明的。這項(xiàng)技術(shù)在20世紀(jì)60年代末就應(yīng)用于工程實(shí)踐了,日本企業(yè)在1970年代引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)并進(jìn)行了改進(jìn)?,F(xiàn)在該項(xiàng)專利技術(shù)已經(jīng)過了專利保護(hù)期,可以無償?shù)氖褂谩?/DIV>
?。ㄈ└粽鹋c消能減震
對(duì)于一般的抗震結(jié)構(gòu),為保證在遭受不可預(yù)見的強(qiáng)烈地震時(shí),結(jié)構(gòu)不致產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞和倒塌,其抗震設(shè)計(jì)原則是允許結(jié)構(gòu)中部分次要構(gòu)件產(chǎn)生一定的塑性變形,利用主體結(jié)構(gòu)的延性和塑性變形來耗散地震輸入能量,防止結(jié)構(gòu)倒塌。這種結(jié)構(gòu)抗震理念和設(shè)計(jì)方法完全依靠結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的強(qiáng)度和塑性變形能力來抵抗地震作用,是所謂的“硬抗”地震的方法。
對(duì)于消能減震結(jié)構(gòu),采用的是減震控制的設(shè)計(jì)思想。通過附加的消能減震裝置使得主結(jié)構(gòu)承受的地震作用顯著減小,從而達(dá)到控制結(jié)構(gòu)地震反應(yīng),降低主結(jié)構(gòu)損傷程度的目的。減震控制技術(shù)主要包括消能減震、隔震減震、質(zhì)量調(diào)諧減震和主動(dòng)控制減震。消能減震結(jié)構(gòu)具有以下的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):(1)消能減震結(jié)構(gòu)更為安全;(2)消能減震在某些情況下可能更經(jīng)濟(jì)且性能更優(yōu)越。
消能減震結(jié)構(gòu)在美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛的應(yīng)用,并經(jīng)受了高烈度地震的考驗(yàn)。大量的工程實(shí)踐證明了消能減震技術(shù)路線的可靠性和先進(jìn)性。消能構(gòu)件均采用工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝的形式,與裝配式結(jié)構(gòu)在建造模式上完全契合;裝配式結(jié)構(gòu)在安裝精度上的控制要求,使得消能構(gòu)件的安裝難度必然低于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。消能減震技術(shù)與混凝土預(yù)制裝配式技術(shù)相結(jié)合的高層建筑體系,可以較好地滿足我國(guó)當(dāng)前的社會(huì)需求,有助于實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的目標(biāo)。
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BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的信息化工具,通過參數(shù)模型整合項(xiàng)目的相關(guān)信息,在項(xiàng)目策劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞,使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì),為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面可發(fā)揮重要作用。
新一代裝配式建筑的技術(shù)路線強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與建造是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要整體設(shè)計(jì)的思想。對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu),建設(shè)、設(shè)計(jì)、制作、施工各單位在方案階段就需要進(jìn)行協(xié)同工作,共同對(duì)建筑平面和立面根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化原則進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行論證,共同進(jìn)行整體策劃,提出最佳方案。在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、裝修等各設(shè)計(jì)專業(yè)間也應(yīng)更加密切地進(jìn)行配合。
BIM技術(shù)的快速發(fā)展為新一代裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。BIM技術(shù)可以大大提升專業(yè)間、單位間的協(xié)同水平,減少差錯(cuò),提高效率。BIM技術(shù)是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵性技術(shù)。裝配式建筑項(xiàng)目參與各方應(yīng)正確理解BIM的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,提高BIM應(yīng)用的技術(shù)水平。
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裝配式結(jié)構(gòu)可以很好地適應(yīng)建筑造型多樣化的要求,悉尼歌劇院是全球知名的地標(biāo)性建筑,美麗的貝殼形造型給大家留下了美好的印象。體育場(chǎng)館建筑也是房屋建筑中建筑難度較大的一類,由于建筑功能的要求,使得看臺(tái)需滿足視線設(shè)計(jì)的要求,如采用現(xiàn)澆工法,模板的一次性攤銷大,建造成本居高不下。日本的體育場(chǎng)館絕大多數(shù)采用預(yù)制裝配工法建造,很好地平衡了建造質(zhì)量和造價(jià)。
四、對(duì)試點(diǎn)期間結(jié)構(gòu)體系選擇的思考
(一)對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的思考
裝配式結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)受力體系上與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)并無不同,也可以分為框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在我國(guó)的其他省份也進(jìn)行了多年的推廣實(shí)踐,建成了相當(dāng)數(shù)量的工程,取得了不少的成績(jī)。裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻體間的接縫數(shù)量多且構(gòu)造復(fù)雜,接縫的構(gòu)造措施及施工質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)整體的抗震性能影響較大,使得裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能很難完全等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。如何可靠、經(jīng)濟(jì)地處理好裝配式剪力墻的接縫,仍是一個(gè)需要繼續(xù)研究的課題。世界各地對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)較少。
我國(guó)近年來,對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究工作,但由于福建省內(nèi)裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)尚缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),本規(guī)程對(duì)于該結(jié)構(gòu)體系適用高度適當(dāng)從嚴(yán)。
(二)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的思考
鋼結(jié)構(gòu)具有材料強(qiáng)度高,自重輕等特點(diǎn),是新型建筑工業(yè)化的重要組成部分。目前國(guó)內(nèi)也有多個(gè)廠家進(jìn)行了鋼結(jié)構(gòu)住宅系統(tǒng)的研發(fā),例如長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大可建,浙江杭蕭鋼構(gòu)等企業(yè)推出了自行研發(fā)的專用體系。
鋼結(jié)構(gòu)具有自身的技術(shù)特點(diǎn):由于鋼結(jié)構(gòu)在高溫條件下會(huì)發(fā)生軟化,對(duì)于耐火性的要求與通常的混凝土結(jié)構(gòu)有很大的差別;此外在室外或半室外條件下鋼結(jié)構(gòu)的耐久性也是很難保證的;鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于建造人員的產(chǎn)業(yè)化要求也明顯高過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);由于鋼結(jié)構(gòu)材料用量少的特點(diǎn),使得結(jié)構(gòu)的冗余度較小,如果結(jié)構(gòu)的耐久性和建造水平不能保持較高的水準(zhǔn),對(duì)建筑的安全性是很不利的。
建議在建筑工業(yè)化試點(diǎn)期間,對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅要采取“標(biāo)準(zhǔn)先行,穩(wěn)步推進(jìn)”的策略,避免一哄而上。
龍巖市建筑業(yè)協(xié)會(huì)摘錄
2018年6月4日