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中国二十二冶装配式剪力墙结构墙体连接技术研发应用与推广


随着国内建筑节能技术的发展及绿色施工技术要求的提高,建筑行业做为高能耗行业,已被列为PM2.5重点监管行业。国内建筑业正面临一次以节能环保为目的的技术性革命,住宅产业化技术正是在这次革命中被各地政府强制推进,得到快速发展。



国内剪力墙结构多用于高层建筑,一直被认为广为熟知。然而,装配式剪力墙结构是在剪力墙结构工业化的基础上衍生而来,应用范围十分广泛。装配式剪力墙结构体系的关键技术是竖向连接技术,如何选择能够满足结构要求、易于操作、便于检查和施工的连接方法是制约装配式剪力墙结构发展的瓶颈。中国二十二冶自2011年起,一直致力于装配式剪力墙结构墙体连接技术的研发与应用工作。


  如何解决这一瓶颈?技术人员首先从四个方面做了调查和研究。一是连接方式:目前国内主要有灌浆套筒连接、浆锚搭接连接等连接方式;二是施工方法:注浆机械和专业人员缺乏;三是操作效果和检查方面:注浆连接完成后,钢筋的质量无法直观检查,只能靠过程控制,一旦发现问题无法进行有效处理;四是构件制作情况:每道墙连接钢筋较多,预留钢筋位置和套筒的定位控制较为复杂。


  针对调研后发现的问题,技术人员又通过对套筒连接方式的试验,开发了第一代搭接连接+套筒连接的装配式剪力墙结构连接体系。第一代连接技术在墙板底部预留多个后浇区域,后浇区域钢筋采用搭接连接,每个区域设有一个圆孔与构件顶部贯通,用以灌注混凝土。后浇区域两端的墙板底部预留灌浆套筒与楼板预留钢筋连接。施工过程中,技术人员又发现此连接技术由于套筒数量较多,底部后浇区域相继增多,生产和安装较为繁琐。面对这个问题,技术人员在符合施工规范的前提下听取现场施工工人建议,对墙板底部设计进行改进,产生了第二代连接技术。


  第二代连接技术将以前多个后浇区融为一体,支腿变成一边一个,但是两端支腿部分还是采用灌浆套筒。通过实验,相对于第一代连接技术,尽管构件制作更简单、浇筑振捣更容易,但通过实验发现,钢筋浆锚连接在施工过程中工序繁琐,灌浆料能否灌满连接腔无法检测,可能出现套筒未灌满的情况。


  针对以上问题,技术人员在原有成果的基础上研发出了第三代无灌浆的全搭接连接方式。第三代连接技术就是底部预留后浇区域保持搭接连接的同时,将墙板底部两端的灌浆套筒取消,墙板顶端仅留设一个注浆孔,从而达到节约套筒、便捷安装、提高施工效率的目的。此连接方式最大的特点就是没有灌浆套筒,后浇区域的混凝土密实度在拆模后肉眼即可检验。相比较于其他连接技术,更安全、更节约、更便捷。由于不使用套筒,也不需要预留搭接连接孔,节约了灌浆套筒、灌浆料等材料的消耗,降低了成本,提高了施工效率。


  中国建筑科学研究院对中国二十二冶自主研发的连接技术进行连接力学结构性能检测,试验结构表明此连接技术与现浇剪力墙试件在极限承载力、延性、耗能以及破坏模式等指标均保持一致,技术安全可靠,并于2013年5月23日邀请行业相关专家对“装配式剪力墙结构墙体连接技术”进行了论证。与会专家谈到,此项技术一是解决了现在困扰装配式混凝土剪力墙结构连接质量检查难的问题,使得复杂的问题简单化,质量控制更为直观、可靠;二是从根本上规避了因大量使用灌浆套筒造成的成本增加问题,施工周转材料可大量减少,并可实现工具化、高周转化利用,符合国家绿色建筑节能环保的要求。


  截至目前,装配式剪力墙结构墙体连接技术已在多个示范工程进行了广泛应用,积累了大量的施工经验。其中包括浭阳五区一期9号楼和10号楼工程,两栋楼均为装配式混凝土剪力墙结构,是河北省首个装配式混凝土住宅工程。9号楼总建筑面积9629.88平方米,10号楼总建筑面积8366.12平方米。两栋楼的外墙、内墙、楼板、楼梯全部采用预制混凝土构件,属于全装配住宅楼。从实体工程来说,浭阳五区一期9号楼和10号楼采用中国二十二冶自主研发的第二代连接技术,节省灌浆套筒45000个,灌浆料50吨,一层3个单元1000平方米的安装进度可控制在四天一层,比通常使用的套筒连接方式方法工期可节约五分之一,尤为重要的是质量检查更为直观、可控、放心,而且还直接节约成本200多万元。


  另一项工程是2017年3月开工,正在建设的浭阳锦园装配式住宅小区工程。此项工程是国内首个综合应用装配式混凝土和装配式钢结构新技术的绿色样板工程,同时被国家住建部列为科技示范工程、河北省建筑业新技术应用示范工程、河北省建设科技示范工程。此项工程总建筑面积169913.08平方米,所有楼栋的楼板、楼梯等水平构件均采用预制,其中4号楼为装配式钢结构楼,建筑的核心筒区域采用中国二十二冶第三代连接技术。此连接技术独有的特点,在工程中发挥了重要作用。


  从长远来看,发展住宅产业化是降低建筑能耗的重要途径。根据初步统计,采用工业化生产方式,混凝土、钢材得到有效节约,废钢筋和跑漏混凝土的损耗率大幅下降;养护用蒸汽,水循环利用,整个施工过程中用水量大大减少;由于预制构件表面光滑平整,不再需要抹灰装饰,节省了大量的建筑砂浆;由于采用装配式施工减少了脚手架和模板用量,用电量也随之减少。总之,住宅施工过程中的节能降耗十分明显。


  相信,装配式建筑通过技术不断创新和集成化、智能化的不断推进,定能成为绿色建筑发展变革史上的常青树。

中国装配式建筑产业联盟——专家智囊团

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