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装配式建筑PCF板连接节点建造技术研究

2024-12-27 61 上传者：管理员

摘要：对装配式建筑PCF板（预制混凝土外墙板）施工过程中的墙板荷载传递及首层就位调节技术进行工艺改进及创新，通过使用哈芬连接件将外混凝土墙板荷载有效地传递到内混凝土墙板，保证内外叶墙板可靠且有效地连接；使用顶托装置实现首层PCF板的准确安装与就位固定，有效调节首层全预制PCF板的标高，解决了底部支撑及标高调节的难题，同时也节省底部架体搭设的人力、物资；以建造过程的节点深化、节点装置创新，保证了装配式PCF板施工质量。

关键词：
哈芬连接
构造节点
装配式建筑
过渡层施工
顶托装置
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预制装配式建筑是先将整个建筑拆分成梁､板､柱､墙等受力构件,再以标准化模型､工厂化加工生产､现场装配化施工为特征,利用钢筋套筒连接､装配式预制构件墙体缝隙施工､预制混凝土夹心墙板､PCF 板(预制混凝土外墙板)区域拉结件施工等新工艺,从而实现装配式施工[1-4]｡预制装配式建筑目前已得到广泛应用,实现了工厂化集中加工､低碳环保的建造方式转型｡

同时,也出现了大量针对施工现场装配式工艺的研究,逐步形成了一套较为完善的施工方法,但是针对每个项目的不同特点,在处理细部节点时,会有不同的处理方式,尤其是现浇墙转为装配墙的过渡层施工,存在构件定位､荷载传递等多项难题待攻克[5-8]｡

本文通过PCF墙板细部节点的工艺改进,实现最优施工方法｡

1、装配式结构形式特点

顺义天竺项目预制构件分为预制混凝土夹芯保温外墙板､预制内墙板､叠合楼板､预制楼梯､预制空调板､PCF板｡预制率41%,装配率50%｡

结构形式为装配体式剪力墙结构,由现浇剪力墙和预制混凝土墙板,通过竖向现浇节点与现浇剪力墙水平连接为整体,预制混凝土墙板采用套筒灌浆连接,预制墙板间通过水平现浇带连接为整体｡地上部分结构设计装配方案:竖向结构1~2层采用PCF+全现浇混凝土结构,3层及以上各层外墙采用预制混凝土外墙板､现浇暗柱､PCF+现浇连梁等形式,内墙采用预制混凝土内墙板､现浇内墙等形式;水平构件､屋顶板采用现浇混凝土楼板,其他层楼板采用叠合楼板;空调板､楼梯均采用预制构件｡

通过装配式施工,保证了施工现场的混凝土成形质量,节约了劳动力｡

2、PCF板连接施工工艺原理

利用地下室外墙预埋高强螺栓与可调节式托撑栓接撑起预制PCF底部;预制PCF板内侧中提前预留埋件, 采用斜杆与地面预留地螺母拉结;预制PCF板两侧预留套筒,采用连接钢板进行连接[9-12]｡

3、PCF板连接施工研究方法

3.1 构件拆分

对主体结构拆分融合,形成合理的构件拆分图(图 1),考虑加工､运输､安装等过程的难度,选择合理形式进行施工｡

图1 预制结构拆分图解

在预制构件开模加工前,对钢筋排布､钢筋锚头等进行详细深化,防止在钢筋安装时发生碰撞｡深化完成后,按照图纸进行模具加工,利用专用模具进行构件生产｡采用专业设计团队解决现场施工中对于节点控制不足的问题,同时也为施工生产的快速推进创造了有利条件｡

3.2 哈芬连接件功能

住宅楼使用的预制混凝土夹心保温外墙板,由混凝土外墙板､保温层､混凝土内墙板组成｡预制混凝土夹心保温外墙板利用专用拉结件将外混凝土墙板和内混凝土墙板连接在一起[13-14]｡拉结件的性能决定了夹心保温外墙板的整体性和稳定性,哈芬夹心保温墙板拉结件的主要作用是保证夹心保温墙板的整体性,将哈芬连接件两端分别浇筑在外混凝土墙板和内混凝土墙板中,从而将外混凝土墙板荷载有效地传递到内混凝土墙板,哈芬连接件主要承受外混凝土墙板自重造成的竖向剪力,地震荷载造成的水平剪力和夹心墙板在运输和吊装过程中产生的水平剪力,也承担风荷载,保证内外叶墙板可靠且有效地连接｡连接件结构如图2所示｡

3.3 PCF板施工用顶托装置功能

PCF板施工用顶托装置见图3｡在实际施工中,固定座由钢材质的内侧板､外侧板､顶板和底板焊接而成｡每个固定座顶托装置通过预埋的2个固定螺栓进行固定,每块PCF板由2个顶托装置托持支撑｡PCF板安装完成后,还应通过调节2个调平螺杆的高度来调节托板的平整度,以实现对PCF板平整度的调节,然后通过调节斜撑来实现对PCF板垂直度的调节,确保PCF板的安装质量｡

图2 连接件示意

图3 顶托装置的结构示意

顶托装置具体安装工艺及功能实现如下所述:固定螺栓是首层地面楼板施工浇筑混凝土之前预埋的,固定螺栓朝向室外外露一部分(图4)｡首层墙体的钢筋与负一层外墙朝上外露的钢筋进行绑扎,目的是防止安装 PCF板时发生偏位现象｡然后安装顶托装置,将顶托装置穿设在预埋固定螺栓的外露部分上,通过紧固螺母将顶托装置固定在首层地面楼板的外侧上(将顶托装置穿在固定栓外露部分上后,在固定螺栓上旋拧紧固螺母, 使紧固母将顶托装置锁固在首层地面楼板的外侧上)｡再安装PCF板,通过塔吊将PCF板吊至顶托装置上, 随后借由斜撑对PCF板进行支撑,从而完成PCF板的安装｡

当PCF板安装完成后,便可进行现浇墙体工序,在首层墙体绑扎好的钢筋内､外侧上分别支设内模板､外模板(外模板支设在PCF板的下面),利用对拉螺栓将内模板与PCF板､外模板之间进行固定,然后浇筑混凝土,在PCF板内侧形成现浇墙体｡由PCF板与现浇墙体构成的建筑首层外墙形成｡当混凝土强度达标后,拆除对拉螺栓及内模板､外模板､顶托装置和斜撑,切除固定螺栓的外露部分,便完成了建筑首层外墙的施工｡

在安装PCF板之前,应根据PCF板的安装高度,对顶托装置上的2个调平螺杆的高度进行调节,从而实现托板高度的调节｡当调平螺杆的高度调整到位后,通过旋拧上锁定螺母､下锁定螺母,使上锁定螺母､下锁定螺母分别抵顶在固定座的外面､内面上,从而实现调平螺杆的高度锁定｡

PCF板的安装过程具体为:PCF板借由塔吊吊至顶托装置上后被托板托住,PCF板紧靠在首层墙体绑扎的钢筋外侧上,PCF板上自带的连接件穿过首层墙体的钢筋后与斜撑的上端连接,斜撑的下端与首层地面楼板上预埋的固定件连接,以实现斜撑对PCF板的支撑,此时塔吊即可摘钩作业｡

图4 顶托装置的使用示意

4、PCF板连接施工详细措施

4.1 工艺流程

预埋螺栓→绑扎首层墙体钢筋并安装顶托装置→墙体吊装并调平→连接预埋件与斜杠拉结→保温拉结件调整固定→两侧预埋钢板拉结→墙体内侧模板合模→墙体浇筑→拆除作业→结束[1] ｡

4.2 操作要点

1)预埋螺栓｡为保证首层PCF板的安装,需要提前在地下室外墙预留高强螺栓,确定标高,并将高强螺栓有效放置同一高度,加固牢靠后浇筑墙体｡在建筑的负一层外墙施工完后,绑扎首层地面楼板钢筋的同时进行固定螺栓的绑扎,然后浇筑混凝土形成首层地面楼板, 随即完成固定螺栓的预埋,其中固定螺栓朝向室外外露一部分[2]｡

2)安装可调顶托装置｡安装可调顶托装置完成之后,根据支撑具体位置调整PCF的板底标高,防止预防 PCF板安装完成后下沉｡将顶托装置穿设在预埋固定螺栓的外露部分上,然后通过紧固螺母将顶托装置固定在首层地面楼板的外侧上,见图5｡

3)连接预埋件与斜杆拉结｡首层钢筋绑扎完成后,通过塔吊将首层预制PCF板吊装于可调顶托装置上部,并将连接预埋件穿过钢筋空隙,再用斜杆与预埋件连接拧紧螺丝,并调整斜杆长度校正预制PCF板垂直度,见图6｡

图6 连接预埋件与斜杆拉结安装

4)保温拉结件调整固定｡预制PCF板固定并校正垂直度完成后,对预制PCF板中的针式保温拉结件调直, 确保拉结件在现浇墙体中;片式保温拉结件需在现浇内墙中,根据预留孔洞,在孔中穿HRB400直径6 mm螺纹钢筋,长度400 mm进行拉结与现浇墙体钢筋有效固定,防止脱落｡

5)两侧预埋钢板拉结｡预制PCF板吊装固定完成后,将2块相邻的PCF板上下2处预留套筒用螺栓把连接钢板连接固定;连接钢板分L型和一字型2种,转角处采用L型连接钢板,平直段处采用一字型连接钢板,连接完成后将PCF板形成整体,确保预制PCF板整体的平整度;连接完成后将连接钢板及拼缝处保温后填,粘贴防水丁基胶带,并墙体内侧合模加固完成后浇筑混凝土形成现浇墙体｡

6)拆除作业｡墙体上强度后拆除模板､顶托装置和斜撑,切除固定螺栓的外露部分,并对现浇墙体标准养护,将底部可调托撑进行拆除并周转使用｡

5、结语

1)针对预制PCF板构件中的混凝土墙板夹心保温板构造特点,利用哈芬连接件将外混凝土墙板和内混凝土墙板连接在一起,有效传递预制外墙PCF板荷载到现浇内墙,保证PCF夹心保温墙板的整体性｡

2)针对首层全预制PCF板底部支撑及标高调节的难题,引入采用可调节式托撑专利,在地下室结构外墙面轮廓线为边界条件,串联多个软件协同工作,高效完成双曲面钢塔深化设计｡加工制作过程中,采用严控支撑胎架坐标､多节段整体横拼､多箱室立拼的方式,有效提高双曲面钢塔加工质量｡施工现场采用塔吊分段安装,并进行实时监测确保了施工质量｡

多软件协同高效深化设计技术,可充分发挥各软件优势特点,操作流程明确､便捷｡多节段横拼+多箱室立拼的加工制作方式,在提高制作质量的同时减少预拼装措施,经济效益显著｡该技术尤其适用于异形双曲面钢结构工程的深化设计,可为类似工程提供借鉴｡

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