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行業(yè)資訊 | 裝配式建筑豎向結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量保證及施工工藝大全

廣東裝配式建筑分會(huì)     2018-10-31     3057

裝配式建筑非新興工藝,老祖宗的裝配式木結(jié)構(gòu)早已使用在諸多廟宇建筑,20世紀(jì)初裝配式混凝土建筑被開發(fā)出來,1960年流行于法、英、北歐、蘇聯(lián)等國(guó)家,早期結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以鉸接居多,結(jié)構(gòu)剛接系統(tǒng)自余占疏博士(Dr. Alfred A.Yee)于1960年后期發(fā)明套筒續(xù)接器(Splicesleeve)方得以使用,并首次應(yīng)用于38層樓高之裝配式建筑(阿拉莫阿納酒店,檀香山,夏威夷)的預(yù)制柱續(xù)接,此后即開創(chuàng)了豎向結(jié)構(gòu)套筒續(xù)接之篇章


接下來的半個(gè)世紀(jì)中,套筒續(xù)接器技術(shù)一直持續(xù)在美國(guó)、日本和臺(tái)灣等地區(qū)進(jìn)行改良、研發(fā)、試驗(yàn)研究及應(yīng)用,采用此技術(shù)的裝配式建筑結(jié)構(gòu)物在全球各地已經(jīng)歷了無(wú)數(shù)大小地震的考驗(yàn),而近年對(duì)套筒研究最積極與提出最多研究報(bào)告的是國(guó)內(nèi),有不少令人驚艷的成果產(chǎn)出。


套筒續(xù)接技術(shù)原理是將欲連接之兩段鋼筋插入套筒中,然后注入由水泥、細(xì)骨料與外加劑等組成的無(wú)收縮高強(qiáng)度砂漿,待灌漿料硬化后將套筒內(nèi)壁與鋼筋表面緊密的結(jié)合再一起,使應(yīng)力可以有效地傳遞。


裝配式建筑豎向結(jié)構(gòu)的連接方式,常用有『機(jī)械連接接頭』、『鋼筋倒插入套筒』、『金屬波紋管』與『鋼筋正插入套筒』等,機(jī)械連接接頭由于是干式連接,其可靠度可輕易由實(shí)驗(yàn)室印證,鋼筋倒插入套筒連接型式如下圖:


此型式之施工流程說明如下,先將底座上安裝好墊片并封模后,再把套筒內(nèi)注滿高強(qiáng)度砂漿,接下來吊裝底端留有出筋的預(yù)制柱插入接合,使多余的砂漿溢出,此種工法可確保套筒內(nèi)的高強(qiáng)度砂漿填充確實(shí),當(dāng)預(yù)制柱起吊時(shí)要注意防止鋼筋碰撞彎折與弄臟,在高樓層時(shí),其柱、梁節(jié)點(diǎn)需采機(jī)械連接或3D節(jié)點(diǎn),工藝較為復(fù)雜,故一般工藝常用于獨(dú)立基腳的基礎(chǔ)上,其結(jié)構(gòu)連接是可靠的,唯一需管控的是高強(qiáng)度砂漿的攪拌,需符合砂漿廠家攪拌的規(guī)定及檢驗(yàn),此質(zhì)量管控需由工程人員直接管理,監(jiān)理人員在旁監(jiān)管。


金屬波紋管連接,鋼筋藉由砂漿填充具備韌性的金屬波紋管的續(xù)接方式,早已被證明可以有效的傳遞拉力、壓力和剪力,且便于柱與柱、柱與基礎(chǔ)及剪力墻等節(jié)點(diǎn)的連接。


國(guó)內(nèi)外也皆有相關(guān)的規(guī)范或是標(biāo)準(zhǔn),例如:國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB-T6169-2006金屬波紋管中,對(duì)于金屬波紋管的結(jié)構(gòu)、波紋形狀、接口形式、制造材料及檢驗(yàn)規(guī)則等都有完整的說明。美國(guó)PCI Design Handbook 8TH中對(duì)于金屬波紋管的連接提出以下幾項(xiàng)建議,提供參考:


1.抗拉鋼筋之錨固長(zhǎng)度不得小于12倍鋼筋直徑。

2.鋼筋韌性的要求須滿足耐震需求

3.若在結(jié)冰的氣候下,波紋套管灌漿前須避免水進(jìn)入。

4.波紋套管壁厚不得小于0.6mm內(nèi)徑與鋼筋間隙應(yīng)大于12.7mm。

5.波紋套管強(qiáng)度不得小于連接部位之混凝土強(qiáng)度以及5000psi。

6.特殊砂漿不可含金屬成分且不可收縮。

7.波紋套管必須被鋼筋、砂漿和混凝土充分填實(shí),以免發(fā)生脆性破壞。


   

 鋼筋正插入套筒連接:


此連接方式的關(guān)鍵質(zhì)量計(jì)有:1.鋼筋出筋精度的質(zhì)量2.套筒與鋼筋連接的質(zhì)量3.柱底與樓版面底部空氣的徹底排除4.連接成框架后結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,現(xiàn)逐一說明各關(guān)鍵質(zhì)量該如何達(dá)成與管控:



1 鋼筋出筋精度的質(zhì)量管理:



鋼筋出筋精度不精確時(shí),是無(wú)法進(jìn)入套筒的,故在樓版灌漿前,鋼筋精度的管控是非常重要,工程人員需管理每個(gè)步驟與最終的精度,并記錄每個(gè)步驟的數(shù)值,無(wú)法推責(zé)給工人,在此愿將潤(rùn)泰發(fā)展出來的裝配式建筑基礎(chǔ)柱筋精準(zhǔn)定位工具及定位方法向大家說明(注1):


1.1在墊層上放樣柱邊線和中心線,精準(zhǔn)定位柱位置。


1.2根據(jù)柱邊線和柱中心線定位并固定定位底座,此底座控制鋼筋籠的底部位置。



1.3基礎(chǔ)下層板筋綁扎。


1.4將下格網(wǎng)箍固定在定位底座上,下格網(wǎng)箍的網(wǎng)格對(duì)應(yīng)插入柱筋,且柱筋頂部需多留10cm的長(zhǎng)度吸收誤差。



1.4基礎(chǔ)柱箍筋綁扎。



1.5基礎(chǔ)上層板筋綁扎。


1.6上格網(wǎng)箍按網(wǎng)格穿入對(duì)應(yīng)柱筋進(jìn)行安裝,上格網(wǎng)箍低于樓板完成面以下至少5mm。  


  

1.7取四只可調(diào)式定位套筒,分別安裝于四個(gè)角落的柱筋上,通過螺桿先調(diào)節(jié)好可調(diào)節(jié)套筒與柱筋的相對(duì)位置以確定好灌漿面高度,保證安裝面高度,然后再安裝定位板,最后再安裝其它的防灌漿污染套筒。


其中可調(diào)節(jié)套筒的止擋凸起位于定位板下方,防灌漿污染套筒的止擋凸起位于定位板上方;調(diào)整柱鋼筋籠,以定位板比對(duì)檢核柱中心線,進(jìn)入容許誤差范圍內(nèi)時(shí),則將上格網(wǎng)箍與附近之鋼筋焊牢,以防灌漿時(shí)移位,工程人員需留下灌漿前的精度記錄,隨時(shí)提供備查。



1.8完成基礎(chǔ)柱筋調(diào)整與定位故結(jié),澆筑混凝土



1.9基礎(chǔ)混凝土凝固后,柱筋出筋與上部預(yù)制柱套筒連接。樓板板面灌漿時(shí),出筋的保護(hù)是非常重要,如果不保護(hù),出筋外表沾滿混凝土又未敲除,直接進(jìn)入套筒續(xù)接,此時(shí)高強(qiáng)度續(xù)接砂漿抓到的不是鋼筋,而是鋼筋表面的 混凝土,如此續(xù)接鐵定失敗。


小結(jié),續(xù)接出筋的精度與表面潔凈是鋼筋套筒續(xù)接的必檢工作,也是關(guān)鍵質(zhì)量的查核點(diǎn)。


1.10  預(yù)留出筋精度不準(zhǔn)的探討:


1.10.1 產(chǎn)生原因?yàn)?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; word-wrap: break-word !important;">未依前述正確程序施做,未在每個(gè)步驟檢核精度。


1.10.2 套筒許容誤差過小,美、日續(xù)接套筒的容許誤差為+-10mm,而國(guó)內(nèi)套筒一般的容許誤差只有+-5mm~+-7mm,約為國(guó)外的1/2,故施工精度需較國(guó)外提高兩倍,另一解為改采用容許誤差為+-10mm套筒。


1.10.3當(dāng)發(fā)現(xiàn)工地出筋不準(zhǔn),切鋼筋絕對(duì)是錯(cuò)誤的,正確的矯正程序?yàn)樵阡摻罡康幕炷寥コ蛏?~3cm(混凝土強(qiáng)度需達(dá)可打石之強(qiáng)度),再將鋼筋以小于1:6之斜率彎至可進(jìn)入套筒的位置內(nèi),此程序繁復(fù),故最好還是將鋼筋出筋精度做準(zhǔn),一次做對(duì)。



2套筒與鋼筋連接的質(zhì)量



為確保續(xù)接套筒與砂漿質(zhì)量是合格,使用的套筒與砂漿必須通過《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JGJ355-2015》與《鋼筋連接用灌漿套筒JGT398-2012》的檢驗(yàn)試驗(yàn),取得合格證明,方得使用。

每批套筒進(jìn)貨時(shí),需立即依JGT398規(guī)定抽樣套筒并進(jìn)行試驗(yàn),以確保無(wú)不合格品。


套筒與鋼筋連接的質(zhì)量,除套筒外尚須現(xiàn)場(chǎng)正確的灌注工序,方能確保質(zhì)量; 


在此將正確的砂漿施工工序,向大家說明:


2.1 續(xù)接砂漿灌漿之施工工序套筒續(xù)接砂漿施工依其特性說明如下:


2.1.1 先檢查套筒續(xù)接砂漿是否仍在有效期間內(nèi),超過6個(gè)月上禁止使用;3~6個(gè)月需過#8號(hào)篩去除硬塊后使用。


2.1.2 續(xù)接套筒內(nèi)部以小手電筒檢查,必須以高壓空氣清潔干凈。



2.1.3 柱底四周封模,可采用砂漿或木材為之,必須確實(shí)避免漏漿。


2.1.4 徹底檢查灌漿機(jī)具是否干凈,尤其輸送軟管不應(yīng)有殘余水泥硬塊。


2.1.5 攪拌水須做氯離子檢測(cè),不能含有氯離子。


2.1.6 量測(cè)并記錄當(dāng)日天氣、氣溫、水溫、續(xù)接砂漿溫度與濕度。各家材料對(duì)溫度的敏感程度不一,但都有共同點(diǎn),就是溫度低時(shí),續(xù)接砂漿強(qiáng)度發(fā)揮慢且弱,故在15度C以下執(zhí)行套筒續(xù)接砂漿灌注時(shí),要特別留意其強(qiáng)度之發(fā)揮,當(dāng)需求接強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)時(shí),嚴(yán)禁繼續(xù)加載于預(yù)制豎向構(gòu)件上,例如版面的灌漿。


參考例:套筒續(xù)接砂漿強(qiáng)度對(duì)溫度之曲線。


日本東京鐵鋼

 



2.1.7 套筒續(xù)接砂漿用水量以產(chǎn)品之使用說明為準(zhǔn),不得任意增減用水量。 (例:潤(rùn)泰-mix每包續(xù)接砂漿用水量為3.4公升 ± 0.2公升)。


2.1.8 續(xù)接砂漿攪拌時(shí)間必須攪拌均勻后再攪拌2分鐘,且禁止使用鋁制攪拌器(鋁制攪拌器的鋁粉脫落會(huì)造成砂漿產(chǎn)生超額的膨脹率)。


2.1.9 記錄流度值、濕度與溫度檢核流度值是否滿足使用廠牌所要求的數(shù)值范圍。(例:潤(rùn)泰-mix的流度為20cm~30cm)。



2.1.10 每日均需做一組續(xù)接試體與兩組抗壓試塊,作為日后檢測(cè)所用。試體必須與現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制柱放于相同之養(yǎng)護(hù)環(huán)境,并綁扎固定牢靠不受擾動(dòng)。



2.1.11 灌漿時(shí)由底部注入,由頂部流出至圓柱狀,方能以塑料塞塞住。



2.1.12 灌漿作業(yè)之障礙處理遇有爆模必須立即處理,每支套筒內(nèi)必須充滿續(xù)接砂漿,不能有氣泡存在。若有爆模污染外墻面必須立即清洗,隔日則無(wú)法處理。如果遇有無(wú)法出漿之情形,應(yīng)立即停止灌漿作業(yè),排除無(wú)法出漿之障礙。灌漿完成后必須將工作面清潔干凈,所有施工機(jī)具也一并清洗干凈。



2.1.13 合格施工人員發(fā)證之建議


套筒續(xù)接砂漿作業(yè)于裝配式建筑的重要性就如電焊作業(yè)于鋼結(jié)構(gòu)工程,我們對(duì)電焊均要求要有焊工證照,同樣地套筒續(xù)接砂漿作業(yè)建議可以考慮發(fā)照,以利管理;在發(fā)照制度未施行前,則由工程人員嚴(yán)格依施工步驟執(zhí)行。例:日本東京鐵鋼所發(fā)證照。




3柱底與樓版面底部空氣的徹底排除



當(dāng)套筒與鋼筋續(xù)接無(wú)疑后,接著就要確保柱子底部無(wú)殘留空氣或氣泡,為確??諝獾膹氐着懦?,潤(rùn)泰在工藝上于柱底中心處增設(shè)了一支排氣管(注2),排氣管高度需高于套筒的上出漿高度。




4連接成框架后結(jié)構(gòu)的質(zhì)量:


為了確保裝配式豎向結(jié)構(gòu)灌漿套筒續(xù)接之安全,針對(duì)采用灌漿套筒之預(yù)制梁柱接頭進(jìn)行側(cè)力和軸力加載試驗(yàn),由滯回曲線結(jié)果顯示出預(yù)制結(jié)構(gòu)之性能表現(xiàn)不劣于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),實(shí)驗(yàn)對(duì)照照片如下:                          


另外,日本也對(duì)于預(yù)制柱構(gòu)造之柱腳接縫和主筋套筒續(xù)接的影響進(jìn)行側(cè)力和軸力加載試驗(yàn),亦同樣得出預(yù)制結(jié)構(gòu)不劣于現(xiàn)澆強(qiáng)度之試驗(yàn)結(jié)果。



國(guó)內(nèi)也有不少專家學(xué)者針對(duì)這種套筒灌漿連接進(jìn)行研究,例如清華大學(xué)錢稼茹教授等人(注3)利用5個(gè)剪跨比相同的剪力墻試體試驗(yàn)證明:套筒灌漿連接能夠有效傳遞豎向鋼筋的應(yīng)力,使用套筒連接的剪力墻破壞機(jī)理與現(xiàn)澆構(gòu)件基本一致。



5結(jié)語(yǔ)



裝配式豎向受力構(gòu)件連接系統(tǒng)的可靠度在這五十多年內(nèi),全球各地區(qū)有無(wú)數(shù)多個(gè)項(xiàng)目可以證明在技術(shù)上及實(shí)務(wù)上是絕對(duì)可行,亦已經(jīng)無(wú)數(shù)的地震考驗(yàn),這些高樓有達(dá)200多米的超高層,只要有明確清晰的施作流程和工地管理及責(zé)任體系,就能將質(zhì)量維持在標(biāo)準(zhǔn)上。建筑工程的現(xiàn)代化在推進(jìn)與發(fā)展過程中,初期因經(jīng)驗(yàn)不足必然會(huì)遇上些許瓶頸,在了解問題所在后,非常容易突破現(xiàn)有障礙,在技術(shù)與創(chuàng)新全面提升的同時(shí),工程人員更應(yīng)接受新工法、新觀念且同步提升管理系統(tǒng),確保工程質(zhì)量,迎向新時(shí)代的來臨。


來源:潤(rùn)鑄建筑工程



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