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装配式建筑节点连接及施工质量控制

2019-10-16 09:14 来源:质量控制论文 人参与在线咨询

摘要:随着建筑行业施工技术的不断发展,装配式结构建筑开始越来越多的出现于现代建筑工程中,装配式建筑在我国的发展应用时间较短,因此在节点连接方面仍然存在着一定的不足与问题。本文对装配式建筑的各种节点连接方式进行了分析,并在此基础上从构件设计、生产运输以及现场施工三个环节入手,对可靠、便于施工的装配式建筑构件节点连接方法及其施工质量控制措施展开了统筹研究,希望能够对装配式建筑的发展应用起到一定帮助。

关键词:装配式建筑;节点连接;施工质量

0引言

装配式建筑通常是指将建筑整体结构分为多个部件,在前期将部件预制好后直接在工地上进行装配的建筑,可分为砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板升层建筑等几种不同的类型,是一种新型的现代建筑。与其他类型结构的建筑相比,装配式建筑在施工方面具有着现场施工量少、节能环保、生产效率高、设计施工一体化等特点,能够给建筑施工带来很多的帮助,但对于节点连接方面也同样有着比较高的要求,因此对于装配式建筑节点连接方法与施工质量控制措施的研究是分必要且具有现实意义的。

1装配式建筑的常见节点连接方式

1.1装配式建筑的连接节点

装配式建筑的连接节点有很多,不同预制构件在连接时存在着不同的要求,其连接方式也是完全不同的,从功能作用的角度来看,连接节点可分为结构性节点与非结构性节点两种,其中结构性节点是指主结构部件之间的节点,包括柱-柱连接节点、梁-柱连接节点、主-次连接节点几种,而非结构性连接节点则是指主结构部件与墙构件之间的连接节点,包括点挂式连接节点、线挂式节点、点线结合式节点等。

1.2湿连接方式

1.2.1灌浆套筒连接

灌浆套筒连接是装配式建筑节点连接施工中最为常用的湿连接方式之一,主要是将需要连接的带肋钢筋共同插入到套筒之中,并用专用灌浆料进行分析填充,以实现钢筋与套筒、钢筋与钢筋、部件与部件间的紧密连接。与其他连接方式相比,灌浆套筒连接的施工技术非常成熟、适用范围较广、有效提升节点受力性能,在大直径钢筋的节点连接施工中能够起到出非常好的效果,但也同样存在着施工技术难度与成本高、工艺流程复杂、质量检测不够精准等问题,在推广应用中往往会受到较大的限制。从原理上来看,用于连接的套筒内部通常都会存在凹凸部分,在钢筋从两端分别插入后,两根钢筋并不会直接接触,但随着灌浆的注入与硬化,具有无收微缩膨胀特性的灌浆材料就会将钢筋与套筒牢固连接起来,成为一个完整的整体,无论是套筒密实度、连接可靠性还是抗拉性能、抗压性能,都能够达到装配式建筑节点连接施工的要求。需要被连接的钢筋从端部处插入,灌浆机从灌浆口的一端注入高强度的灌浆材料,灌浆料是有无收缩微膨胀的性能,所以在灌浆料硬化后,钢筋和套筒被紧紧结合为一个整体,正是由于灌浆料的性质,确保了套筒内部的密实性,在套筒的约束下,钢筋也被粘接的很牢固,所以这种连接方式有很高的抗拉抗压和连接的可靠性。

1.2.2浆锚搭接连接

浆锚搭接连接不仅是装配式建筑节点湿连接方式中的一种,同时也是钢筋竖向连接方式之一,主要是将钢筋插入到预埋好的波纹管中,之后再将灌浆料灌入波纹管中,实现钢筋与波纹管之间的连接,以起到锚固钢筋的作用。与其他连接方式相比,浆锚搭接连接的机械性能稳定、灌浆方式更加灵活,十分适合括剪力墙、框架柱、挂板灯等构件的连接,同时,该连接方式还具有着多重界面,包括钢筋与灌浆料界面、锚固材料与波纹管界面、波纹管与原构件混凝土界面等,波能够有效提高灌浆料对钢筋的锚固力,保证钢筋连接的牢固性。

1.3干连接方式

1.3.1螺栓连接

螺栓连接属于机械连接方式中的一种,在装配式建筑节点连接施工中同样比较常见,该连接方法需要在不同连接构件的边缘处分别设置螺栓孔与安装手孔,之后再用螺栓穿过螺栓孔将不同部件牢固连接起来,因此与其他连接方式相比,螺栓连接在节点连接施工中操作会更加简单,施工周期也会更短。但需要注意的是,由于螺栓的连接承载能力相对差,因此部件间的连接键很容易受外力影响而破坏。目前工程中的实际应用已经大大减少,通常仅在适装配式混凝土框架结构、装配式混凝土剪力墙结构以及外挂墙板与主体结构的连接中应用。

1.3.2预应力连接

预应力连接是指在设计阶段对装配式建筑所有可能的拉应力进行评估,之后在通过设计调整来将这些拉应力转化拉应力,这样一来,所有建筑构件的接触面之间都会产生不同的压应力,而在这些压应力的影响下,不同建筑构件自然也就能够紧密的压在一起。与其他节点连接方式相比,预应力连接不仅改变了当前湿法连接各处节点的构造做法,同时还减少了实际施工的工程量,在地面装配式建筑的结构设计中,能够对节点现浇、楼板叠合现浇等湿式连接起到非常好的替代作用。

2装配式建筑节点连接的常见质量问题

2.1设计阶段问题

2.1.1专业协同性问题

与传统的现浇筑混凝土建筑相比,装配式建筑虽然在现场施工方面要更加简单、高效,但其设计难度也同样更高,建筑结构、部件的设计工作不仅要经过技术策划、方案设计、施工图设计、深化设计等多个环节,同时还要对结构、水暖、电气、给排水等多个专业的建设情况与建筑需求进行综合考虑,任何一个部件的设计问题,都可能会对建筑质量、功能性造成影响,甚至是使整个装配式建筑的施工无法进行下去。因此在装配式建筑的设计工作中,设计人员很容易因未能充分考虑各专业设计要求而出现细节上的设计失误,从而对不同部件间的节点连接造成影响。

2.1.2设计全面性问题

在传统的现浇筑混凝土结构建筑的建设过程中,建筑设计与施工常常是完全独立的,即便是设计方与施工方未能进行太多的沟通,在勘察资料准确、设计方案合理、现场施工规范的情况下,也不会对建筑质量造成大的影响,而在装配式建筑的施工中,设计、生产、施工间的联系却要更加密切,对于设计方来说,一旦未能对生产、施工阶段的问题进行充分考虑,那么建筑质量就很有可能出现各种质量安全隐患。例如在建筑构件尺寸的设计上,如果未能充分考虑到施工方的运输吊装能力,很有可能出现因构件尺寸过大而无法运输、吊装,或是在运输吊装时出现碰撞损坏的问题;而在构件的拆分上,如果设计方没有对结构较为复杂、生产要求较高的构件进行合理拆分,在生产水平有限的情况下,构件同样容易出现质量问题。

2.1.3接缝渗漏问题

缝隙渗水问题一直以来都是建筑工程建设施工的重要问题,尤其是对装配式建筑来说,由于建筑是由多个构件组装起来,各种细微的缝隙会比较多,因此在建筑设计阶段,如果未能对这一问题给予重点关注,那么很可能使建筑出现渗漏水的问题。

2.2生产阶段问题

2.2.1生产质量问题

对于装配式建筑工程来说,预制构件的质量是十分关键的,而从目前来看,由于国内装配式建筑发展时间不长,预制构件的生产水平相差较大,因此预制构件的生产质量问题仍然是比较普遍的。一方面,预制构件的尺寸都有着十分严格的设计要求,尺寸误差也非常小,对于很多生产水平较低的企业来说,一旦未能将构件尺寸控制在规定误差范围内,那么在构件安装后,整个建筑结构都会受到很大的影响[1]。另一方面,预制构件的材料、形状、大小十分多样,生产工艺也比较复杂,在制作过程中,如果因工作人员失误、设备质量等原因而出现捣振不足、跑漏浆严重等问题,构件在制成后,也同样会存在缺棱掉角、棱角不直、麻面、掉皮、蜂窝、孔洞等各种各样的缺陷。

2.2.2运输吊装问题

预制构件的尺寸大小差距较大,对于一些跨度较大的构建来说,由于其本身运输、吊装难度较大,运输、吊装过程中又很容易受到自身重力、外部压力、碰撞、振动等诸多因素的影响,因此在进行运输吊装时,很容易出现板面裂缝、断裂或是构件挤压变形的情况。

2.2.3成品保护问题

装配式建筑的构件非常之多,施工周期又比较短,因此在生产阶段,很多都是在施工现场进行流水作业,预制构件在生产处之后,往往长时间堆放在一处而得不到有效保护,在预制构件成品缺乏保护的情况下,构件很容易出现损坏。预制板堆放处,如果为做好铺垫,那么一旦预制板受到积水浸泡或雨水冲刷,就很容易出现板面翘曲变形的问题。

2.3施工阶段问题

2.3.1安装尺寸问题

在设计阶段,装配式建筑所有部分的设计都是建立在各构件紧密连接这一基础上进行的,然而在实际施工中,由于人工操作很容易出现失误,而构件接触面的平整度也可能存在一定差异,因此在安装时,如果存在吊装机械故障、放线位置不准确等问题,构件的安装位置、安装尺寸与设计要求就会出现较大误差。

2.3.2灌浆质量问题

灌浆材料是装配式建筑节点湿式连接的重要材料,同时也是实现钢筋与套筒、波纹管等连接载体间有效连接的关键所在,其本身的质量与节点连接施工的质量有着直接的关系[2]。例如,在节点连接施工中,如果灌浆材料的强度不足,在套筒(或其他连接载体)中的灌浆凝固后,构件间的连接牢固性仍然无法满足设计要求,构件一旦因连接不牢固而出现松动等情况,整个建筑的质量安全都会收到影响。另外,在连接过程中,主筋进入不足、灌浆不饱满等情况也同样可能会影响到钢筋与套筒间的连接牢固性。

3装配式建筑的可靠节点连接方法

3.1柱-柱连接

在装配式建筑中,预制柱之间的连接与建筑结构抗震性能、抗倒塌能力密切相关,为实现预制柱之间的有效连接,提高建筑抗震性能,我们通常可以采用节点受力性能较高的灌浆套筒连接方式来对其进行节点连接施工。在实际施工中,由于预制柱主要为上下形式连接,因此施工人员需要先将灌浆套筒预埋在上方预制柱的柱底,同时保证上方预制柱的钢筋位于灌浆套筒内,之后则可以将下方预制柱的钢筋伸出,根据锚固长度与拼缝宽度进行预留。待开始安装后,先对下方预制柱的钢筋进行固定,之后找准上方预制柱的位置,将其伸入到灌浆套筒中,并调整钢筋位置,确定调整完毕后直接进行灌浆作业即可[3]。

3.2梁-柱连接

预制梁与预制柱之间的连接会影响到装配式建筑的承载能力、结构刚度、抗争性能等多方面因素,连接形式也比较多样,因此在实际施工中,应选择适用范围较广的湿连接方式进行节点连接施工。在实际施工中,施工方需要先对预制梁底部的钢筋连接方式进行观察,之后再据此选择具体的连接方式,如预制梁底筋锚固连接、附加钢筋搭接连接等等。例如,当预制梁与预制柱间设计距离较小时,就可以将预制梁底部的纵向钢筋深入到节点核心区域,之后在对钢筋上端进行弯曲处理后,再进行锚固,这样一来既保证了钢筋锚固质量,同时也大大减小了锚固长度。

3.3主-次梁连接

预制主梁与预制次梁通常都用于承受楼板荷载,因此为提高连接节点的承载性能,主次梁的连接通常都是以预整浇式、搁置式等连接形式为主,具体连接形式需要根据实际情况而定[4]。例如,在施工时间较为紧张的情况下,可以采用搁置式连接形式,在次梁端部设置突出的台阶或钢板,而在主梁连接端部的对应位置,则应设置一个小型缺口,在连接时,直接将次梁端部的凸出处搁置在主梁预留的缺口上即可,这样既能够形成铰接节点,也可以有效减少湿接施工,缩短施工时间。

4装配式建筑节点连接施工的质量控制措施

4.1设计阶段

针对装配式建筑节点连接施工的各方面问题,设计方在设计阶段还需从以下几方面入手对节点连接施工质量进行控制:第一,装配式建筑的设计要求较多、设计难度较高,在设计过程中,设计人员必须要对设计、施工、生产等各个阶段的实际情况进行充分考虑,并组织水暖、电气等各专业的专业人员展开协同设计,以保证设计方案的全面性与合理性。第二,预制构件在生产、运输过程中很容易出现质量问题,因此在构件设计阶段,必须要尽量降低构件跨度以及复杂程度。第三,为解决接缝渗漏问题,设计人员可以将墙板接缝设计为内高外低的企口状,之后在墙板内部设置减压空腔,并在墙板下方设置垫片,这样一来,墙板构件间能够紧密连接在一起,接触面间的缝隙也会大大减小,即便有水经过毛细孔,也不进入到室内。

4.2生产阶段

在装配式建筑预制构件的生产阶段,同样需要采取多种质量控制措施。首先,在生产之前,必须要对水泥、钢筋、砂石等预制构件的主要生产材料进行质量检验,确保其各项质量参数都能够符合构件生产要求,如钢筋抗拉性能、水泥强度等。同时,还要检查各个构件的生产模具,检查过程中除了要保证模具的强度、刚度、整体稳定性、固定牢固性、紧密性、垂直度等参数,同时还要确保模具尺寸大小与构件设计要求间的误差在规定误差范围内[5]。其次,在运输吊装阶段,必须要严格按照国家、行业的相关规定进行操作,例如在吊装预制构件时,需要对塔式起重机的起重高度进行控制,通常情况下机械得起重高度应等于装配式建筑高度、安全吊装高度、预制构件最大高度以及索具高度之和。最后,在预制构件生产完毕后,还需做好成品保护工作,不仅要根据预制构件的材料特性选择合适的堆放场所,同时还要利用现场废旧材料来制作框架柱、楼梯踏步、垫木等简单的保护措施,以免构件受外界影响而出现损坏。

4.3施工阶段

施工阶段一直以来都是装配式建筑节点连接施工质量控制研究的重要领域,而从相关研究结果来看,施工阶段的节点连接施工质量控制措施也同样是非常多的。第一,在安装预制楼梯板时,不可直接将楼梯板放置在安装位置,而是要在上方先调整方向、角度,之后缓慢放下,以免楼梯板在震动下出现折损,在放下后,还要对楼梯板的位置进行微调,确定位置准确后方可进行焊接固定。第二,在预制构件安装之前,需要利用测垂传感尺等专业仪器对构件的边线位置进行测量复核,确保平面、标高、垂直度等参数的误差均在允许误差范围内,以免在安装时出现过大误差[6]。第三,在安装过程中,预制构件落位后不要直接进行固定,而是要通过调斜支撑等方式进行临时固定,之后对其安装尺寸进行测量,如安装尺寸与设计要求不符,则应根据水准点、轴线及时进行校正调整。第四,如采用湿式连接,施工前必须要对灌注材料的强度、流动性等进行试验检测,确定其质量性能参数合格后方可进行灌注作业。

5结束语

总而言之,装配式建筑作为新型结构建筑,其节点连接方式非常之多,节点连接施工中的问题也比较多样,因此我们必须要从设计、生产、施工等多个阶段入手,对节点连接施工存在的质量问题进行全面、深入的分析,并在此基础上逐步探索出合适的节点连接方法,并对各种施工质量控制措施进行应用。

参考文献:

[1]朱张峰,郭正兴,汤磊.预应力混凝土叠合板受力性能分析[J].世界地震工程,2015,04:280-284.

[2]郭正兴.新型预制装配混凝土结构规模推广应用的思考[J].施工技术,2014,01:17-22.

[3]薛伟辰,古徐莉,胡翔,等.螺栓连接装配整体式混凝土剪力墙低周反复试验研究[J].土木工程学报,2014,S2:221-226.

作者:李惠 单位:湖南软件职业学院

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