裝配整體式建筑免套筒超高性能混凝土新型連接技術(shù)

來源：上海建工科技創(chuàng)新平臺

在我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下，中央持續(xù)出臺政策大力推廣裝配整體式建筑，其發(fā)展已成為全社會的共識并上升為國家戰(zhàn)略。裝配整體式建筑結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵在于預(yù)制構(gòu)件間的有效連接，而現(xiàn)有的灌漿套筒連接方式存在施工要求高、檢測手段復(fù)雜、梁柱節(jié)點處鋼筋重疊沖突難以安裝、施工效率低等問題，限制了裝配式建筑技術(shù)的推廣。

免套筒超高性能混凝土新型連接技術(shù)

為此，上海建工二建集團、上海建工房產(chǎn)公司聯(lián)合上海理工大學(xué)、河南工業(yè)大學(xué)以新型預(yù)制構(gòu)件節(jié)點連接方式為研究重點，將超高性能混凝土應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件的連接，實現(xiàn)鋼筋直錨短搭接的免套筒新型高效連接技術(shù)，助力裝配整體式建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

免套筒超高性能混凝土新型連接技術(shù)

科研創(chuàng)新 技術(shù)突破

上海建工二建集團從材料、界面、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)等多個層次開展了一系列研究。

開展試驗研究

一、 黏結(jié)性能和預(yù)制構(gòu)件節(jié)點力學(xué)性能研究

研究團隊進行了超高性能混凝土中的鋼筋中心拉拔試驗，得出用于測定超高性能混凝土與高強鋼筋黏結(jié)強度的中心拉拔試件的鋼筋錨固長度為4d，而實際工程中鋼筋搭接長度為10d時，與現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的鋼筋錨固長度等效，具有足夠的安全儲備，可完全滿足承載和抗震需求。得益于超高性能混凝土的高強高韌特性，研究團隊發(fā)明了基于超高性能砼的鋼筋直錨短搭接高效連接技術(shù)，為裝配式建筑節(jié)點連接提供了一種新的方法。

免套筒超高性能混凝土新型連接技術(shù)

為進一步驗證直錨短搭接高效連接技術(shù)在結(jié)構(gòu)中的實際效果和力學(xué)表現(xiàn)，研究團隊開展了基于超高性能混凝土連接的預(yù)制梁受彎性能試驗、預(yù)制柱抗震性能試驗、裝配式框架節(jié)點抗震性能試驗等。結(jié)果顯示，鋼筋搭接長度為10d時，超高性能混凝土連接的預(yù)制構(gòu)件和預(yù)制節(jié)點已具有與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相同水平的力學(xué)性能和抗震能力。

二、 框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究

裝配式單榀框架室內(nèi)抗震性能試驗觀測了結(jié)構(gòu)塑性鉸和裂縫的發(fā)展規(guī)律、結(jié)構(gòu)承載能力、層間位移、滯回曲線、鋼筋應(yīng)變等，試驗表明，超高性能混凝土連接的裝配式框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了強柱弱梁、強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計目標(biāo)，與現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)具有同等水平的位移變形能力和耗能能力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系現(xiàn)場靜載試驗通過現(xiàn)場9級加載和3級卸載試驗，檢驗預(yù)制現(xiàn)澆整體梁、板構(gòu)件的豎向變形和受力性能，觀測顯示，結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載下的變形能夠很好地滿足適用性和安全性檢驗要求。

單榀框架室內(nèi)抗震性能試驗

框架結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)場靜載試驗

研究團隊還進行了超高性能混凝土連接的剪力墻試驗，低周試驗結(jié)果表明，鋼筋直錨短搭接與超高性能混凝土結(jié)合的新型連接技術(shù)能夠有效傳遞鋼筋應(yīng)力，采用新型連接技術(shù)的裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)承載力高于同條件的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。

三、 形成裝配整體式建筑新型結(jié)構(gòu)體系

研究團隊發(fā)明了梁柱構(gòu)件預(yù)制和節(jié)點后澆超高性能混凝土、梁柱構(gòu)件預(yù)制節(jié)點預(yù)制和后澆超高性能混凝土接縫兩種新型體系。兩種體系的受力性能均達到或優(yōu)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，且符合強柱弱梁、強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計要求。新型體系突破了常規(guī)構(gòu)造，節(jié)點處鋼筋用量節(jié)約70%，安裝工效提高約60%。

梁柱構(gòu)件預(yù)制節(jié)點預(yù)制和后澆超高性能混凝土接縫結(jié)構(gòu)體系

梁柱構(gòu)件預(yù)制節(jié)點預(yù)制和后澆超高性能混凝土接縫結(jié)構(gòu)體系

四、 研制定型化模具和臨時支撐體系

研究團隊研制了一套適用于梁柱節(jié)點、柱柱節(jié)點澆筑的無支撐定型化模具，拼接拆卸快速靈活，可翻轉(zhuǎn)使用300次以上，工作效率提升超30%，節(jié)省材料10%，節(jié)省勞動力超20%。

適用于裝配整體式建筑的工具式可調(diào)節(jié)臨時支撐體系一并得以研發(fā)，包括預(yù)制柱和梁柱節(jié)點的可調(diào)節(jié)臨時固定裝置、預(yù)制節(jié)點的盤扣臨時支撐、工具式定型化獨立支撐等。工具式可調(diào)節(jié)臨時支撐體系搭設(shè)便捷高效，適用性強，增大了樓板下方施工空間，提高了施工速度。

工具式可調(diào)節(jié)臨時支撐體系

成功應(yīng)用 助力發(fā)展

金山楓涇海玥瀜庭商品房項目采用了梁柱構(gòu)件預(yù)制節(jié)點預(yù)制和后澆超高性能混凝土的裝配整體式建筑新型結(jié)構(gòu)體系，連接采用鋼筋直錨短搭接技術(shù)配以超高性能混凝土后澆的免套筒高效連接技術(shù)，實現(xiàn)了裝配式框架結(jié)構(gòu)5天一層的極高效率，有效降低了設(shè)計與施工難度。

金山楓涇海玥瀜庭商品房項目

去年11月，二建集團攜相關(guān)成果參加了2019年上海國際城市與建筑博覽會，得到了領(lǐng)導(dǎo)們的積極點評與肯定。同時，項目核心研究成果已申請專利30余項，并獲得2019年上海市技術(shù)發(fā)明獎二等獎，應(yīng)用前景廣泛。上海建工二建集團將進一步深耕裝配整體式建筑領(lǐng)域，力爭不斷取得新的技術(shù)突破，推動行業(yè)高質(zhì)量高效率發(fā)展。

二建集團展臺