预制预应力混凝土夹心墙板设计、施工及质量检测控制研究.pdf

第 3 8卷 李晨光 ， 等 ： 预制预应 力混凝 土夹心墙 板设计、 施 工及 质量检 测控 制研 究 第 1 0期 2 3 预 制预 应 力 夹心 墙板 国外 应 用 国际 上 ， 以 美 国为 代 表 的发 达 国家 已逐 步 淘 汰 传统 意 义上 的外 墙板 板 制 作 工 艺 ， 开 始 对 预 制 预应 力 夹心 墙板 的技 术进行 系统研究 。 由于预 制 预应力 夹 心墙板 具有 预 制 夹 心墙 板 所 有 的 一 切优 点 ， 包 括 经济 ， 防火 ， 大跨 度安装 ， 制 作时 的高 效节 能性 ， 以及 其施 工 时 的快 速 性 和使 用 时 的舒适 性 ， 目前 已备 受 建筑 工程 师 的 青 睐 。 图 9图 1 1所 示 工 程 均 采 用 预制 预应 力夹 心墙 板 。 图 9整体 安装 的夹心墙 板 图 l 0正 在 施 工 的 夹 心 墙 板 图 1 1正在 安装的 柱 间 的夹 心 墙 板 3夹心 墙板 设计 预制预应力夹心墙板与其它预制预应力构件的 加工制作基本相同， 但 由于保温层 的存在 ， 夹心墙板 的工 作效应 特 点 区别 于其它 预应 力构件 。 对 于夹 心 墙 板 的设 计 ， 最 为关 心 的是 连接 件 的 大小 以及 在夹 心墙 板 中 的分 布距 离 、 夹 心墙 板 预 应 力 值 的大小 、 耐火 时 间 、 保 温性 能 、 由于 连接 件 而 产 生 的热桥效应所损耗 的热量等 。 3 1 夹心 墙板 间连接 件 尺 寸 以及 在 夹心墙 板 中分 布距 离的计算 3 1 1 根据 澳大 利 亚试件 试验 结论 连接件 所 受 的剪力 大小 ： F= 式 中 ： G： 连接 件 的剪切 模量 。 连 接 件 在 重 力 荷 载 下 的 变 形 ： = 番， d ： 志 式 中 ： G ： 作 用在 外 叶夹心 墙板 的荷 载 与外 叶夹心 墙 板 的重力 之 和 ； E： 连接 件弯 曲模量 的 0 9 5倍 ； ， ： 连 接件 的转 动惯 量 ； d ： 连 接件 长度 ； d ： 保 温层 厚度 ； h ： 混凝 土 中连接件 的长度 。 3 1 2 根据 美 国试件 试验 结论 假 设 1板是 外 叶墙板 ( 图 1 2 ) ： 图 1 2叶墙板 示意 外 叶墙 板 的转动 惯量 ： ， = 内叶墙 板 的转动 惯量 ： = ( b t ) 1 2 ( b t i ) 1 2 、 内叶墙 板上 的弯 矩 M = 两墙板间的相对错移 ： 8= ( 。 z ) ( E 。 ， 。 ) 则 两墙 板 之 间 的剪 力 ， 即连 接构 件 所 受 的剪 力 大小 ： F： ， G为连接构件的剪切模量。 根据 上式 即可选定 连接 件 的尺寸 以及 连接件 在 夹 心墙板 中的合理 分 布尺寸 。 3 2 夹心墙板 预应 力值 的计 算 通常为 了保证 夹心墙板 的运输 ， 吊装 以及 承受荷 载 ， 通常施加 的平均预压应力在 1 5 5 4 1 4 M P a之间。 对 于夹 心墙板 的延 性设 计 与普通 的 昆 凝 土墙 体 一 样 ， 不 同的 地方在 于 ： 1 ) 必须 充 分重视 横 截面 的剪应 力 。 2 ) 截 面参 数 必 须 考 虑 由于 夹 心 层 的存 在 而 缺 失 混凝 土 的那 一部分 而产 生 的变化 。 由于 不 均 匀 收 缩 以及 在 荷 载情 形 下 产 生 的 裂 缝 ， 所 以需 对墙 体 施 加 预 应 力 。预 应 力较 适 于 整 个 面 的长方 向上施 加 ， 这 样 利 于 墙体 不 产生 裂 缝 。墙 体的抗拉强度设计不得低于5 以， 以保证其在运输 与 安装 等 中的可靠 性 。 3 第 l O期 李晨 光 ， 等 ： 预制预应力混凝土 夹心墙板设 计、 施 工及质 量检 测控 制研 究 第 3 8卷 3 3 保 温性 能 的计 算 尽管 目前市场 上有形形 色色 的保 温层 材料 ， 但 用 于夹心墙板 的还是 传 统上 的 材料 ( 挤 塑板 保 温材 料 ， 目前 已在推广 聚氨酯材 料 ) 。因为 这种材料 的各种 参 数 与混 凝土 的工作能够 相协调 。这些 参数 包括 ： 吸湿 性 、 尺寸 的稳 定性 ， 受 到 压 、 拉 、 弯 后 与混 凝 土 的协 调 T作性 。墙 体保温性 能可 以根 据下式计 算 ： ， ， ： 1 _： R Rn + 【e r i 。 l + R + f 0 。、尺 、 R 分别 为 面层装 饰 材料 的阻 热 值 、 各种夹 心墙 板材料 的阻热值之 和、 空气 的阻热 值 、 截 面 的阻 热值 。 He a t i n g l o a d ， B t u ( h r ) ( ) AI 】 wa 1 I s h a v e U - v a l u e s = 0 0 91 ，一 、 ： c ( In C r t t ei n n e r y t I It r 4 ， ， _6 - 一 1 ， 一 。 - ， 、 ， 、 x - - ， ， ， l 0 2 、 ! 8 、 、 、 、 ， 、 ， 、 ， Co ol i n g l o a d， Bt W( h r ) ( 1 图 1 3不 同墙厚温度传 递时间 由图 1 3可知 ， 随 着 夹 心 墙板 的 厚 度增 加 ， 保 温 层的分布均匀化对于墙体的保温隔热都具有非常大 的 意义 。 3 4 耐 火 时 间 理论 上 夹心墙 板 耐火 时间 由内叶墙 板决 定 。 因 为连 接件 虽 耐火但 不 耐热 ， 当火 灾 情 形 下 当高 温 传 递 至连接 件 时 ， 连 接 件 强 度会 降低 很 多使 结 构 偏 于 不安 全 。 3 5 由于连 接件 而产 生 的热 桥 效 应 所 损耗 热量 的 计 算 首先 计算 热桥 效应 所影 响 的 面积 ： A ： 1 40 I t O t + 0 4 t f +0 1 ( t bt f ) 卢 其 中 t t t 分别 为保温层 、 外 叶墙 、 内叶墙 的厚度 。 为隔 热系 数： ：1 + 2 2 5 f _ _ 1 0 2 6 为 导 热 系 数 ： = 1 + 4 5 8 ( ) 4 m 有 统一 的单 位 ： ) 因此 由于热 桥效 应而 具有 阻热 的能 力 ： = 会 + A oR R A 为 无热 桥效 应 的墙体 面积 。 4夹 心墙 板加 工制 作 夹心 墙 板施 工 现 主 要 几方 面 技 术包 括 ： 墙 体 混 凝 土 的浇筑 ， 预应 力 筋 的制作 ， 夹心 墙板 与 主体结 构 相 连 的构造 ， 防水 处 理等 。 4 1 预 应 力筋 的张拉 预应力筋的张拉力应符合设计要求 ， 张拉要保 证 同一构件 中各根预应力筋 的力值一致 ， 混凝土强 度应符合要求 ， 且不低 于设计强度的 7 5 。张拉锚 固后实 际预 应力 值 与设 计 值 之 间偏 差 不 得超 过 5 。放张 时 ， 宜缓慢 放松 。 4 2混 凝 土 浇 筑 1 ) 混凝 土应 振 捣密 实 ， 并 采 取 养 护 措 施 。且 需 留置 3个 以上 同条件 养 护 的标 准试 块 。 2 ) 蒸汽 养护时 ， 升温 速度 不应超 过 2 5 C h ， 恒 温 养护阶段最高温度不得大于 9 5 ， 混凝土试块强度 达 到要求 时即可停 止 加 热 ， 停 止加 热 后 ， 应 让 墙板 缓 慢 降温 ， 避免墙 板 因温度 突变而产 生收缩裂缝 ； 3 ) 混凝 土强度 必须符 合设 计要 求 ， 吊装 运输 时 ： 夹 心墙 板强 度不 低 于混凝 土标 准值 的 7 5 。 5 夹 心墙 板 的运输 与 吊装 由于混凝土在制作吊运期间的强度较低 ， 且构件 支撑受力 点和方 向不 同于最 终 混凝 土使 用状 态 受 力 的位置等原因， 因此制作、 运输及安装过程中对预制 预应力 混 凝 土 构 件 产 生 的 荷 载 通 常需 要 单 独 另 行 分 析 。 大多 结构 构件 的浇 筑制 作都 是在 固定 截 面尺 寸 的长 线钢模 板 中进行 。建筑 预制 混凝 土 的尺寸 和 外 观是 多种 多样 的 。项 目建筑 师通 常设 计这 些建 筑 混 凝 土的外 观 ， 而后 将 这 些构 件 在 特 殊 的模 板 中 浇 筑 制作 。 对具 体 工 程 而 言 ， 最经 济 构 件 尺 寸通 常 是 越 大 越 好 ， 但需 考 虑 以下 因素 ： 1 ) 吊装 过 程 中构件 稳定 及应 力 。 2 ) 关 于 运 输 尺 寸 ， 重 量 的 法 规 规 定 以及 装 备 限制 。 3 ) 工 厂 和 现 场 可 用 的 吊车 有 足 够 的 吊起 力 和 应 考虑 到起 吊能力 和 吊点距 离相 关 。 ( 下 转 第 7页 ) 3 2 O 2 3 第 3 8 卷 李晨光 ， 等 ： 6 理论在预 制混凝土构件加- r - l 作质量控制 中应 用探讨 第 1 O期 现 ； 阳台 、 楼 板采 用单 向叠 合方式 ， 即预制 6 0 mm， 上 部 现浇 6 0 mm。 该工程预制混凝土构件质量控制与验收依据现 行国家标准 混凝土结构工程施工质量验收规范 ( G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 ) 及相关 标 准 执 行 ， 为 保证 工 程 质 量 ， 对 预制 构件 质量 提 出 了针 对本 工 程 项 目更 为严 格 的控 制标 准 。表 1为本 工程 实 际执行 的预 制构 件 的尺 寸 允 许 偏 差 值 ， 产 品 精 度 要 求 比 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2提 高 2 0 5 0 ， 结 合 6 ( r质 量 管 理 理 论 分 析 ， 本 工程在 预 制构件 的 尺寸允 许偏 差值 控制 方 面 达 到 了优质 工程 水平 。进 一步 的深入 精确 的量 化分 析 ， 可以为装配式结构体系采用预制混凝土构件 的 质量控制提供有价值的参考。 参考文献 1 吴民生 六 西格玛管理理念与统计过程控制 J 苏州 大学学报 ， 2 0 0 2 ， 2 2 ( 5 ) 2 何晓群 现代质 量 管理 与 6 ( r流 程控 制 J 数理 统计 与管 理 ， 2 0 0 3 ， 2 2 ( 5 ) 3 秦珩 ， 刘 国权 ， 李建树 万科预 制装配整 体式剪 力墙结 构住宅 建 筑 的技术特点与应用 ， 建筑技术开发 ， 2 0 1 1 ， 3 8 ( 7 ) ( 上 接 第 4 页 ) 4 ) 存放空 间 ， 卡车转弯半 径 以及其 它限制条件 。 5 ) 大 型拖车 的 刚度和 变形 。 6 ) 吊车索具 ( 单点或双节点 ) 。 7 ) 吊具 的承 载力 。 构件 的运输 方 法 会影 响到 结 构 的设 计 ， 例 如 大 小 限 制 ， 重 量 的限 制及 道 路 条 件所 施 加 的动 态 的 影 响 。除大 型的 预制 板 外 ， 大 多 数 的构 件 都 是 通 过 平 板 车或 拖 车来运 送 。拖 车在运 输 中会产 生变 形应 加 以考虑 。 。 。 6预 制构 件质 量控 测 在 生产 制作 夹 心墙板 时需 根据 预制 夹 心墙制 定 工 艺 流程 ， 明确 质 量 控 制要 求 。上道 工 序 质 量 不 合 格 ， 不 应进行 下 道生成 工 序 。中粮 万科假 13风 景 D 1 号 、 D 8号住宅楼工程墙板尺寸允许偏差见表 1 。 表 1墙板 尺寸允许偏差 ( mm) 项 目 允许偏差 检验方法 长 度 4 钢 尺 检 查 钢尺量一端及 中部 ， 取 宽度 0，一4 其中较大值 钢尺量一端及 中部， 取 高 ( 厚 ) 度 0， 一 4 其中较大值 拉线 、 钢尺量最大侧 向 便 4 向弯曲 L 1 0 0 0且 1 5 弯曲处 对角线差 4 钢尺量两个对角线 表面平整度 3 2 m靠尺和塞尺检查 翘曲 L 1 5 0 0 调平尺在两端量测 该工 程预 制混 凝土 构件 质量 控制 与验 收依 据现 行国家标准 混凝 土结构工程施 工质量验 收规范 ( G B 5 0 2 0 4 -2 0 0 2 ) 及相关标准执行 ， 为保证工程质 量 ， 对预制构件加工制作质量提出了针对本工程项 目更 为 严格 的控 制 标 准 ， 预 制 构件 产 品质 量 满 足 了 高标 准 的设 计 与施工要 求 。 参考文献 1 K I M E S E E B E R S t a t e - o f - t h e - a r t o f S a n d w i c h Wa l l P a n e l s J P C I J O U R N A L： v o 1 4 2， N o 2 2 K I M E S E E B E R T H E R MO MA S S建筑绝热系统在 中 国 J 建 筑 技术开发 ， 2 0 0 8， 3 5卷增刊 ： 4 55 0 3 B y o u n g - T u n L e e a n d S t e p h e n p e s s i k i E x p e r i m e n t a l e v a l u a t i o n o f p r e c a s t p r e s t r e s s e d c o n c r e t e ， t h r e e w y t h e s a n d w i c h w a l l p a n e l s J P C I J OURNAL 0 80 9 2 0 0 8： 9 5 一I 1 5 4 G r e g F o r c e ， P E e t c P C I D E S I G N B O OK M 7 T H E D I T I ON A - me r i c a：J a n u a r y 1 0， 2 0 0 8 5 周文军 预制 预应 力混凝 土装 配整体 式房屋结构 的应用 J 彭 城职业大学学报 ， 2 0 0 4， ( 0 4) 6 V e n k a t e s h S e s h a p p a ， P E ， S E ， C o m p o s i t e T e c h n o l o g i e s C o r p o r a t i o n， Bo o n e， I A Ki m E S e e b e r ， P E， S e a b o a r d S e r v i c e s o f Vi r g i n i a， I n c ， Ta y l o r s， S C DE S I GN OF ENERGY E FF I CI E NT P ARTI ALL Y C OMPOS I TE S ANDW 1 CH WAL L PANEL S US I NG F I BE R COM- P O S I T E P O L Y ME R( F RP )WY T HE C O N N E C T O R S J S e s h a p p a a n d S e e b e r ， 2 01 0 7 N o e l D N a t h a n R a t i o n a l A n a l y s i s a n d D e s i g n o f P r e s t r e s s e d C o n c r e t e B e a m C o l u mn s a n d Wa l l P a n e l s J P C I J O U R N AL ： 8 51 3 3 8 C l a y N a i t o ， P h D ， P E S a n d w ic h W a l l C o n s t r u c t i o n Me t h o d s R BBc RI Un i v e r s i t y J u n e 2 01 0 1 o 一31 9 K I M E S E E B E R T HE R MO MA S S预制夹心墙板 的结构分析 、 设计 以及现行标准要求 J 建筑技术 开发 ， 2 0 0 8 ， 3 5卷增 刊： 4 2 4 4 1 O S a n d w i c h Wa l l P a n e l s f o r E x p a n d e d C o rpo r a t e O f f i c e s a n d Wa r e - h o u s e J P C I J O U R N A L： 1 4 81 5 2 1 1 Ha n y N Ma x i m o s ， P h D S t u d e n t ， Wi l a s t A P o n g ， P h D S t u d e n t ， a n d Ma he r K Ta d r o s ， P h D， P E ， L e s l i e DMa r ti n Di s t i n g u i s h e d Pr o f e s s o r o f Ci v i l En g i n e e r i n g Un i v e r s i t y o f Ne b r a s k a -L i n c o l n B e h a v i i o r a n d De s i i g n o f Co mp o s i i t e P r e e a s t P r e s t r e s s e d C o n c r e t e S a n d w i i c h P a n e l l s w i i t h N U - T i i e R U n v e r s i t y o f N e b r a s k a L i n c o i n 2 0 0 7 1 2 B y o u n g J u n L e e a n d S t e p h e n P e s s i k i R e v i s e d z o n e me t h o d R v a l u e c a l c u l a t i o n for p r e c a s t s a n d w i c h p a n e l s c o n t a i n i n g me t a l wy t h e c o n - n e c t o r s J P C I J O U R NA L 0 8 0 9 2 0 0 8 ： 8 61 0 0 1 3 S t e p h e n P e s s i k i S t r u c t u r a l a n d T h e r ma l P e r f o rma n c e o f P r e e a s t C o n c r e t e S a n d w i c h Wa l l P a n e l s R L e h i g h U n i v e r s i t y B e t h l e h e m， PA US A 1 4 ( 0 7 S G 6 1 7 ) 夹芯保温墙结构构造 ， 国家建筑标 准设计 图集 7