东南大学预制装配混凝土结构东南大学预制装配混凝土结构 研究历程与阶段性成果研究历程与阶段性成果 东南大学土木工程施工研究所东南大学土木工程施工研究所 郭正兴郭正兴 2014年年 1 1 2020世纪世纪9090年代的预应力装配整体式板柱体系研年代的预应力装配整体式板柱体系研 究与应用究与应用 整体预应力板柱结构（南斯拉夫整体预应力板柱结构（南斯拉夫IMS体体 系）施工，基本结构单元。系）施工，基本结构单元。 该体系装配化程度该体系装配化程度 高，抗震性能好，适高，抗震性能好，适 用于多高层住宅、公用于多高层住宅、公 共建筑与多层轻工业共建筑与多层轻工业 厂房。我国厂房。我国1977年引年引 进，柱网尺寸最大为进，柱网尺寸最大为 12m。 它以预制板和柱为它以预制板和柱为 基本构件，在板与柱基本构件，在板与柱 接触面间灌入砂浆，接触面间灌入砂浆， 形成平接接头，在楼形成平接接头，在楼 板与楼板间的明槽中板与楼板间的明槽中 设置直线或折线预应设置直线或折线预应 力筋，整体施加双向力筋，整体施加双向 预应力，形成整体空预应力，形成整体空 间结构。间结构。 预制柱的接长预制柱的接长 常州服装纺校的服装展示楼采用该项技术，常州服装纺校的服装展示楼采用该项技术， 三角形板倒扣预制三角形板倒扣预制 施加整体预应力，三角板边长为5m。 2 2 20072007年钢混结合的装配式变电站的研究与应用年钢混结合的装配式变电站的研究与应用 预制装配变电站围墙预制装配变电站围墙 预制混凝土柱及钢屋架预制混凝土柱及钢屋架 屋面及外周屋面及外周ALC加气混凝土外挂壁板加气混凝土外挂壁板 3 3 20062006年苏通大桥年苏通大桥75m75m跨预制阶段拼装连续梁桥跨预制阶段拼装连续梁桥 的研究与应用的研究与应用 苏通大桥建设苏通大桥建设 北接线北接线 15.1Km 跨江大桥跨江大桥 8146m 苏通大桥跨江大桥工程 北引桥北引桥 主桥主桥 辅桥辅桥 南引桥南引桥 3485m 2088m 923m 1650m 路线全长路线全长 32.4Km 548m 工程概况工程概况 工程背景与特点工程背景与特点 苏通大桥北引桥和辅桥苏通大桥北引桥和辅桥75m跨径连续梁上部结跨径连续梁上部结 构为预应力混凝土等截面连续箱梁构为预应力混凝土等截面连续箱梁。 箱梁采用单箱单室截面箱梁采用单箱单室截面，箱梁采用短线匹配法箱梁采用短线匹配法 预制预制，对称悬拼对称悬拼。 大规模采用了体外预应力同体内预应力相结合大规模采用了体外预应力同体内预应力相结合 的新技术的新技术。 苏通桥引桥的预制节段拼装施工苏通桥引桥的预制节段拼装施工 长线预制和短线预制长线预制和短线预制 长线预制是在工厂或施工现场按桥梁底长线预制是在工厂或施工现场按桥梁底 缘曲线制作固定的底座，在底座上安装缘曲线制作固定的底座，在底座上安装 底模进行块件预制工作。底模进行块件预制工作。 短线预制是按照主梁纵剖面的变化尺寸短线预制是按照主梁纵剖面的变化尺寸 设计出单个浇筑单元，并在配有纵移及设计出单个浇筑单元，并在配有纵移及 调整底模高度设备上浇筑梁段。调整底模高度设备上浇筑梁段。 长线预制示意长线预制示意 短线预制示意短线预制示意 短法长线法的简单比较短法长线法的简单比较 项目项目 短线法短线法 长线法长线法 备注 场地 小 大 设备 要求高 就地取材 线形控制 难 宜 预制规模 较大规模 可大可小 经济性 大规模基础有 一定的经济性 相对便宜 生产标准 化 水平较高 未完全标 准化 短线法优势分析短线法优势分析 钢筋绑扎不占工期；钢筋绑扎不占工期； 混凝土养护基本不占工期混凝土养护基本不占工期 ； 多个台座同时作业，可以加快生产速度；多个台座同时作业，可以加快生产速度； 标准化生产，各个工序衔接紧密，工人操作熟练，能标准化生产，各个工序衔接紧密，工人操作熟练，能够保证施工质量。够保证施工质量。 短线匹配预制的线形控制实现短线匹配预制的线形控制实现 不同线形梁段得浇筑方法不同线形梁段得浇筑方法 a）直线；直线；b）竖曲线；竖曲线；c）平曲线平曲线 竖曲线转角平曲线转角测量控制点测量控制点测量控制点a）b）c）立面立面立面平面平面平面nn-1n-1nnn-1n-1nnn-1n-1n短线预制预拱度设置办法短线预制预拱度设置办法 0.2L0.2L0.2L0.2La）预拱度曲线0-11-22-33-470m预制节段现场预制节段现场 已预制了已预制了4节节 连接面采用齿面，此为墩顶的连接面采用齿面，此为墩顶的0#块块 节段的钢筋绑扎流水生产节段的钢筋绑扎流水生产 采用定型大钢模生产采用定型大钢模生产 大型浮吊大型浮吊 标准边跨拼装续标准边跨拼装续 墩中心线标准边跨拼装续标准边跨拼装续 墩中心线吊装节段的架桥机吊装节段的架桥机 作业架作业架 横跨两个桥墩的架桥机横跨两个桥墩的架桥机 吊装预制节段吊装预制节段 匹配梁段定位控制点匹配梁段定位控制点 该工程拼装接缝可能的问题该工程拼装接缝可能的问题： （1）施工经验表明普通环氧树脂胶涂胶效果不够理想施工经验表明普通环氧树脂胶涂胶效果不够理想 ，难以保证接缝的气密性能难以保证接缝的气密性能，难以胜任真空辅助压浆难以胜任真空辅助压浆 的要求；的要求； （2）设计院给出的涂胶厚度为设计院给出的涂胶厚度为1mm，实施起来不易实施起来不易 控制厚度；控制厚度； （3）两个箱梁节段进行拼接时两个箱梁节段进行拼接时，考虑到可能存在的偏考虑到可能存在的偏 差差，孔道的位置可能会有微小的错位孔道的位置可能会有微小的错位。悬拼节段线形悬拼节段线形 控制可能需要调整接缝间隙控制可能需要调整接缝间隙（使用垫片调位使用垫片调位），采用采用 真空辅助压浆时真空辅助压浆时，可能发生孔道漏气可能发生孔道漏气、浆以及压浆串浆以及压浆串 孔等现象孔等现象。 密封措施构想密封措施构想 混凝土节段B混凝土节段A对中，预应力张拉挤压塑料波纹管孔道塑料波纹管孔道涂胶3mm橡胶密封圈拼装完成后，波纹管未对接(橡胶垫圈嵌入)塑料波纹管孔道塑料波纹管孔道风箱式密封构造对中，预应力张拉挤压混凝土节段A混凝土节段B涂胶3mm塑料波纹管孔道塑料波纹管孔道橡胶密封圈对中，预应力张拉挤压混凝土节段A混凝土节段B涂胶3mm拼装完成后，波纹管直接对接(橡胶垫圈不嵌入)塑料波纹管孔道塑料波纹管孔道3mm厚柔性垫圈对中，预应力张拉挤压混凝土节段A混凝土节段B涂胶3mm试验用密封措施试验用密封措施 塑料波纹管孔道塑料波纹管孔道3mm厚柔性垫圈对中，预应力张拉挤压混凝土节段A混凝土节段B涂胶3mm试验用胶西卡桥梁粘结胶试验用胶西卡桥梁粘结胶 试验流程试验流程 试验试件布置试验试件布置 试验情况试验情况 持压试验持压试验 在试验中，进行了持压试验。所谓持压试验，即在在试验中，进行了持压试验。所谓持压试验，即在 孔道内真空度达到要求后，关闭孔道两端阀门，记孔道内真空度达到要求后，关闭孔道两端阀门，记 录真空表读数随时间的流逝而变化的情况。录真空表读数随时间的流逝而变化的情况。 试验结果试验结果 在涂胶厚度和均匀性得到保证的前提下，接缝在涂胶厚度和均匀性得到保证的前提下，接缝 处的气密性能能够满足真空辅助压浆的要求。处的气密性能能够满足真空辅助压浆的要求。 但但试验用橡胶垫圈的变形能力较差，不能很好试验用橡胶垫圈的变形能力较差，不能很好 地起到调节接缝胶涂抹不均匀的作用。地起到调节接缝胶涂抹不均匀的作用。 大截面试验大截面试验 在大截面、多孔道和采用闭孔发泡聚乙烯垫圈的情况在大截面、多孔道和采用闭孔发泡聚乙烯垫圈的情况 下，接缝的气密性同样能够得到保证。且闭孔发泡聚下，接缝的气密性同样能够得到保证。且闭孔发泡聚 乙烯垫圈的变形能力较强，有利于调节涂胶不均匀。乙烯垫圈的变形能力较强，有利于调节涂胶不均匀。 施工建议和实施效果施工建议和实施效果 最后确定的施工方案即采用最后确定的施工方案即采用5mm厚的闭孔发泡聚乙烯厚的闭孔发泡聚乙烯 垫圈，涂抹西卡桥梁专用粘结胶，涂胶厚度垫圈，涂抹西卡桥梁专用粘结胶，涂胶厚度3mm。若若 遇需设置垫片调节桥梁整体线形的情况，垫片位置附遇需设置垫片调节桥梁整体线形的情况，垫片位置附 近的垫圈需设置两层，垫圈厚度相应加大。近的垫圈需设置两层，垫圈厚度相应加大。 预制节段箱梁内部预制节段箱梁内部 已张拉的箱梁内体外索已张拉的箱梁内体外索 4 4 概述推进新型预制装配混凝土结构规模应用概述推进新型预制装配混凝土结构规模应用 4.1 4.1 新型预制装配混凝土结构推广应用企业的热盼新型预制装配混凝土结构推广应用企业的热盼 2013年年1月月26日在南通海门中南建设集团召开了“日在南通海门中南建设集团召开了“预制预制 装配整体式剪力墙结构边缘构件加强与浆锚钢筋连接技术体系装配整体式剪力墙结构边缘构件加强与浆锚钢筋连接技术体系 论证会论证会”，集团董事长陈锦石提出强力推进建筑工业化、住宅”，集团董事长陈锦石提出强力推进建筑工业化、住宅 产业化和施工机械化，改变产业化和施工机械化，改变4000万建筑民工有万建筑民工有1000万人在万人在 砌筑与粉刷的现状。砌筑与粉刷的现状。 2012年年11月月30日上午，由东南大学牵头，协同同济大学、浙江大日上午，由东南大学牵头，协同同济大学、浙江大 学、湖南大学、清华大学等高校以及中国建筑工程总公司等学、湖南大学、清华大学等高校以及中国建筑工程总公司等15家行业领家行业领 军企业与研究机构共同组建的“新型建筑工业化协同创新中心”揭牌军企业与研究机构共同组建的“新型建筑工业化协同创新中心”揭牌 江苏推广应用的预制装配混凝土结构体系一览 企业名称企业名称 装配结构体装配结构体 系系 推广应用推广应用 起始年代起始年代 装配结构特点装配结构特点 试点应用试点应用 南京大地建设集南京大地建设集 团团 世构预制装世构预制装 配框架配框架 2000年年 预制柱与预应力梁预制柱与预应力梁U 形钢筋与钢绞线搭接形钢筋与钢绞线搭接 连接节点浇砼连接节点浇砼 南京红太阳建南京红太阳建 材城等多个工材城等多个工 程程 中南建设集团中南建设集团 NPC预制装预制装 配剪力墙配剪力墙 2008年年 预制剪力墙构件间金预制剪力墙构件间金 属波纹管浆锚钢筋搭属波纹管浆锚钢筋搭 接连接接连接 南通海门中南南通海门中南 世纪城、军山世纪城、军山 住宅楼等住宅楼等14幢幢 江苏元大建设科江苏元大建设科 技公司技公司 双板叠合预双板叠合预 制装配剪力制装配剪力 墙墙 2011年年 预制剪力墙双板通过预制剪力墙双板通过 钢筋桁架连系，芯部钢筋桁架连系，芯部 现浇混凝土现浇混凝土 元大公司宿舍元大公司宿舍 楼楼2幢幢 江苏苏南万科房江苏苏南万科房 地产有限公司、地产有限公司、 南京万科置业有南京万科置业有 限公司限公司 PCF预制装预制装 配结构配结构 2010年年 预制外墙挂板的预制外墙挂板的PCF 叠合墙、预制装配框叠合墙、预制装配框 架架 苏州工业园区苏州工业园区 2幢，南京上幢，南京上 坊多幢坊多幢 宜兴赛特新型建宜兴赛特新型建 筑材料有限公司筑材料有限公司 预制构件型预制构件型 钢连接钢连接 2011年年 预制梁及柱，梁柱通预制梁及柱，梁柱通 过预埋型钢螺栓连接过预埋型钢螺栓连接 宜兴宜兴2幢幢 江苏省正在河西建绿色建筑与生态智能城区展示中心江苏省正在河西建绿色建筑与生态智能城区展示中心 展示在现场的预制装配混凝土房屋展示在现场的预制装配混凝土房屋 展示在现场的预制装配混凝土房屋展示在现场的预制装配混凝土房屋 2012年年10月月27日在东南大学召开了国家科技支日在东南大学召开了国家科技支 撑计划撑计划装配式混凝土剪力墙结构关键技术研究课装配式混凝土剪力墙结构关键技术研究课 题的启动暨技术交流会。题的启动暨技术交流会。 2012年年9月月2