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天宁岛全装配螺栓干式连接框架结构关键技术介绍

来源:管理员 时间:2022-04-18 浏览:56

  混凝土框架结构由于其开间大,空间布置灵活的特点广泛应用于公共建筑及工业建筑中;由于其传力路径明确,装配效率高,是最适合进行预制装配化的结构形式。在实际工程项目中,目前通常采用装配整体式混凝土框架结构,上下层柱间采用套筒灌浆连接,梁柱连接采用节点核心区后浇的做法。

  1. 技术背景

  混凝土框架结构由于其开间大,空间布置灵活的特点广泛应用于公共建筑及工业建筑中;由于其传力路径明确,装配效率高,是最适合进行预制装配化的结构形式。在实际工程项目中,目前通常采用装配整体式混凝土框架结构,上下层柱间采用套筒灌浆连接,梁柱连接采用节点核心区后浇的做法。这种做法在近几年的应用中也存在一些问题:灌浆质量不易控制,梁柱核心区钢筋密集、装配施工不便等;低、多层框架结构受力较为简单,若采用干式连接形式,能有效解决上述问题,提高装配效率。2019年,中国工程建设标准化协会批准发布了《装配式多层混凝土结构规程》T/CECS 604-2019,该规程对螺栓连接等干式连接在低、多层装配式混凝土结构中的应用提出了具体设计要求,构造要求与施工工艺及工程施工验收指标和方法,为干式连接在“量大面广”的低、多层结构中的应用提供技术支持与依据。

  2. 干式连接技术

  干式连接指预制构件间主要通过螺栓、焊接实现传力的连接方式。该类连接形式节点部位无现浇混凝土,节点主要依靠螺栓、焊缝传力,辅以接缝灌浆传递部分内力或接缝的封堵。采用干式连接的框架结构在节点处一般采用柱贯通、预制梁在柱侧连接形式,根据节点的转动刚度和梁的线刚度的比例,将梁柱节点分为刚性节点和半刚性节点。对于刚性连接节点,要求其刚度不低于现浇节点,仅需对结构进行小震下的承载力和变形验算,而对于半刚性节点,为保证结构安全,应进行大震下的变形验算,且在小震弹性和大震弹塑性分析中均应考虑节点变形对结构整体变形和内力分析的影响。
  3. 项目背景
  本项目位于天宁岛,为三栋三层酒店式公寓,层数3层,高度为15.6m,总面积为8000 m²。天宁岛位于塞班岛西南侧,项目所在地详见图1。当地法律规定,建设工人只能雇佣当地居民,由于当地劳动力缺乏,建材物资匮乏,若采用现浇混凝土结构,建设成本为国内的6——7倍左右;更为严重的是,当地劳工施工水平不足,三层结构的施工时间将长达2——3年,严重影响酒店运营计划。为了节约建设成本,缩短建设周期,建设方决定采用全装配式混凝土框架结构,在国内进行构件生产,海运至天宁岛进行组装,尽可能的减少现场湿作业。由于天宁岛临近马里亚纳海沟地震带,相当于我国8度半设防烈度,同时项目地点在海边,基本风速可达175 mph(约为280 km/h),要求结构必须具有良好的受力性能与抗震性能。

  3. 结构方案

  本项目依据IBC2012,ASCE7-10及ACI 318M-11等美国规范进行结构设计。综合考虑项目所在地实际情况与建设方需求,本项目除基础采用现浇混凝土结构,主体结构采用全装配螺栓干式连接框架结构,连接件采用佩克公司的刚捷螺栓连接系统,楼板采用全预制楼板,所有预制构件由日照市国丰远大住宅工业有限公司进行构件生产。
  采用刚捷螺栓连接系统,预制构件通过螺栓连接,对连接接缝进行灌浆,最终形成刚性的连接节点;主要节点包括柱与基础、柱间连接节点与梁、柱连接节点。柱与基础、柱间连接节点形式详见图2,预制柱底预埋螺栓连接器,基础或下柱柱顶预埋螺杆,构件吊装到位后,将预埋螺杆与螺栓连接器进行连接,并将接缝灌浆填实。梁、柱连接节点形式如图2所示,在预制柱中预埋带内螺纹套筒的连接件,在预制梁中预埋螺栓连接器,待预制梁安装就位后,使用全螺纹螺杆反拧进螺纹套筒内将螺栓连接器与螺纹套筒连接,并将接缝进行灌浆填实。安装完毕后,节点即达到设计强度,后续施工过程中无需对预制柱与预制梁安装临时支撑,即可抵抗安装阶段的风荷载及施工荷载。和传统核心区采用后浇混凝土的装配整体式混凝土框架结构相比,该体系梁、柱节点核心区与柱共同预制,现场仅需要进行螺栓连接和接缝灌浆,安装简便,快速;此外,由于本项目结构层数较少,预制柱可采用一柱到顶的形式,避免分段预制。

  4. 结论

  通过全装配螺栓干式连接系统在该项目中的应用可以说明,对于低、多层结构,即使在地震高烈度地区,只要通过细致的设计和采用正确的施工工法,干式连接形式仍能保证结构安全并具有良好的抗震性能。随着《装配式多层混凝土结构规程》T/CECS 604-2019的发布,相信未来干式连接体系在我国的推广和应用,能为建筑工业化发展贡献一份力量。

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