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09.27.2019
砼木混合结构体系(PEC)的构造形式和应用优势

装配式砼木混合结构(PEC)是集成装配式混凝土结构和装配式木结构材料的优势、协同作用形成的新型建筑体系,其以预制混凝土构件和预制非承重木骨架组合墙体实现建筑的多项功能。介绍上海电气研砼建筑科技集团2个项目的研发背景、砼木混合结构(PEC)的构造形式和在装配率、节能、低碳、经济效益等方面的优势,可对绿色建筑的发展起到借鉴作用。


工程概况


上海电气研砼常州研发基地实验楼建筑面积170㎡,主体采用预制混凝土框架结构,围护结构为木骨架组合墙体。其中,混凝土框架结构的预制构件有梁、柱、叠合楼板、楼梯;建筑围护系统(即外墙)和内隔墙均采用木骨架组合墙体。除梁柱节点和叠合楼板整浇层外,其余构件均在工厂内预制。


按上海市预制装配率计算细则计算,其预制装配率达92.7%(其中单体预制率67.7%,部品装配率23%,其他工业化技术装配率2%)。由于该实验楼工程初步研发成功,上海电气研砼科技集团及加拿大木业协会决定在上海电气研砼泰州基地进行商业性应用和结构体系的二次研发,使其各项性能指标更加完善。


泰兴研发中心设计目标为:

1.在施工过程中免去预制混凝土模板;


2.达到GB/T51350—2019《近零能耗建筑技术标准》规定的能耗指标;


3.实现工业化生产、装配化施工的建筑模式。


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图1 泰兴研发中心(效果图)


上海电气研砼江苏省设计、研发和培训中心(图 1)位于江苏省泰兴市六圩港附近,该地区按GB 50352—2005《民用建筑设计通则》属于夏热冬冷地区。建筑面积2330㎡,建筑高度9.35m,占地面积1185㎡,首层4.2m,2 层4.0m。为国内首个落地的商业性装配整体式混凝土框架结构– 预制非承重木骨架组合外墙混合结构体系项目。


结构形式


主体结构


本工程主体结构采用装配整体式框架结构体系。轴网设计为标准跨度9m,进深8m,无预制次梁,可减少楼板切割;预制预应力空心叠合楼板宽均为1.2m,跨度9m;预制柱均采用600mm×600mm标准方形柱,以减少模具种类。本工程采用预制柱、叠合梁、预制预应力空心叠合楼板、预制楼梯等工业化生产的建筑部件,预制率约为70%,装配率约为85%。


外围护结构


本工程外围护结构采用木骨架组合墙体。木骨架组合墙体是由耐火石膏板+木龙骨(内填保温棉)+外装饰面材料组成的轻质墙体材料(图2),符合现阶段中高端住宅、办公楼等建筑的使用需求。


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图2 木骨架墙体拆分示意

(a)构造1;(b)构造2


本工程主体采用装配式混凝土结构,外围护非承重墙采用木骨架组合墙体,图3为预制混凝土构件与木骨架墙体的组合示意。

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图3 预制混凝土构件与木骨架墙体的组合示意


混凝土木混合结构的基本构造与连接方式


预制混凝土构件的构造和连接


本工程下层现浇柱与上层预制柱之间通过全灌浆套筒连接,下层现浇柱钢筋绑扎时,将其位置依照深化设计给出的具体尺寸布置(图4)。上层预制柱在工厂加工时,按深化设计的尺寸定位,最后在现场吊装和灌浆。具体做法按G310-1~2《装配式混凝土结构连接节点构造图集》施工。


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图4 现浇柱与预制柱连接节点示意


预制梁柱连接分中间层顶层连接2种方式,其主要区别在于预制柱钢筋的锚固形式,中间层预制柱通过灌浆套筒连接,顶层柱采用锚固端板形式连接(图5)。


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图5 预制梁柱连接做法示意

(a)中间层中间节点;(b)顶层节点


预制预应力空心楼板侧边与预制梁的连接构造如图6所示,通过上部现浇混凝土将建筑结构体系形成整体。预制预应力空心楼板端部与预制梁的连接构造如图7所示,预制梁采用花篮梁形式,采用这种处理方式的目的是节省板端的临时支撑设施。


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图6 预制预应力空心楼板侧边与预制梁的连接构造示意

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图7 预制预应力空心楼板端部与预制梁的连接构造示意


木骨架组合墙体构造和连接方式


采用木骨架组合墙体作为建筑外围护系统,其构造(由内至外)为:15mm 厚耐火石膏板→SPF木龙骨(38mm×140mm),内填玻璃棉(A1 级)→9.5mm 厚OSB板→防水透气膜→顺水条→ 10mm厚水泥板。墙体总厚度190mm。


木骨架组合墙体由木骨架承受自身的竖向荷载各种水平荷载,通过连接件将荷载传递到主体结构,作为混凝土框架结构中的非承重墙体。


木骨架墙体之间通过滑动卡扣(图8)进行连接此种连接方式在施工现场操作便捷、安装迅速,体现了装配式建筑的基本理念与特征。

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