装配式混凝土结构中使用的材料大多与现浇混凝土结构一样,也有部分PC结构专用材料,对于PC结构材料应符合什么规定,规定的要点是什么,下面具体讨论。
(1)规范规定
《装规》《装标》对装配式混凝土结构材料有如下规定:
1)混凝土、钢筋、钢材和连接材料的性能。对于混凝土、钢筋、钢材和连接材料的性能要求,《装标》与《装规》的要求是一样的,应符合现行国家标准《混规》和《钢结构设计规范》GB50017的有关规定(《装规》4.1.1条,《装标》5.2.1条)。
2)预制混凝土强度等级。预制混凝土强度等级比现浇混凝土强度等级起点提高了一个等级要求。预制构件混凝土强度等级不宜低于C30;预应力混凝土预制构件的混凝土强度等级不应低于C30,不宜低于C40;现浇混凝土的强度等级不应低于C25(《装规》4.1.2条)。
3)钢筋的选用要求。普通钢筋采用套筒灌浆连接和浆锚搭接连接时,钢筋应采用热轧带肋钢筋,钢筋的选用应符合现行国家标准《混规》的规定(《装规》4.1.3条)。
4)钢筋套筒灌浆连接。钢筋套筒灌浆连接是装配式混凝土结构中预制结构构件连接的主要连接形式,是经过国外大量工程实践检验,比较可靠的一种连接形式,采用的套筒应符合《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T 398的规定,采用的灌浆料应符合《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T408的规定(《装规》4.2.1条、4.2.2条)。
5)夹心保温外墙内外叶墙板的拉结件。金属及非金属材料拉结件均应满足承载力、变形能力、耐久性要求,并应经过试验验证,拉结件还应满足节能设计要求(《装规》4.2.7条)。
6)钢筋浆锚搭接连接的镀锌金属波纹管。浆锚搭接连接是一种间接搭接,被搭接的钢筋离开一定距离,通过钢筋之间浆料握裹作用传力的连接方式。国外澳大利亚浆锚搭接研究使用比较多,但澳大利亚没有抗震设计要求。近年国内有大学、研究机构和企业做了大量研究试验,有了一定的技术基础,在国内装配整体式结构建筑中也有应用。浆锚搭接方式最大的优势是成本低于套筒灌浆连接方式。《装规》对浆锚搭接方式给予了审慎的认可,毕竟,浆锚搭接不像套筒灌浆连接方式那样有几十年的工程实践经验并经历过多次地震的考验。用于钢筋浆锚搭接连接的镀锌金属波纹管应符合现行行业标准《预应力混凝土用金属波纹管》JG 225的有关规定。镀锌金属波纹管的钢带厚度不宜小于0.3mm,波纹高度不应小于2.5mm(《装标》5.2.2条、5.7.5条)。
7)挤压套筒机械连接。挤压套筒连接是通过钢筋与套筒的机械咬合作用形成剪力进行轴向力传递的连接方式,用于钢筋机械连接的挤压套筒,其原材料及实测力学性能应符合现行行业标准《钢筋机械连接用套筒》JG/T 163的有关规定(《装标》5.2.3条)。
8)预制构件的吊环。预制构件的吊环应采用未经冷加工的HPB300级钢筋制作。吊装用内埋式螺母或吊杆的材料应符合国家现行相关标准的规定(《装规》4.1.5条、5.4.5条)。
9)钢筋锚固板。装配式混凝土结构中,钢筋的锚固方式推荐采用锚固板锚固。钢筋锚固板的材料应符合现行行业标准《钢筋锚固板应用技术规程》JGJ 256的规定(《装规》4.2.4条)。(www.daowen.com)
10)受力预埋件的锚板及锚筋。受力预埋件的锚板及锚筋材料应符合现行国家标准《混规》的有关规定。专用预埋件及连接材料应符合国家现行有关标准的规定(《装规》4.2.5条)。
11)连接用焊接材料,螺栓、锚栓和铆钉等紧固件的材料。连接用焊接材料,螺栓、锚栓和铆钉等紧固件的材料应符合国家现行标准《钢结构设计规范》GB 50017、《钢结构焊接规范》GB50661和《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18等的规定(《装规》4.2.6条)。
(2)要点说明
装配式混凝土结构的材料合理选用非常重要,下面对一些要点进行说明:
1)采用钢筋套筒灌浆连接时,应在构件生产前对灌浆套筒连接接头做抗拉强度试验,每种规格试件数量不应少于3个,这是《装规》11.1.4条提出的强制性要求,也应在设计说明文件中明确提出试验要求。在灌浆套筒选用上尤其应注意连接筋与套筒内壁间净距控制,套筒灌浆段内径与连接筋的直径差值应符合规范最小差值要求,避免浆料与连接筋握裹不充分的情况出现。
2)夹心保温外墙的外叶墙板的质量大,拉结件失效带来外叶板脱落会酿成重大的质量事故,拉结件在设计、生产、安装等各个环节都应该引起足够的重视,规范设计与施工作业。《装规》4.2.7条对拉结件的承载力、变形能力、耐久性等提出了试验验证的要求,我们在设计文件中也应对拉结件试验验证提出明确的设计要求,从设计源头上保障拉结件的性能。
3)《装规》6.5.4条规定,采用浆锚搭接连接时,对预留孔成孔工艺、孔道形状和长度、构造要求、灌浆料和被连接钢筋,应进行力学性能以及适用性的试验验证;《装标》5.7.5条对预制剪力墙浆锚搭接连接的预留灌浆孔道的构造、试验验证以及相关范围的构造加强措施提出了具体的规定;对于直接承受动力荷载构件的纵向钢筋不应采用浆锚搭接连接,直径大于20mm的连接筋不宜采用浆锚搭接连接,对于浆锚搭接连接适用范围有更严格的规定。灌浆套筒连接接头已经有比较成熟的经验,《装规》对其连接接头都提出了强制性试验验证要求,笔者认为,对于可靠性还不是特别清楚、应用经验还比较缺乏的浆锚搭接连接也应该提出更严格的强制性的试验验证要求。
4)装配式混凝土结构的材料宜采用高强混凝土,强度等级比现浇钢筋混凝土结构起点高了一个等级。采用高强混凝土也是国外高层、超高层装配式混凝土结构普遍做法,高强混凝土与高强钢筋、大直径钢筋匹配使用,可以减少钢筋配置,减少钢筋连接接头,方便施工,降低成本。采用高强混凝土和工厂生产,可以获得更好的结构构件品质,对于提高结构耐久性,延长结构寿命都是非常有利的,也是一种绿色节能的体现。
5)当采用套筒灌浆连接和浆锚搭接连接时,连接筋与孔洞内壁净距有限,需要浆料与钢筋间提供足够的摩擦力,因此钢筋应采用热轧带肋钢筋,钢筋上的肋可以使钢筋与灌浆料之间产生足够的摩擦力,有效地传递应力,从而形成可靠的连接接头。
6)吊装用内埋式螺母、吊杆、吊钉等应根据相应的产品标准和应用技术规程选用,其材料应符合国家现行相关标准的规定。如果采用钢筋吊环,应采用未经冷加工的HPB300级钢筋制作。根据国内外的工程经验,为了节约材料、方便施工、吊装可靠的目的,并避免外漏金属件的锈蚀,预制构件的吊装方式宜优先采用内埋式螺母、内埋式吊杆或预留吊装孔。内埋式吊具已有专门技术和配套产品,可根据具体情况选用。
7)挤压套筒连接应满足结构钢筋机械连接一级接头标准,挤压套筒连接适用于热轧带肋钢筋的连接,采用该种接头时,要考虑施工机具连接操作空间的要求,从挤压套筒厂家了解到,压接钳连接一般需要100mm(含挤压套筒)左右的操作空间。
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