在设计和生产方面:设计端PKPM、Bee PC等国产装配式BIM设计软件的出现,实现了构件设计过程的可视化;PC构件智能生产线、生产线控制系统等应用实现了构件生产效率及质量的“双效”提升;灌浆套筒连接技术的发展为装配式建筑实现“等同现浇”提供了可能。
1.1.3 产业链环境
近几年,我国装配式建筑相关产业链也在逐步完善,至2022年底,全国现有48个国家级装配式建筑示范城市,328个国家级装配式建筑产业基地,908个省级产业基地。装配式建筑专业技术从业人员约300万人,装配式建筑其他上下游相关企业约1.35万家。
1.2 目前存在的问题
1.2.1 市场接受度
装配式建筑较传统现浇建造成本依较高,在市场推广和接受度方面仍存在挑战。一些用户和开发商对新技术持保守态度,缺乏充分了解和信任。
1.2.2 建筑设计和定制性
传统建筑常常基于现场施工的需求进行设计,而装配式建筑提前在工厂预制,然后再运至现场组装。因此,如何在满足客户个性化需求的同时,“少规格、多组合”地设计出便于生产、高效装配的集标准与个性为一体的建筑构件,仍然是一个挑战。
1.2.3 施工质量与安全
确保构件连接的牢固性是保证装配式建筑成功的关键。现阶段我国装配式建筑施工人员主要是流动性大的农民工,缺乏专业的装配式技能知识,构件安装依靠技能水平、责任心等多因素影响,是需要重点关注和解决的问题。
2 我国装配式剪力墙结构体系分类
目前,我国装配式建筑研究热点主要集中在湿法连接预制装配剪力墙体系,包括采用灌浆套筒连接、浆锚连接等不同连接方法的预制剪力墙结构,下文就国内主流装配式剪力墙体系进行介绍。
2.1 灌浆套筒剪力墙体系
灌浆套筒剪力墙体系通过在预制剪力墙底部预埋套筒,上部伸出钢筋,安装时下层墙板钢筋插入上层套筒内,在套筒缝隙中灌入高强灌浆料实现墙体的连接,其连接构造。该体系最初由日本传入我国,国内在原有基础上优化创新,颁布了多项标准引导其发展,目前已成为国内装配式建筑的主流体系之一。
灌浆套筒剪力墙体系虽然受力明确、连接合理,但安装精度要求高,在施工时需要将钢筋逐根插入套筒,难度较大,往往需要反复调整,安装难度大,易出现切筋现象,对安装人员的责任心要求较高。同时,套筒灌浆饱满度缺乏有效的检测办法,安全隐患大。
2.2 预制双面叠合剪力墙体系
预制双面叠合剪力墙由两侧两片混凝土板通过桁架筋连接成一体,现场安装后在空腔内插入连接钢筋浇筑混凝土形成整体,共同承担受力,其竖向连接节点见。2005年德国预制混凝土公司(西伟德公司)于合肥投建了国内第一条预制双面叠合剪力墙生产流水线,自此该体系慢慢进入我国市场,并逐步发展成熟。
自预制双面叠合剪力墙结构体系引入国内后,各大高校、科研机构等结合我国工程实际,针对其结构体系的性能进行了一系列的试验研究,证明了该结构体系的抗震性能与现浇结构基本一致。相较套筒灌浆体系,墙体质量减轻1/2,可减少50%安装时间,施工效率较高。
2.3 纵肋叠合剪力墙体系
纵肋叠合剪力墙体系是由北京住宅产业化集团研发的专利产品体系,核心是竖向构件采用纵肋空心墙板与传统水平构件通过钢筋连接、浇筑混凝土等可靠连接方式,实现一种“等同现浇”的装配整体式剪力墙结构。可应用于公共建筑、住宅等。该体系的构件类型包括纵肋空心墙板和夹心保温纵肋空心墙板。该体系竖向钢筋搭接示意图。纵肋空心墙板是由两侧混凝土板及连接二者的纵肋组成的带有空腔的预制构件,空腔类型可根据建筑主体拆分类型进行设计,以满足不同部位的功能要求;空腔内部采用水洗粗糙面工艺,可增强新旧混凝土结合密实度。墙板重量轻、尺寸大、吊装速度快,有利于提升施工效率。
竖向钢筋在墙板空腔底部外露,并与下层墙板插入空腔的竖向钢筋搭接连接,在空腔后浇混凝土形成整体叠合墙体结构,避免了套筒灌浆连接的安全隐患,试验证明,纵肋叠合剪力墙体系抗震性能“等同现浇”。相关标准T/CECS 793—2020《纵肋叠合混凝土剪力墙结构技术规程》已于2021年5月1日起实施。该体系目前已经在河北承德金隅小区、北京通州区丁各庄公租房、顺义新城第18街区公租房等多个住宅项目推广应用,并取得了良好的经济和社会效益。