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“像搭積木一樣蓋房子”是人們長久以來的夢想。純干法施工的預應力PC技術將“像”這個字抹去,真正意義上實現了混凝土建筑純拼接建造,取消一切濕作業,完美實現了積木式拼房。
什么是PC建筑
PC建筑是指預制混凝土(Precast Concrete)建筑。預制混凝土在PC工廠中加工成型,按照圖紙需要生產各種各樣強度(詞條“強度”由行業大百科提供)高、密實度好,精密度高的鋼筋混凝土構件(詞條“構件”由行業大百科提供)。通過不同構件之間的搭配組合,形成各種類型的建筑形態,獨自實現建筑功能、表現設計創意、滿足使用需求。 工業化生產的PC建筑可以提供大量優質穩定的產品,制造出熟練工人都無法制造的精美建筑產品,像著名的悉尼歌劇院雙曲面屋面就是用PC結構建造的杰出代表。
純干法預應力PC
預應力PC建筑在設計中將預先可能發生的拉應力(詞條“拉應力”由行業大百科提供)轉化為壓應力。通過預應力將零散的PC構件牢固地緊壓在一起,構件之間為壓應力,受力面為整個接觸面。這種結構體系改變了現有用濕法現澆方式連接各處節點的構造做法,在地面以上的結構中,可以完全取消所有的節點現澆、樓板疊合現澆等濕法作業,成為名符其實的全干法施工。
由于混凝土本身抗壓能力強,抗拉能力很弱,因此預應力特別適用于PC結構。在預應力PC結構中,混凝土在預應力作用下始終保持最佳的受壓狀態,避免了構件的細微開裂。同時,由于PC構件通過導入預應力,構件承載能力也明顯增大,塑造大跨度空間也具有得天獨厚優勢。
預應力PC建筑擁有天然的抵震能力,地震過程中結構構件之間允許發生輕微錯動變形耗散能量,并可通過預應力自動恢復震前狀態。
萬科實踐
萬科預應力PC實驗樓項目是對純干法預應力PC結構設計(詞條“結構設計”由行業大百科提供)與建造體系的首次實踐。
萬科預應力PC實驗樓原型
1、結構體系:采用核心筒-壁柱結構,適用于100米高層建筑。所有地面以上構配件,如豎向構件(核心筒、PC壁柱)、水平向構件樓板等,均采用PC工廠預制,現場吊裝拼接。
2、PC構件連接:豎向壁柱、核心筒構件采用PC鋼棒預應力拉接緊固。水平樓板件采用縱橫兩個方向的鋼絞線預應力拉接緊固。
預應力張拉示意圖
3、PC構件基本安裝工序:步驟一,連接豎向PC鋼棒。步驟二,安裝壁柱,穿套PC鋼棒。步驟三,安裝上一層樓板,施加豎向預應力,套筒灌漿。
4、PC構件縫隙:所有構件接觸面均采用平縫連接,依靠摩擦力緊固。縫隙使用粘接劑防水封堵。
PC壁柱之間拼接處理
PC梁柱之間拼縫處理
5、施工特點:(1)現場安裝速度快。結構構件在現場直接吊裝安裝,沒有支模澆注流程,因此施工進度主要取決于構件吊裝轉運速度。施工效率遠遠超過一般混凝土結構建筑,基本等同于一般鋼結構的施工速度。(2)無噪音施工。由于所有建筑構件(詞條“建筑構件”由行業大百科提供)均在工廠內生產加工完成,現場僅有平板(詞條“平板”由行業大百科提供)貨車、吊車、小型液壓機、灌漿機等輔助機械,操作噪音非常低。可以在密集居民區內安靜的施工,沒有擾民問題。(3)施工作業干凈整潔、精細化。完全取消了濕法操作,幾乎所有的施工誤差都可以避免。由于設計及現場管理工作的前置,施工現場可以實現像制造車間一樣的干凈、整潔、精細。
未來應用
純干法預應力PC結構具有類似鋼結構的工業化生產、強度高、品質穩定、加工性能好等特點,同時減少了現澆鋼筋混凝土因結構工作機理導致的裂縫、干縮等問題,具有高耐久度,長達300年的結構壽命。施工現場干凈整潔、無噪音、施工速度快,適用于對施工噪音及施工現場要求度高的環境,并且擁有天然抗震(詞條“抗震”由行業大百科提供)能力。是一種應用前景的嶄新結構。