新西兰预制混凝土结构项目应用状况考察及思考.docxVIP

前言 新西兰位于印度洋板块（包括澳洲）与太平洋板块交界处，是地壳板块碰撞挤压的断裂地带。天然的地理条件使其成为了一个地震频繁、大震多发的国家。全国地图呈狭长形，分为南岛和北岛。新西兰的结构设计标准中，定义了“地震风险因子”这一参数，来反映全国各地的抗震设防分类。例如，从北至南，4个主要城市奥克兰、惠灵顿、基督城和皇后镇的地震风险因子分别为0.13、0.40、0.30和0.32。根据地震风险因子的变化趋势，新西兰全国各地区可划分为4个“BRANZ地震分布带”。1931年，新西兰历史上最严重的大地震袭击了霍克斯湾，超过250人死亡，伤者不计其数。进入20世纪以来，新西兰已发生了多次震级较大、破坏性极强的地震：2010年9月坎特伯雷发生震级为7.1级的大地震；2011年2月，基督城发生震级为6.3级的浅源地震，给基督城造成巨大的破环；2016年11月，凯库拉发生震级为7.8级的大地震。这些大地震也引起了新西兰建筑结构体系的巨大变化。由于新西兰的抗震设防措施较为有力，所以在基督城2011年大地震中倒塌的房屋很少。然而，虽然没有倒塌，但大量严重破坏的建筑并没有修复价值，导致整个基督城中央商务区（CBD）有70%的建筑必须拆除重建（见图1）。基督城最高的51栋建筑，虽然无一倒塌，但其中有多达37栋在震后被迫拆除。基督城地震充分体现出结构抗震“韧性”（Resilience）的重要价值，震后可恢复性从此成为工程界研究的焦点[1]。 图 1 基督城地震后大量建筑受损严重 基督城地震之前，基督城CBD和阿丁顿（Addington）地区几乎所有建筑都采用钢筋混凝土（RC）框架或剪力墙作为其结构体系。但在自2011年开始的基督城重建过程中，结构水平抗侧力体系中采用钢结构、RC结构和木结构的建筑数量的大致比例为10∶10∶1。大地震前随处可见的RC抗弯框架水平抗侧力体系，在重建的CBD中基本上不再采用，重建的混凝土结构几乎全都是采用剪力墙结构体系。各类钢结构建筑中使用频次最多的体系依次为：防屈曲支撑（BRB）框架、传统抗弯框架（MRF）、带有梁截面削弱（RBS狗骨式）的抗弯框架、带有可替换耗能梁段的偏心支撑框架（EBFs）、中心支撑框架（CBFs）、传统偏心支撑框架、摇摆钢框架体系等。虽然官方没有出台任何强制性规定要求在重建中使用更具韧性（Resilience）的结构体系，但很多工程师仍会在设计建筑时使其在设计水准地震下的层间位移远小于规范中的最大限值，这一做法的目的是限制结构和非结构构件损伤。经历了基督城大地震，越来越多的人开始接受一个观念，即仅将防止生命损失作为抗震设计性能目标，对于一个优秀的现代结构来说是远远不够的。 1、预制混凝土结构项目应用案例 ?1.1 多层养老公寓建筑多层养老公寓项目位于基督城，建筑地上共4层，立面设计采用现代简约风格，结构形式为预制混凝土剪力墙结构（见图2）。 图 2 多层养老公寓 该结构的预制方案采用了预制剪力墙板混合结构体系，剪力墙竖向钢筋采用浆锚搭接连接，相邻墙板之间为密拼直缝做法。墙板一次预制两层高度，楼盖周边采用角钢与预制墙侧预埋件焊接，将墙板连接形成整体。角钢同时作为叠合楼板的边支托。预制墙侧内埋接驳套筒，与中间层楼板负筋机械连接；墙顶预留竖向钢筋现场弯折90°锚入楼板现浇层（见图3）。 图 3 施工中的预制墙板 1.2 多层酒店建筑?多层酒店项目位于皇后镇，建筑地上共8层，采用预制混凝土墙板-钢框架混合结构，局部核心筒采用现浇。项目楼板采用预制叠合板（无桁架钢筋），墙板竖向纵筋采用浆锚搭接连接，钢框架梁贯通、柱分层，钢柱设端板与钢梁上下翼缘采用螺栓连接，钢框架部分仅承担竖向荷载（见图4）。 图 4 施工中的叠合板 预制墙底留15mm接缝，采用满铺坐浆+逐孔灌浆法：先在墙底满铺35MPa砂浆，墙板安装就位后再逐孔开始灌浆，下部为注浆孔，上部为出浆孔（见图5、图6）。 图 5 施工中的预制墙 图 6 满铺坐浆+逐孔灌浆法示意 关于墙板的堵孔操作，现场主要采用了两种方法：木塞棒敲入堵孔（见图7）、透明软管弯折绑扎。其中透明出浆软管弯折绑扎的方法操作简便、质量易控，值得学习借鉴。 图 7 堵孔做法 预制墙顶预留外伸钢筋的方式可分为三类：第一类为墙端抗弯纵筋；第二类为墙身抗剪纵筋；第三类为板墙连接钢筋，待叠合板安装就位后，板墙连接钢筋弯折90°锚入叠合现浇层（见图8）。 图 8 预制墙顶出筋方式 该酒店建筑的单向叠合楼板跨度大约7.2m左右（可能施加了预应力），没有配置抗剪桁架钢筋，仅在板面进行了拉毛处理，以增加结合面抗剪性能（见图9）。钢梁底和叠合板底采用盘扣式临时支架+方木支托，楼板密拼布置，拼缝两侧板边缘设下倒圆角。楼梯梯板采用立模预制，端部预留外伸钢筋与现浇结构进行可靠连接。 图 9 叠合板 1.3 PC