一种模壳预制装配式RC框架结构的施工方法

一种模壳预制装配式rc框架结构的施工方法
技术领域
1.本发明涉及装配式混凝土结构技术领域，尤其涉及一种模壳预制装配式rc框架结构的施工方法。


背景技术：

2.建筑产业现代化的核心是新型建筑工业化，而发展装配式rc结构是建筑工业化的必由之路。国外，欧美地区rc结构采用装配式方式建造已非常普遍，主要包括建筑预制外墙和结构预制构件两大系列，已经编制了一系列的工程标准和应用手册；日本在借鉴欧美成功经验的基础上开发出预制侧面板现浇核心混凝土、预制梁、柱外壳现浇核心混凝土等多种装配整体式rc结构形式。
3.国内，从20世纪五六十年代开始研究装配式rc结构，目前已有多种装配式结构形式在我国得到应用与推广，其中装配式大板结构现主导国内装配式结构的市场，主要用于高层住宅。根据乡村城镇化的基本国策，可以预见，今后中低层住宅将占据建筑业很大的市场。对于中低层住宅，相比大板结构，采用rc框架结构具有较大的经济优势。
4.对于rc结构装配式建造方式，结构的整体性问题、预制构件的运输问题、施工质量问题等都是制约其发展的重要因素。其中，结构的整体性问题尤为突出，导致其抗震性能劣于现浇结构。
5.外壳预制核心现浇装体式rc结构，梁、柱预预制外壳既作为梁、柱的施工模板也作为结构的一部分。该类型结构因为梁、柱外壳均在工厂制作，工业化程度高，同时因梁、柱、板连同节点的大量核心混凝土现浇，从而对结构的整体性有一定保证，因而其抗震性能相近于现浇rc结构。
6.预制水泥基外壳类及永久模板类结构的一个重点问题是，外壳和模板在工厂提前预制，然后运至施工现场吊装后再现浇内部混凝土，在浇筑内部混凝土时预制外壳或永久模板已有较长的硬化时间，其水泥基材的水化反应已基本完成，因此外壳或模板与现浇的混凝土之间水泥基材的化学粘结较弱，导致结构构件预制部分和现浇部分的粘结性能较差，直接影响了结构的整体性和抗震性能。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种模壳预制装配式rc框架结构的施工方法，可以有效解决背景技术中的问题。
8.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案具体如下：
9.本发明公开了一种模壳预制装配式rc框架结构的施工方法，包括以下步骤：
10.步骤1：预制梁永久模壳和柱永久模壳，并将梁永久模壳和柱永久模壳运输至施工现场，所述梁永久模壳包括第一梁模壳和第二梁模壳，所述柱永久模壳包括第一柱模壳和第二柱模壳，所述第一梁模壳包括第一模壳本体，所述第一模壳本体包括第一三维织物网、第一纤维布、第一pva水溶布和第一拌合物，所述第二梁模壳包括第二模壳本体，所述第二
模壳本体包括第二三维织物网、第二纤维布、第二pva水溶布和第二拌合物；所述第一柱模壳包括第一模壳本体，所述第一模壳本体包括第一三维织物网、第一纤维布、第一pva水溶布和第一拌合物，所述第二柱模壳包括第二模壳本体，所述第二模壳本体包括第二三维织物网、第二纤维布、第二pva水溶布和第二拌合物；
11.步骤2：通过第一纤维布及第二纤维布对梁永久模壳和柱永久模壳进行张拉，以保持梁永久模壳和柱永久模壳侧面的平整度；
12.步骤3：浇水，使第一拌合物及第二拌合物硬化，并使第一pva水溶布及第二水溶pva水溶布水溶；
13.步骤4：对第一纤维布及第二纤维布伸出端面外的部分进行裁剪，并依次吊装第二柱模壳、第一梁模壳、第二梁模壳、第一柱模壳，校正位置后进行固定；
14.步骤5：搭设楼面板模板，布楼面板钢筋，并连续浇筑梁、柱核心混凝土及楼面板混凝土；
15.步骤6：混凝土养护完成后拆除楼面板模板，完成施工。
16.在上述任一方案中优选的是，所述第一梁模壳与所述第二梁模壳结构相同，所述第一柱模壳和所述第二柱模壳结构相同。
17.在上述任一方案中优选的是，所述第一梁模壳还包括梁钢筋笼，所述第一模壳本体设有第一成模腔体，所述梁钢筋笼位于所述第一成模腔体内，且所述梁钢筋笼与所述第一模壳本体连接。
18.在上述任一方案中优选的是，所述第一模壳本体还包括：第一三维织物网和第一纤维扣，所述第一纤维布裹设于所述第一三维织物网外周；所述第一pva水溶布裹设于所述第一三维织物网内周；所述第一纤维扣设置于所述第一三维织物网内周，且所述第一纤维扣延伸至所述第一pva水溶布外部并与所述梁钢筋笼连接；所述第一拌合物填充于所述第一三维织物网内。
19.在上述任一方案中优选的是，所述梁钢筋笼包括梁纵向钢筋和梁箍筋，所述梁纵向钢筋与所述梁箍筋连接。
20.在上述任一方案中优选的是，所述第二柱模壳还包括柱钢筋笼，所述第二模壳本体设有第二成模腔体，所述柱钢筋笼位于所述第二成模腔体内，且所述柱钢筋笼与所述第二模壳本体连接。
21.在上述任一方案中优选的是，所述第二模壳本体还包括第二三维织物网和第二纤维扣，所述第二纤维布裹设于所述第二三维织物网外周，所述第二pva水溶布裹设于所述第二三维织物网内周，所述第二纤维扣设置于所述第二三维织物网内周，且所述第二纤维扣延伸至所述第二pva水溶布外部并与所述柱钢筋笼连接，所述第二拌合物填充于所述第二三维织物网内。
22.在上述任一方案中优选的是，所述柱钢筋笼包括柱纵向钢筋和柱箍筋，所述柱纵向钢筋与所述柱箍筋连接。
23.在上述任一方案中优选的是，所述第一柱模壳两侧分别设有两组企口，两组所述企口分别用于连接所述第一梁模壳和所述第二梁模壳。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：
25.本发明提供了一种模壳预制装配式rc框架结构的施工方法，所述梁永久模壳和所
述柱永久模壳在梁、柱施工时分别作为梁、柱的施工模板，在梁柱施工完成后可以作为梁柱的一部分，不予拆除，且所述梁永久模壳和所述柱永久模壳可以工厂化生产、制作简便，构件质量易得到保证，同时重量小，运输、吊装方便；通过所述梁永久模壳和所述柱永久模壳进行rc框架结构的建造，其施工程序简单，施工质量易得到保证；同时，由于所述梁永久模壳、所述柱永久模壳和现浇的核心混凝土的水泥基材同期水化，从而使施工完成的梁、柱结构具有较好的连续性、整体性，较现浇而成的梁、柱结构，具有相同的抗震性能。
附图说明
26.附图用于对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
27.图1是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的梁永久模壳和柱永久模壳的连接构造示意图；
28.图2是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的梁永久模壳结构示意图；
29.图3是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的柱永久模壳结构示意图；
30.图4是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的企口结构示意图。
31.图5是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的柱预制模壳示意图。
32.图6是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的加载装置示意图。
33.图7是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的加载制度示意图。
34.图8是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的xz-a裂缝发展示意图。
35.图9是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的kz-b裂缝发展示意图。
36.图10是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的xz-a荷载-位移滞回曲线示意图。
37.图11是本发明模壳预制装配式rc框架结构的施工方法的xz-b荷载-位移滞回曲线示意图。
38.图中标号说明：
39.1、第一纤维布；2、第一三维织物网；3、第一pva水溶布；4、第一纤维扣；5、企口；6、梁纵向钢筋；7、梁箍筋；8、柱纵向钢筋；9、柱箍筋；10、第一梁模壳；11、第二梁模壳；12、第一柱模壳；13、第二柱模壳；1'、第二纤维布；2'、第二三维织物网；3'、第二pva水溶布；4'、第二纤维扣。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所
示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图及具体实施方式对本发明技术方案进行详细说明。
45.如图1至图4所示，一种装配式rc框架结构永久模壳，包括：用于形成框架结构的梁永久模壳和柱永久模壳；所述梁永久模壳包括：具有两组，且分别以所述柱永久模壳相互对称的第一梁模壳10和第二梁模壳11；所述柱永久模壳包括：具有两组，且分别以所述梁永久模壳相互对称的第一柱模壳12和第二柱模壳13。
46.如图1至图4所示，所述第一梁模壳10与所述第二梁模壳11结构相同，所述第一柱模壳12和所述第二柱模壳13结构相同，所述第一梁模壳10包括第一模壳本体和梁钢筋笼，所述第一模壳本体设有第一成模腔体，所述梁钢筋笼位于所述第一成模腔体内，且所述梁钢筋笼与所述第一模壳本体连接。
47.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第一梁模壳10为“u”形结构，且所述第一梁模壳10上口面与rc框架结构的楼板底面平齐，所述梁钢筋笼顶面高于所述第一梁模壳10“u”形结构上口面，高度差根据设计钢筋笼伸进楼板内的高度确定。
48.如图1至图4所示，所述第一模壳本体包括：第一三维织物网2；第一纤维布1，所述第一纤维布1裹设于所述第一三维织物网2外周；第一pva水溶布3，所述第一pva水溶布2裹设于所述第一三维织物网2内周；第一纤维扣4，所述第一纤维扣4设置于所述第一三维织物网2内周，且所述第一纤维扣4延伸至所述第一pva水溶布3外部并与所述梁钢筋笼连接；第一拌合物，所述第一拌合物填充于所述第一三维织物网2内。
49.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第一纤维布1延伸至所述第一梁模壳10的“u”形结构端面外，伸出长度由施工现场张拉设备的要求确定。
50.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第一拌合物为水泥粉与粗砂以一定比例干拌的拌合物，优选的，水泥粉与粗砂的重量比为1：1.5；通过将水泥粉与粗砂以一定比例干拌，在与水反应时，可使所述第一拌合物硬化，进而可使所述第一模壳本体形成一定强度，便于进行吊装。
51.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第一pva水溶布3具有水溶性，浇水即可溶解，溶解速度可根据施工要求设计，同时，溶解后的产物为水和二氧化碳，对水泥基材料的性能无影响，且无环境污染。
52.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，通过所述第一纤维布1和所述第一三维织物网2，可以增加第一模壳本体的抗裂性能和耐久性能，优于现浇。
53.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述梁钢筋笼设置在所述第一梁模壳10的所述第一成模腔体内，并通过所述第一纤维扣4与所述所述第一梁模壳10相连，以保证起吊装车和运输过程中外壳变形不至过大。
54.如图1至图4所示，所述梁钢筋笼包括梁纵向钢筋6和梁箍筋7，所述梁纵向钢筋6与所述梁箍筋7连接。
55.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，通过所述梁箍筋7可以对所述梁纵向钢筋6进行固定限位，以提升所述梁钢筋笼整体结构的稳定性。
56.如图1至图4所示，所述第二柱模壳13包括第二模壳本体和柱钢筋笼，所述第二模壳本体设有第二成模腔体，所述柱钢筋笼位于所述第二成模腔体内，且所述柱钢筋笼与所述第二模壳本体连接。
57.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第二柱模壳13为“口”形结构。
58.如图1至图4所示，所述第二模壳本体包括：第二三维织物网2'；第二纤维布1'，所述第二纤维布1'裹设于所述第二三维织物网2'外周；第二pva水溶布3'，所述第二pva水溶布2'裹设于所述第二三维织物网2'内周；第二纤维扣4'，所述第二纤维扣4'设置于所述第二三维织物网2'内周，且所述第二纤维扣4'延伸至所述第二pva水溶布3'外部并与所述柱钢筋笼连接；第二拌合物，所述第二拌合物填充于所述第二三维织物网2'内。
59.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第二纤维布1'延伸至所述第二柱模壳13的“口”形结构端面外，伸出长度由施工现场张拉设备的要求确定。
60.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第二拌合物为水泥粉与粗砂以一定比例干拌的拌合物，优选的，水泥粉与粗砂的重量比为1：1.5；通过将水泥粉与粗砂以一定比例干拌，在与水反应时，可使所述第二拌合物硬化，进而可使所述第二模壳本体形成一定强度，便于进行吊装。
61.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述第二pva水溶布3'具有水溶性，浇水即可溶解，溶解速度可根据施工要求设计，同时，溶解后的产物为水和二氧化碳，对水泥基材料的性能无影响，且无环境污染。
62.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，通过所述第一纤维布1和所述第一三维织物网2，可以增加第一模壳本体的抗裂性能和耐久性能，优于现浇。
63.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述柱钢筋笼设置在所述第二柱模壳13的所述第二成模腔体内，并通过所述第二纤维扣4'与所述所述第二柱模壳13相连，以保证起吊装车和运输过程中外壳变形不至过大。
64.如图1至图4所示，所述柱钢筋笼包括柱纵向钢筋8和柱箍筋9，所述柱纵向钢筋8与所述柱箍筋9连接。
65.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，通过所述柱箍筋9可以对所述柱纵向钢筋8进行固定限位，以提升所述柱钢筋笼整体结构的稳定性。
66.所述第一柱模壳12两侧分别设有两组企口5，两组所述企口5分别用于连接所述第一梁模壳10和所述第二梁模壳11。
67.在本发明实施例所述的装配式rc框架结构永久模壳中，所述企口5为“u”型结构，设置于所述第一柱模壳12的“口”形外壳下端与所述第一梁模壳10和所述第二梁模壳11的交接处，所述企口5宽度为所述第一梁模壳10和所述第二梁模壳11的外边缘宽度，其高度为所述第一梁模壳10和所述第二梁模壳11的梁底到板面的高度；通过所述企口5能够增强所述梁永久模壳与所述柱永久模壳连接强度，增加连接处的密封性，以增强整体结构的稳定
性。
68.一种模壳预制装配式rc框架结构的施工方法，包括以下步骤：
69.步骤1：预制梁永久模壳和柱永久模壳，将梁永久模壳和柱永久模壳运输至施工现场；
70.步骤2：通过梁永久模壳和柱永久模壳伸出端面外的第一纤维布1及第二纤维布1'对其进行张拉，以保持梁永久模壳和柱永久模壳侧面的平整度；
71.步骤3：浇水，使得充填设置在第一三维织物网2内的第一拌合物和设置在第二三维织物网2'内的第二拌合物硬化，同时使第一pva水溶布3和第二水溶pva水溶布3'水溶；
72.步骤4：对第一纤维布1及第二纤维布1'伸出端面外的部分进行裁剪；
73.步骤5：吊装第二柱永久模壳13，校正位置后进行固定；
74.步骤6：吊装第一梁永久模壳10和第二梁永久模壳11，在吊装过程中使得第一梁永久模壳10的所述梁纵向钢筋6在其右端伸出端面外的部分穿过梁、柱连接节点区，并伸进第二梁永久模壳11中完成第一梁永久模壳10和第二梁永久模壳11的梁纵向钢筋6的搭接连接，同时，通过梁箍筋7对梁纵向钢筋6进行固定；
75.步骤7：吊装第一柱永久模壳12，在吊装过程中使得第二柱永久模壳13的柱纵向钢筋8在其上端伸出端面外的部分穿过梁、柱连接节点区，并伸进第一柱永久模壳12中完成第一柱永久模壳12和第二柱永久模壳13的柱纵向钢筋8的搭接连接，同时，通过柱箍筋9对柱纵向钢筋8进行固定；
76.步骤8：搭设楼面板模板，布楼面板钢筋；
77.步骤9：连续浇筑梁、柱核心混凝土及楼面板混凝土；
78.步骤10：混凝土养护期后拆除楼面板模板，完成该层楼的梁、柱、楼面板的施工。
79.在本发明所述的模壳预制装配式rc框架结构的施工方法中，通过梁永久模壳和柱永久模壳在工厂预制后，运输至施工现场，吊装前进行浇水可以使第一拌合物和第二拌合物硬化，再吊装后直接浇筑梁和柱核心混凝土，能够保证两者同期水化，并且核心混凝土与第一拌合物和第二拌合物可以直接充分接触，能够增加其之间的粘结强度，从而使施工完成的梁、柱结构具有较好的连续性、整体性，较现浇而成的梁、柱结构，具有相同的抗震性能；进而，通过第一纤维布1和第一三维织物网2及第二纤维布1'和第二三维织物网2'，可以使施工完成的rc梁、柱构件的抗裂性能及耐久性能优于现浇而成的梁、柱结构。
80.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
81.本发明提供了模壳预制装配式rc框架结构的施工方法，所述梁永久模壳和所述柱永久模壳在梁、柱施工时分别作为梁、柱的施工模板，在梁柱施工完成后可以作为梁柱的一部分，不予拆除，且所述梁永久模壳和所述柱永久模壳可以工厂化生产、制作简便，构件质量易得到保证，同时重量小，运输、吊装方便；通过所述梁永久模壳和所述柱永久模壳进行rc框架结构的建造，其施工程序简单，施工质量易得到保证；同时，由于所述梁永久模壳、所述柱永久模壳和现浇的核心混凝土的水泥基材同期水化，从而使施工完成的梁、柱结构具有较好的连续性、整体性，较现浇而成的梁、柱结构，具有相同的抗震性能。
82.以下是试验结果：
83.1试验设计
84.1.1原材料及性能
85.第一拌合物、第二拌合物的水泥粉与粗砂的重量比为1：1.5，水泥采用牌号为52.5的硅酸盐水泥，砂采用河砂，并用4.75mm方孔筛过筛。
86.三维织物网及纤维布所用纤维的性能如下表：
87.表1纤维性能参数
88.纤维种类f/naf/mm2ff/mpaef/gpaε
cfu
碳纤维9410.452091.12340.009743
89.注：ff＝f/af，af＝t/ρf，t—纤维粗纱的线密度，单位：tex。
90.钢筋笼用钢筋牌号为hrp335和hpb300的直径分别为14mm和8mm的热轧钢筋实测力学性能见表2。
91.表2钢筋的力学性能
[0092][0093]
现浇核心混凝土强度设计等级为c30，强度实测结果见表3。
[0094]
表3混凝土按不同龄期实测抗压、抗折强度
[0095][0096]
1.2试件尺寸及配筋
[0097]
共制作了两根试件，其中一根为传统的现浇rc柱，作为对比试件，另一根为模壳预制装配式rc框架柱，试件编号分别为xz-a、kz-b，两根试件的尺寸及配筋相同。
[0098]
1.3模壳预制装配式rc框架柱试件制作
[0099]
按照上文所述工艺进行rc柱预制模壳的制作，组装好并对拌合物通过浇水使其硬化后的预制模壳见图5，然后在预制模壳内浇筑rc柱核心混凝土，完成试件制作。
[0100]
1.4加载装置及加载方法
[0101]
为了考察模壳预制装配式rc框架柱的抗震性能，本次试验对两根试件均进行低周反复加载，并将试验结果进行比较，为了模拟实际结构中柱的受力特点，首先在试件顶部施加一设定的并在整个加载过程中维持不变的竖向力，即模拟实际结构中柱所承受的轴压力，然后采用位移控制按一定的加载制度分级施加水平荷载，直至试件破坏或荷载下降达极限荷载的85％以下时停止加载，加载装置如图6所示。
[0102]
1.5加载制度
[0103]
采取等、变幅混合加载混合加载方式，试验开始时，首先将竖向荷载一次性施加到位并静止5分钟。水平荷载，构件开裂前每级为1个循环，构件开裂后每级为3个循环。加载幅值分别为2mm、4mm、6mm、8mm、10mm
×
3、14mm
×
3，如图7所示。
[0104]
2 试验结果
[0105]
2.1 试验观测
[0106]
试件kz-b直至加载到破坏，预制模壳与核心混凝土都没有出现剥离现象，说明预制模壳中拌合物与核心混凝土因同期水化粘结性能良好。
[0107]
试件kz-b在加载过程中，相比对比试件xz-a，裂缝开展滞后，同时裂缝形态具有细而密的特征，即，直至加载中后期，试件kz-b的裂缝开展相比对比试件xz-a，裂缝数量多但宽度小得多，见图8和图9，说明预制模壳中织物网具有连桥作用，使得柱身应力分布均匀，导致柱身裂缝开展迟缓，从而提高了rc柱的抗裂性能，进一步的，提高了柱的耐久性能。
[0108]
2.2滞回性能
[0109]
试件xz-a、kz-b的荷载-位移滞回曲线如图10和图11所示。加载初期，两类柱的荷载-位移曲线均呈线性增长关系。裂缝出现后，荷载-位移曲线均略显出非线性特性，但是，就整个滞回曲线而言，可近似看着是线性，这时的滞回环围成的面积很小。
[0110]
随着水平位移和荷载的进一步增大，两类柱的荷载-位移曲线呈现出明显的非线性关系，滞回环呈反“s”形、滞回环围成的面积不断增大。
[0111]
水平位移继续增大，两类柱的承载力均出现下降现象，从荷载-位移滞回曲线可以看出，两类柱具有较好的变形能力、耗能能力，且荷载-位移滞回曲线特性基本一致。
[0112]
根据上述，可以认为两类柱具有基本相同的抗震性能。
[0113]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。