裝配式多螺旋箍筋混凝土方柱研究現(xiàn)狀

(廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

裝配式多螺旋箍筋混凝土方柱研究現(xiàn)狀

傅明月

(廣州大學(xué)土木工程學(xué)院廣東廣州510006)

根據(jù)傳統(tǒng)箍筋到螺旋箍筋的研究與發(fā)展，并且在混凝土方柱中對多螺旋箍筋使用越來越普遍?？偨Y(jié)了多螺旋箍筋混凝土柱在裝配化生產(chǎn)中的優(yōu)勢與前景，分析了其應(yīng)用于裝配化生產(chǎn)研究與應(yīng)用中存在的問題，提出了其發(fā)展仍需重點解決問題。

裝配化生產(chǎn);五螺箍;標(biāo)準(zhǔn)化

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)自從20世紀(jì)二三十年代開始萌芽開始，經(jīng)過第二次世界大戰(zhàn)的興起，日趨興盛與成熟。我國在建國初期提出了建筑工業(yè)化的發(fā)展方向，經(jīng)過其快速發(fā)展階段，現(xiàn)正迎來新的發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)前國家和各級地方政府正紛紛出臺相關(guān)政策大力推進(jìn)預(yù)制裝配化生產(chǎn)的發(fā)展。

一、發(fā)展優(yōu)勢

我國各種類型的建筑中，目前仍然主要采用面向現(xiàn)場施工為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式。這種生產(chǎn)方式直接導(dǎo)致了建筑工業(yè)化程度低、建造周期長、材料損耗大、施工質(zhì)量不穩(wěn)定等諸多問題。而預(yù)制裝配化生產(chǎn)最大的優(yōu)點即為：標(biāo)準(zhǔn)化。它的開發(fā)與應(yīng)用成為建造業(yè)生產(chǎn)力提高的重大改革，高度集中的機(jī)械化生產(chǎn)代替勞動力，使得產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，提高生產(chǎn)效率，改善工作環(huán)境，減少建設(shè)周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

(一)研究現(xiàn)狀

裝配化結(jié)構(gòu)的發(fā)展加速了裝配化構(gòu)件的發(fā)展進(jìn)程，而螺旋箍筋圍束形式的應(yīng)用加速了梁柱裝配化批量生產(chǎn)。螺旋箍筋圍束形式自1903年提出至今天100多年，期間從約束形式、受力形式、材料強(qiáng)度的發(fā)展奠定了今天螺旋箍筋的新的地位。從單一的螺旋箍筋圍束到多螺箍圍束形式的變化，螺旋箍筋較于傳統(tǒng)箍筋不僅在生產(chǎn)工藝上更為便利，其力學(xué)性能、材料用量等均在一定程度上優(yōu)于傳統(tǒng)箍筋。

(二)突出優(yōu)點

研究發(fā)展的新型螺箍約束形式經(jīng)過簡單的組合及變化應(yīng)用于科矩形柱中。其強(qiáng)度、韌性均強(qiáng)于傳統(tǒng)形式。中國臺灣潤泰集團(tuán)的“裝配式框架結(jié)構(gòu)體系”在不同地區(qū)得以工程應(yīng)用與推進(jìn)。其總裁尹衍梁博士率先提出五螺箍的構(gòu)想，它是一種新型的組合式螺旋箍筋，它的主要特色之一是可以將螺旋箍筋推廣應(yīng)用于矩形斷面的鋼筋混凝土柱。五螺箍的配置方式是以一個中心的大圓螺箍，再搭配四個角落的小圓螺箍交織而成。由于五螺箍是由五個圓交織而成，其形狀類似奧運(yùn)標(biāo)志，故早期亦有奧林匹克螺箍之稱。經(jīng)過多次試驗、實際工程的應(yīng)用，五螺箍圍束形式的混凝土方柱與傳統(tǒng)混凝土方柱對其強(qiáng)度、韌性、箍筋用量以一定的比例進(jìn)行比較得出，五螺箍圍束的混凝土方柱表現(xiàn)較佳。

多螺旋箍筋應(yīng)用于矩形柱的過程中，由于其為圓形箍筋應(yīng)用于方形柱，單一的螺箍對于混凝土方柱四角處不能增強(qiáng)其抗拉、抗壓性能，使得混凝土方柱四角處混凝土極易被拉壞或者壓碎。故五螺箍四個角落處的小螺箍扮演者下列角色：(1)固定角落處的縱向主筋，并為其提供縱向支撐；(2)為方柱四個角落處的混凝土提供約束作用，提高其抗壓強(qiáng)度；(3)對大螺箍產(chǎn)生輔助的側(cè)向約束作用，減緩大螺箍由于混凝土受壓外擴(kuò)產(chǎn)生的破壞。

二、文獻(xiàn)研究

大量文獻(xiàn)對五螺箍混凝土方柱進(jìn)行研究，通過同一截面尺寸的方柱就五螺箍圍束形式與傳統(tǒng)圍束形式進(jìn)行對比試驗通過對其各設(shè)計參數(shù)變化比較，其試驗結(jié)果表明，采用新型五螺箍形式的混凝土柱在抗壓強(qiáng)度、延性及箍筋用量等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)箍筋形式。

三、存在問題

裝配化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究雖然取得了重大的成就，但五螺箍混凝土方柱在實際仍存在較大的困難。

(1)束形式為近年來的新發(fā)明，為專利產(chǎn)品，其推廣應(yīng)用存在一定的困難。

(2)螺旋箍筋的制作工藝相當(dāng)嚴(yán)格，其螺箍直徑差應(yīng)在±5mm之內(nèi)，目前大陸地區(qū)仍缺少此類機(jī)器，臺灣潤泰集團(tuán)雖已開發(fā)，但購買此類加工機(jī)器成本較高，為個別工程而購買非常不經(jīng)濟(jì)。

(3)目前所存在的建筑施工作業(yè)，其成本隨著施工階段性增加，而此類施工作業(yè)方法使得工程前期投入大大增加。

(4)由于現(xiàn)在建筑的要多樣化導(dǎo)致構(gòu)建尺寸、形式多樣化，其標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)不能適應(yīng)其變化的多樣性。

(5)裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點處理仍未被準(zhǔn)確的進(jìn)行計算定義。

四、未來方向及展望

雖然我國近年來在裝配化生產(chǎn)方面已取得重大成就，但未來仍應(yīng)該往下列幾個方面努力。

(1)盡快出臺相關(guān)裝配化構(gòu)件生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

(2)將綠色建筑、減震效能等新技術(shù)與裝配化生產(chǎn)相結(jié)合。

(3)盡快實現(xiàn)裝配化工藝自動化生產(chǎn)、裝配化構(gòu)件多樣性與商品化。

裝配化生產(chǎn)契合國家現(xiàn)行有關(guān)政策，符合當(dāng)今社會的發(fā)展需求，五螺箍的發(fā)展完美的彌補(bǔ)了裝配化構(gòu)件螺箍應(yīng)用于方柱的缺陷，使得裝配式往標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化生產(chǎn)前進(jìn)了一大步。

[1]尹衍梁,詹耀裕,賴宜政.臺灣地區(qū)預(yù)制混凝土技術(shù)的發(fā)展及工程應(yīng)用[J].混凝土世界,2012,(02):94-103.

[2]王柄雄.新矩形混凝土柱圍束型式之研究[D].臺灣大學(xué)土木工程學(xué)研究所學(xué)位論文,2004.

[3]尹衍梁.矩形混凝土柱新的約束型式之研發(fā)(Ⅰ)一筆箍、格網(wǎng)箍筋及電焊方箍[J].土木工程學(xué)報,2004.

[4]史慶軒,侯煒,張興虎,姜維山.箍筋約束混凝土結(jié)構(gòu)及其發(fā)展展望[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2009.

傅明月(1992.10-)，女，漢族，湖南岳陽人，研究生，廣州大學(xué)，研究方向地下工程。