Edificios prefabricados y su desarrollo
1, sistema de marco de PC
La estructura de marco de concreto prefabricada incluye la estructura de marco de concreto prefabricada en general y otras estructuras de marco de concreto prefabricadas. Lo primero significa que todas o parte de las vigas y columnas del marco se ensamblan a partir de componentes prefabricados mediante conexiones confiables. Este último se refiere principalmente a diversas estructuras de pórticos conectadas en seco, que se utilizan principalmente junto con muros de corte y soportes sísmicos.
1.1 Principales componentes prefabricados
Losas prefabricadas de forjado (incluidas losas prefabricadas macizas y losas prefabricadas huecas, etc.), vigas prefabricadas (incluidas vigas prefabricadas macizas y vigas prefabricadas mixtas, etc.) , muros prefabricados (incluidos muros de corte macizos prefabricados y muros huecos prefabricados, etc.), columnas prefabricadas (incluidas columnas macizas prefabricadas y columnas huecas prefabricadas), escaleras prefabricadas (secciones de escaleras prefabricadas y plataformas de descanso prefabricadas) y otros componentes complejos de formas especiales ( ventanales prefabricados, ventanales con cinturón, etc.) Paredes prefabricadas, esquinas prefabricadas para ventanas)
Escaleras prefabricadas
1.2 Modo de conexión
Conexión húmeda: vigas prefabricadas En las conexiones se utilizan columnas o componentes en forma de T. Se conectan o anclan barras de acero, mientras que se utiliza hormigón moldeado in situ para formar un marco integral.
Conexión seca: dividida principalmente en conexión pretensada y conexión híbrida. La conexión pretensada consiste en conectar vigas y columnas prefabricadas en un todo tensando tendones pretensados y aplicando pretensado. La conexión híbrida consiste en agregar barras de acero ordinarias sobre la base de conexiones pretensadas y utilizar su rendimiento para consumir energía, formando una conexión híbrida de barras de acero pretensadas y barras de acero ordinarias.
Ventajas y desventajas de 1.3
El marco general prefabricado incluye principalmente la post-fusión de juntas divisorias y la prefabricación de juntas divisorias. Los componentes prefabricados del primero están conectados a través de hormigón postfabricado en los nodos viga-columna, y los componentes prefabricados están en línea recta; los nodos de conexión del segundo están ubicados en el medio de las columnas y vigas del marco. Debido a la dificultad de la fabricación, el transporte y la instalación in situ de los nodos de marco prefabricados, rara vez se utilizan en proyectos residenciales en esta etapa.
2. Sistema de estructura de acero prefabricado
La estructura de acero prefabricada es una estructura compuesta de acero. En la actualidad, los sistemas estructurales tradicionales de los edificios prefabricados de estructura de acero de gran altura incluyen marcos puros y sistemas de soporte de marco, y los nuevos sistemas estructurales incluyen contenedores, haces de tubos de acero y columnas de acero de formas especiales. La estructura de acero prefabricada se compone principalmente de vigas de acero, columnas de acero, armaduras de acero y otros componentes hechos de perfiles de acero y placas de acero. Adopta procesos de eliminación de óxido y antioxidantes como silanización, fosfatado de manganeso puro, lavado y secado, y galvanizado. .
Sistema de contenedores
2.1 Principales componentes prefabricados
Paneles prefabricados de suelo, paneles de pared exterior, escaleras, etc. Los edificios con estructura de acero prefabricada recomiendan el uso de paredes que no sean de mampostería y paneles de pared prefabricados de fábrica. Los tipos de losas de piso utilizadas en las estructuras de acero prefabricadas son principalmente losas de piso de armadura reforzada y losas compuestas de hormigón armado con armadura. Las escaleras pueden ser escaleras de acero prefabricadas o escaleras de hormigón prefabricadas.
Columnas con estructura de acero, vigas de acero, etc. El sistema "residencial industrial" utiliza principalmente una estructura de estructura de acero para configurar el modelo de edificio principal y debe combinarse con el modelo de "combinación de haces de tubos de acero" para el diseño de componentes.
2.2 Principales métodos de conexión
Costura de soldadura: Se utiliza principalmente soldadura por arco, es decir, en la conexión de componentes, el electrodo o alambre metálico colocado en la costura de soldadura se funde por la Alta temperatura generada por el arco. Conecte los componentes entre sí.
Conexión por perno: El conector incluye varillas, tuercas y arandelas. Para conexiones de pernos de alta resistencia, use una llave especial para apretar los pernos de alta resistencia y aplique la fuerza de preapriete especificada.
Remachado: Excepto en estructuras ligeras de acero, básicamente ya no se utiliza.
2.3 Ventajas y desventajas
Los edificios con estructura de acero tienen las ventajas únicas de un período de construcción corto, ahorro de energía y protección del medio ambiente. Son un material de construcción ecológico ideal y, por lo tanto, tienen grandes ventajas en el ámbito residencial. edificios. Sin embargo, la proporción de edificios residenciales con estructura de acero es actualmente muy baja. En primer lugar, el costo de los edificios residenciales con estructura de acero es más alto que el de las estructuras de hormigón debido a diversas razones, como que aún no se han logrado economías de escala. En segundo lugar, la industria de fabricación de estructuras de acero, que se encuentra en el medio de la cadena de la industria de fabricación de estructuras de acero, se encuentra en una posición débil de subcontratación, lo que ha resultado en que las empresas de estructuras de acero no tengan una gran escala hasta el momento.
3. Sistema de estructura de madera
Los edificios con estructura de madera prefabricada se refieren a los principales componentes portantes de la estructura de madera, los componentes de madera y los componentes que se prefabrican en la fábrica y se instalan en el sitio. Los edificios prefabricados con estructura de madera deben cumplir con los principios de sostenibilidad de todo el ciclo de vida del edificio y deben cumplir con los requisitos de diseño estandarizado, producción en fábrica, construcción prefabricada, decoración integrada, gestión de la información y aplicación inteligente de edificios prefabricados.
3.1 Principales componentes prefabricados
Componentes prefabricados de vigas, columnas y cerchas de madera: los componentes más flexibles en las construcciones prefabricadas con estructura de madera, que requieren un procesamiento secundario en obra. Las cerchas de madera se refieren a cerchas compuestas por miembros de madera y son las principales estructuras de carga de techos de madera y marcos de torres de madera.
Componentes prefabricados (paredes, pisos, techos): La prefabricación de paneles consiste en descomponer las paredes, pisos y techos de todo el edificio en paneles planos con diferentes funciones mediante descomposición estructural, es decir, descomponerlos en prefabricados. componentes y prefabricarlos en la fábrica luego transportados al sitio para su elevación.
Componentes modulares espaciales prefabricados: Los componentes modulares espaciales son generalmente unidades tridimensionales, que incluyen paredes, pisos y techos. Son los componentes con mayor grado de prefabricación, incluyendo impermeabilización y aislamiento, decoración de paredes exteriores. conexiones de agua y electricidad, etc.
3.2 Modo de conexión
Conexión de pasador de placa: Los pasadores de madera dura en forma de placa se utilizan para evitar el movimiento relativo de los componentes ensamblados. El pasador de la placa transmite principalmente fuerza al doblarse a lo largo de la veta de la madera y tiene una alta capacidad de carga, por lo que se debe prestar atención a que la veta de la madera sea perpendicular a la junta de ensamblaje.
Conexión de anillo partido: la aplicación más temprana. El punto de conexión debilita ligeramente el área de tensión de la madera y tiene una alta capacidad de carga. Sin embargo, la conexión depende principalmente de la fuerza de corte de la madera y tiene. mala tenacidad.
Conexión de disco de corte: pares de discos de acero (discos de corte y discos dentados) están incrustados respectivamente en las ranuras anulares de los componentes en ambos lados del nodo de conexión. Los componentes de madera soportan principalmente la fuerza de corte y el soporte. capacidad mediante tornillos de fijación.
Conexión mediante pasador
3.3 Ventajas y desventajas
Debido a la falta de madera nacional y al largo ciclo de crecimiento, los requisitos técnicos desde la profundización del diseño, la división industrial hasta la construcción son relativamente altos, el costo unitario de las estructuras de madera es mucho mayor que el de las de hormigón. Además, no hay vigas de carga y la estructura de madera es adecuada para algunos edificios de poca altura, por lo que hay relativamente pocas casas con estructura de madera en China.
4. Sistema residencial de gran altura con muro de corte prefabricado
La estructura de muro de corte prefabricado es una estructura de hormigón prefabricada compuesta de componentes de hormigón prefabricados, como muros de corte, vigas y losas, etc. son los principales componentes que soportan tensiones de la estructura vertical. La estructura de muro de corte prefabricada es actualmente el sistema de estructura de hormigón prefabricado más maduro y más utilizado, y es la primera opción para edificios residenciales de gran altura.
4.1 Principales componentes prefabricados
Muro de corte: El nombre de muro de corte proviene del ángulo de tensión, el cual se divide en muro de corte de hormigón armado, muro de corte de placa de acero y soporte de placa de acero embebido. Muro de corte. Los muros de corte son generalmente muros de carga (los muros de carga son los muros que sostienen los pisos de arriba).
Suelo laminado: El suelo hace referencia a la estructura portante del edificio según los diferentes materiales utilizados, se puede dividir en suelo de madera, suelo de arco de ladrillo, suelo de hormigón armado y suelo revestido de acero. .
Vigas mixtas: Las vigas más cortas se vierten in situ y el resto son prefabricadas. Las vigas de conexión sobre puertas y ventanas están prefabricadas junto con los muros de corte. La superficie de unión entre la viga prefabricada y la capa superpuesta de hormigón postfabricado debe estar provista de una superficie rugosa, y la superficie del extremo de la viga debe estar provista de un chavetero para aumentar la resistencia sísmica.
4.2 Modo de conexión
Conexión seca: No es necesario verter hormigón en la obra. Todos los componentes prefabricados, piezas integradas y conexiones se prefabrican en fábrica y se conectan mediante pernos o soldadura.
Conexión húmeda: después de que las barras de acero entre los dos componentes de carga se conectan entre sí, la conexión general de la estructura se logra vertiendo los nodos, lo que hace que los nodos sean equivalentes al moldeado in situ. .
4.3 Ventajas y desventajas
La estructura de muro de corte de hormigón es la principal forma estructural de los edificios residenciales de gran altura en la actualidad. Aunque la instalación de encofrados de acero para estructuras prefabricadas de muros de corte de hormigón es pesada y el costo de los componentes prefabricados es relativamente alto, debido a su aplicación en residencias de gran altura y a la suficiente demanda de construcción, se ha convertido en un componente integrado de bienes raíces e ingeniería. Diseño y componentes prefabricados en los últimos años. El enfoque de investigación y desarrollo de una empresa integral que integra producción y construcción.
5. Sistema residencial de poca altura completamente ensamblado
Todo el edificio está compuesto por un denso sistema de estructura de marco soportado por columnas y módulos tipo contenedor, y está compuesto por varios contenedores. como módulos. Primero se prefabrica y se integra en la fábrica, luego se empaqueta en contenedores y se transporta con vehículos estándar hasta la obra, donde se construye ensamblado.
5.1 Principales componentes del sistema
Sistema de cimentación: mediante cimentación principalmente de pilotes simples y vigas de cimentación. Los cimientos de pilotes utilizan pilotes prefabricados o pilotes de acero, y las vigas de cimientos utilizan vigas prefabricadas de hormigón. Esto puede reducir el trabajo húmedo en el sitio, mejorar el nivel de ensamblaje y acelerar el progreso de la construcción.
Sistema estructural: adopta una estructura de marco de acero liviano, como acero cuadrado, acero en forma de H, quilla de acero liviano de paredes delgadas, etc. Las conexiones entre placas y entre placas y vigas están conectadas por fuerza total. pernos.
Sistema de cerramiento: está previsto utilizar una estructura tipo sándwich de tablero de cemento de espuma polimérica, tiras ligeras de silicio y magnesio, tiras ligeras de GRC y otros materiales de paneles de pared del cerramiento, además de aislamiento térmico y paneles decorativos integrados. Las paredes interiores están hechas de papel tapiz, pintura, paneles decorativos y otros materiales de interior. Los sistemas de equipamiento incluyen sistemas de energía, sistemas de drenaje, sistemas de cocina y baño, sistemas de aire fresco, sistemas de calefacción por suelo radiante (calefacción eléctrica, calentamiento de agua), sistemas solares, sistemas de iluminación y sistemas de tratamiento de aguas residuales.
5.2 Ventajas y desventajas
Debido a que los precios de la tierra rural son relativamente baratos y el transporte es inconveniente, los sistemas residenciales de poca altura totalmente prefabricados son fáciles de instalar y son más populares en áreas rurales y suburbanas. .
6. Sistema estructural pretensado
La estructura de hormigón pretensado impone artificialmente tensiones sobre los miembros estructurales antes de que se apliquen cargas externas, y el estado pretensado resultante se utiliza para reducir o compensar la tensión de tracción causada por Las cargas externas utilizan la mayor resistencia a la compresión del hormigón para compensar la falta de resistencia a la tracción, retrasando así el agrietamiento del hormigón en el área de tensión.
6.1 Tipos de tecnología de pretensado
Método de pretensado: tensar los tendones pretensados hasta la tensión de control de diseño antes de verter el hormigón componente y liberar los tendones pretensados una vez alcanzada la resistencia del hormigón. un cierto nivel, de modo que se aplique fuerza de pretensado al marco de concreto.
Método de postensado: antes de verter el hormigón componente, se entierran previamente los orificios en las posiciones correspondientes de los tendones pretensados o se entierran los tendones pretensados no adheridos. Una vez que la resistencia del hormigón alcanza un cierto nivel, los tendones pretensados se estiran hasta la tensión de tracción diseñada y se utilizan anclajes especiales para fijar los tendones pretensados a los extremos de los componentes de hormigón. Para tendones pretensados adheridos, es necesario rellenar material de lechada en los orificios reservados para unir los tendones pretensados al hormigón.
Tecnología de pretensado externo: Los tendones pretensados se ubican fuera del componente, o el miembro estructural está compuesto por tendones pretensados y componentes fabricados de otros materiales.
6.2 Ventajas y Desventajas
El proceso de producción de hormigón pretensado es complejo, requiere alta calidad de productos, productores y máquinas, y es caro. Actualmente, rara vez se utiliza en proyectos residenciales domésticos.
7. Sistema estructural de acero y hormigón
La estructura compuesta prefabricada de acero y hormigón se refiere al uso de vigas en I y componentes prefabricados de hormigón producidos en fábrica, que pasan a través de un determinado estructura en el sitio.Es una estructura que se combina en un todo, tiene las características de la estructura de acero y la estructura de hormigón, y soporta la carga juntas.
7.1 Componentes principales
Viga mixta: compuesta por vigas de acero, conectores y paneles de hormigón armado. El ala superior de la viga compuesta tiene una placa de hormigón armado con una gran sección transversal para soportar la presión, lo que reduce la sección transversal del ala superior de la viga de acero, ahorrando así acero, mientras que el ala inferior de la viga de acero La viga soporta la fuerza de tracción. Esta es la característica mecánica de la viga compuesta.
Viga I
Placa laminada: La estructura de placa laminada se forma soldando conectores sobre placas de acero perfiladas y luego vertiendo losas de hormigón armado. Los conectores están hechos de pernos de plomo o barras de acero.
Cercha combinada: La cercha de acero se suelda con barras de acero o conectores flexibles con montantes, y luego se vierte la losa de hormigón armado.
Columnas combinadas: formadas por tubos de acero de paredes delgadas vertidos con hormigón, también conocidas como columnas de hormigón con tubos de acero. Las formas de la sección transversal son redondas y cuadradas.
7.2 Método de conexión de barras de acero y secciones de acero
Conexión del conector de barra de refuerzo: este método consiste en soldar el conector al miembro de acero durante la fabricación del componente y utilizar el conector para apretar el acero. barra durante la instalación.
Conexión de placas de conexión de barras de acero: las placas superpuestas de barras de acero deben soldarse a los miembros de acero tanto como sea posible, y luego las barras de acero se sueldan a las placas superpuestas durante la instalación.
Conexión de perforación de refuerzo: este método consiste en abrir previamente orificios de acero en los componentes de acero en la fábrica, y las barras de acero pasarán a través de ellos durante la construcción en el sitio.
7.3 Ventajas y desventajas
El sistema estructural de acero liviano y concreto liviano puede mejorar las deficiencias de alto costo y poca comodidad de las residencias de acero liviano de poca altura en áreas rurales. La aplicación de la tecnología de estructuras compuestas de acero y hormigón aún se encuentra en la etapa exploratoria. No se utiliza ampliamente en China, la tecnología de construcción no está muy madura y hay relativamente poca experiencia en construcción a la que recurrir.
8. Sistema estructural modular
La construcción modular consiste en dividir un edificio tradicional en una sola habitación o en un determinado espacio de construcción tridimensional como una unidad modular de construcción, que se prefabrica e instala. En la fábrica, los pisos, techos y paredes de las unidades modulares se transportan al sitio y se apilan y conectan como "bloques de construcción" mediante equipos de elevación para formar un edificio completo.
Diagrama esquemático de los componentes modulares (estructura de madera)
8.1 Modo de conexión
Conexión intramódulo: La armadura única de componentes modulares es la misma que la tradicional truss, y todos los componentes pasan conexión o extensión de placa dentada.
Conexión a la pared exterior: después de transportar los componentes del marco del techo al sitio de construcción, las vigas se izan en su lugar y se fijan a las vigas del techo de doble capa o a las columnas de la pared del edificio a través de conectores metálicos. .
8.2 Ventajas y desventajas
Ventajas: La velocidad de construcción es rápida y el período de construcción se puede acortar en comparación con la construcción con paneles. Ahorra mano de obra y recursos materiales y tiene un alto grado de montaje. La mayor parte del trabajo de construcción, incluida la instalación de agua, calefacción, electricidad, saneamiento y otras instalaciones y decoración de la casa, se trasladó a la fábrica para su finalización. Sólo cuando se izan los componentes y se manipulan adecuadamente los nodos se puede utilizar la tubería. Provoca poca contaminación ambiental y el proceso de construcción es ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Conveniente para una ampliación posterior.
Desventajas: Las plantas de prefabricación de componentes modulares requieren grandes inversiones. Se requiere equipo grande para el transporte y la instalación. El costo es mayor. El área de un solo módulo es limitada y el alcance de la aplicación de construcción es bajo.
9. Sistema de estructura de marco primario y secundario
9.1 Estructura de marco y método de conexión
También llamada estructura de marco gigante. La estructura de marco primaria y secundaria es un sistema estructural en el que la estructura principal compuesta por componentes grandes, como vigas y columnas gigantes, y la estructura secundaria compuesta por vigas y columnas convencionales trabajan juntas. El marco principal es un marco gigante, y la escala geométrica, el área y el momento de inercia de la sección estructural son muy grandes. El bastidor auxiliar es un bastidor ordinario y las dimensiones geométricas, el área y el momento de inercia de las secciones componentes son relativamente pequeños, no del mismo orden de magnitud. Las columnas gigantes suelen estar formadas por edificios, huecos de ascensores o columnas macizas de gran sección. Las vigas gigantes generalmente se instalan cada pocos o varios pisos, y la altura de las vigas generalmente ocupa uno o varios pisos.
Cuando el marco principal es de hormigón y el marco secundario es una estructura de acero, los principales métodos de conexión de los marcos primario y secundario incluyen conexión rígida, conexión semirrígida y conexión articulada. Las conexiones rígidas significan que las piezas son una sola unidad. Después de la destrucción, el ángulo entre la viga y la columna es cero y todas las fuerzas internas se transfieren de la columna a la viga gigante. Bisagra significa que después de tensar la estructura, las vigas y columnas pueden girar libremente sin otras restricciones. Los nodos son independientes entre sí y las vigas no pueden transmitir el momento flector superior a las columnas. La conexión semirrígida es un nuevo tipo de conexión entre nodos de acero y bisagras.
9.2 Ventajas y desventajas
La estructura de marco primario y secundario puede aumentar el espacio y la altura del edificio, y es más adecuada para edificios de gran espacio, como salas de exposiciones, que son Rara vez se utiliza en residencias domésticas.
10. Sistema de estructura de celosía escalonada
se refiere a una estructura espacial de gran luz compuesta por columnas prefabricadas de hormigón armado o columnas de acero, cerchas de acero, losas de piso prefabricadas y otros componentes prefabricados. La estructura principal adopta una estructura de celosía escalonada prefabricada, con paredes exteriores, tabiques interiores y sistemas de piso.
En cada eje transversal del edificio se disponen entrepisos de celosías planas, pero escalonadas en los ejes adyacentes. Entre cerchas adyacentes, un extremo de la losa del piso se apoya en la cuerda superior de la siguiente cercha plana, y el otro extremo se apoya en la cuerda inferior de la cercha anterior, logrando poco o ningún apoyo durante la construcción.
10.1 Principales componentes y métodos de conexión
Componentes principales: columnas, cerchas, pisos y diagonales.
Cómo conectar cerchas a columnas: primero coloque las cerchas de acero sobre los soportes, coloque las losas de piso prefabricadas y apriete los pernos entre las cartelas y las columnas. En esta etapa, los soportes soportan todas las fuerzas de corte verticales; luego se vierte el concreto in situ, y las fuerzas de corte verticales causadas por la nueva carga son soportadas por los soportes y las placas de refuerzo, mientras que las fuerzas de tensión horizontales se transmiten por los pernos de las placas de refuerzo. .
Cerchas al tresbolillo y pisos prefabricados
Ventajas y Desventajas del 10.2
Las estructuras de cerchas al tresbolillo están compuestas principalmente por estructuras de madera y estructuras de acero. En la actualidad, se utiliza principalmente en edificios públicos en China y menos en proyectos residenciales.
11. Sistema de estructura de muro de corte superpuesto de doble cara
La estructura de muro de corte superpuesto de doble cara es un nuevo tipo de sistema estructural ensamblado, que se compone de un muro de corte superpuesto de doble cara. , vigas mixtas prefabricadas, losas mixtas prefabricadas, ventanales exteriores prefabricados, muros no portantes prefabricados con ventanales, escaleras prefabricadas, balcones prefabricados, listones ligeros y otros componentes prefabricados y muros de corte moldeados in situ, moldeados -colocar juntas de concreto, se compone de componentes colados in situ como losas de piso coladas in situ.
11.1 Componentes principales y métodos de conexión
El muro de corte compuesto de doble cara es una estructura prefabricada con una cavidad interna formada conectando dos paneles de muro de hormigón prefabricados producidos en fábrica mediante refuerzo de armadura. paneles de pared, se vierte hormigón en la cavidad para formar un componente estructural tensionado general.
Los muros de corte prefabricados ordinarios son muros que se prefabrican en fábrica. Verter hormigón en los orificios de lechada reservados en el sitio equivale a usar "adhesivo" para fijar la pared construida y la pared prefabricada de fábrica. En la dirección vertical, el muro de corte de placa compuesta conecta las paredes superior e inferior en un todo insertando barras de acero en la cavidad y luego vertiendo concreto en la cavidad, con una superficie de unión más grande. Dado que el tamaño de la cavidad de la pared compuesta es mucho mayor que el espacio requerido para insertar las barras, es más fácil de construir durante la instalación. Debido al pequeño diámetro del revestimiento de las paredes prefabricadas ordinarias, el espacio de ajuste es relativamente limitado.
Los muros de corte compuestos no requieren manguitos ni conexiones de anclaje de mortero. Las conexiones superior, inferior, izquierda y derecha del muro de corte compuesto están compuestas de capas moldeadas in situ y componentes de borde moldeados in situ. . La construcción es conveniente, no hay dificultad para colocar con precisión las barras y manguitos de acero y la calidad de la construcción es fácil de garantizar, al mismo tiempo, se evita el alto costo de carcasas especiales y materiales de lechada.
Ventajas y desventajas de 11.2
Las paredes laminadas de doble cara están disponibles en diferentes especificaciones de espesor. Debido a la presencia de la cavidad, una pared del mismo ancho y alto pesa aproximadamente la mitad menos que una pared normal. Dado que la velocidad de construcción de la conexión vertical de barras de acero de los muros de corte prefabricados ordinarios es lenta, los muros compuestos pueden desempeñar un papel único, pero actualmente no hay mucha experiencia en ingeniería en China que pueda usarse como referencia.