装配式建筑的混凝土结构,是由预制混凝土构件通过钢筋套筒灌浆、浆锚搭接、水泥基灌浆料等连接技术连接,并与部分现浇混凝土结构一起,形成整体的混凝土结构。根据其结构形式可分为装配式框架结构、装配式剪力墙结构。 装配式的预制构件、部品在工厂集中加工,标准化生产,自身质量稳定性。但现场拼装的构配件之间会留下大量的拼装接缝,这些接缝很容易成为渗漏水的通道。装配式建筑防水的重点、难点主要体现在预制外墙板缝间的防水密封及预制构件与现浇结构之间的裂缝控制上,另外门窗周边、预留洞口等节点部位的防水处理也是保证建筑使用功能的重要因素之一。 1 装配式建筑的结构体系 装配式建筑的混凝土结构,是由预制混凝土构件通过可靠的连接;如钢筋套筒灌浆连接、浆锚搭接连接、水泥基灌浆料连接等技术,使之与现场后浇混凝土形成整体的装配式混凝土结构,简称装配整体式结构。
图 1-1 装配式建筑外观 框架结构:其中装配整体式的混凝土框架结构,是由全部或部分框架梁、柱采用预制构件建成的装配式混凝土结构。
图 1-2 预制柱 图 1-3 预制梁
剪力墙结构:装配整体式的混凝土剪力墙结构,是由部或部分剪力墙采用预制墙板建成的装配整体式混凝土结构。
图4.1.1-5 预制墙板安装 图4.1.4-6 预制墙 2 装配式建筑外墙的结构特点 装配式建筑的设计:应遵循少规格、多组合的原则,采取有效措施加强结构的整体性,装配式结构的节点和接缝处应受力明确、构造可靠,并应满足承载力、延性和耐久性等要求。 外墙构件:装配式建筑外墙系统常用的构件有预制承重墙、预制柱、预制梁、预制阳台、预制凸窗、预制空调板、预制阳台、预制复合墙板和预制外挂墙板等。
图2-1 预制阳台、楼梯段、外挂板
图 2-2 预制外凸窗墙板 图 2-3 带饰面的预制外墙板 集成技术:外围护结构的集成技术,是预制墙板采用结构、保温、防水、外饰面一体化的外围护系统,在厂内或现场一次预制成功,现场装配后同时能满足结构、保温、防水抗渗、防火、装饰等要求。 部品部件:装配式建筑外墙的门窗都是标准化部件,自身具有很好的防水、抗渗性能,通过洞口周边的预留企口、预留副框或预埋件等与墙体作可靠连接;再对所有的接缝进行密封,达到使用功能。预制空调板通常与阳台合并设置,在同一垂直面上集中布置,空调板内应有排水坡度和排水系统。 节点构造:外挂墙板与主体结构之间是点支承的柔性连接,连接节点应具有足够的承载力和适应主体结构变形的能力,还应采取可靠的防腐、防锈、防火、防渗漏措施。外挂墙板的高度通常不大于一个楼层,厚度不小于100mm。外挂墙板间的接缝除应满足防水、抗渗、防火、隔声等建筑功能要求外,其接缝宽度尚应满足主体结构层间位移、密封材料的变形能力、施工误差、温差等引起的变形要求,且宽度不应小于15mm。 连接:在主体结构和预制混凝土构件的节点及接缝处,设置锚接纵向钢筋和承插预留孔洞,预制构件之间的纵向钢筋通过机械连接、套筒灌浆连接、浆锚连接、焊接连接、绑扎等方式进行连接。现浇结构和预制构件之间,通过预设的锚固、搭接钢筋与现场后浇的混凝土、水泥基灌浆料形成可靠的连接,并形成整体的装配式混凝土结构。
图2-4套筒灌浆连接
接缝:外墙设计在满足建筑外立面多样化和经济美观的基础上,外墙装饰面材料应耐久、牢固,在墙板等构件反打预制时,要能保证接缝处和饰面材料不受污染。预制外墙板的接缝应满足保温、防火、隔声、防水的要求。墙板水平接缝常采用高低缝或企口缝的构造;墙板竖缝为平口或槽口构造;当板缝空腔需设置导水管排水时,板缝内侧应增设气密条密封构造,以达到防渗漏的效果。
图2-5 墙板板缝空腔后设气密构造—空心橡胶止水带
3 装配式建筑外墙节点防水 3.1 装配式建筑外墙防水理念 建筑防水质量是保证使用功能的重要因素之一,防水效果的好坏直接影响建筑物的使用寿命。装配式建筑是将预制构件,如预制墙板、预制柱、预制梁、叠合板、预制楼梯等,按设计要求拆分后,在工厂或现场进行预制生产,然后运输和吊装到工作面进行拼装。现场拼装的构配件之间会留下大量的拼装接缝,这些接缝很容易成为渗漏水的通道。装配式的预制构件、部品、部件,在工厂集中加工,标准化生产,自身各项技术指标的相对较为稳定,一定优于施工现场的生产条件。装配式建筑外墙防水的重点、难点,主要体现在预制外墙板缝间的防水密封,及预制构件与现浇结构之间的裂缝控制上。 装配式建筑中一些非承重的预制外挂墙板、填充外墙等,为了减少地震力的影响,采用了可在一定范围内变形的点支承柔性连接构造,增加了防水施工难度。外挂墙板的接缝还要适应主体结构层间的位移,又要满足防水、抗渗、防火、隔声等建筑功能要求,对这类构件接缝处的密封材料,也提出更高的要求。 预制装配式建筑外墙防水,应遵守导水为主、防水为辅、防排结合的设防原则,通过设计合理的排水路径,将部分渗入接缝内的水导出,设置排水构造可以避免水渗透到室内。利用水流自然垂流的原理,设计时将墙板接缝设计成内高外低的企口形状,结合一定的减压空腔设计,防止水流通过毛细作用倒吸进入室内。除了混凝土构造的防水措施之外,使用橡胶止水带和耐候密封胶,来完善整个预制墙板的防水密封体系,才能最终达到防水密封的目的。所以,装配式预制外墙接缝处的防水,一般采用密封防水、材料防水和构造排水相结合的联动措施。
图3.1 板缝空腔内设置导水管排水 3.2 现浇剪力墙预制外墙模结构的防水 现浇剪力墙预制外墙模板的结构构件,是将预制外PC板和现浇混凝土相叠合,外侧接缝主要采用嵌填砂浆,局部留设排水空腔,后再打胶密封。内侧依赖现浇混凝土自防水,施工缝紧密连接的防水形式。这种外墙板接缝防水形式是装配式结构,是早期运用较多的一种形式,它的好处是施工比较简易速度快,缺点是防水质量难以控制,空腔堵塞情况时有发生,一旦内侧混凝土发生开裂会直接导致外墙板防水失败,节点构造可按下图进行预防:
图4.2剪力墙预制外墙模板防水节点
结构自防水:PC外墙板就位前,应将下部现浇混凝土构件上表面进行凿毛、冲洗处理干净。并使接缝面高于下层PC外墙板上企口30mm。在正式浇筑混凝土前浇筑接缝砂浆,然后浇筑内侧混凝土墙体。应注意内侧钢筋的配筋率应能满足结构抗裂的需要。 接缝防水:上部PC外墙板安装之前,在水平接缝处外侧粘贴泡沫条,泡沫条内采用微膨胀水泥砂浆座浆,局部埋放PVC管,作为泄水孔道,竖向接缝均采用微膨胀水泥砂浆进行填塞。待填缝砂浆达到强度后再进行内墙混凝土的浇筑。 构造排水:外墙饰面工作开展之前需对缝内进行清理,留出必要的空隙,以方便界面处理和硅酮耐候密封胶的防水密封。两块PC外墙板接缝缝口内不得有积水、浮尘,以免影响密封胶的粘结性能。对于局部的泄水孔部位,应在清理通畅后埋放pvc泄水管,并用密封胶固定,表面用刮刀收平,确保表面平整美观、排水通顺。
3.3 预制外挂墙板结构的防水 预制外挂外墙板的防水系统有开放式和封闭式两种防水形式。 其中预制外挂墙板的开放式防水系统,主要有3道防水措施,最外侧采用高弹力的耐候防水密封胶,中间部分为物理空腔形成的减压空间,内侧利用预嵌在混凝土中的防水橡胶条上下互相压紧,达到密封防水效果。在墙面之间的十字接头处,在橡胶止水带之外再增加一道聚氨酯建筑密封胶防水,其主要作用是利用聚氨酯建筑密封胶良好的弹性,来封堵橡胶止水带相互错动可能产生的细微缝隙,对于防水要求特别高的房间或建筑,可以在橡胶止水带内侧全面施工聚氨酯建筑密封胶防水,以增强防水的可靠性。按设计要求每隔一定距离,在外墙防水密封胶上设一处不锈钢或PVC导气槽或排水管,同时起到平衡内外气压和排水的作用。采用疏堵相结合的方法,就能有效地将渗入减压空间的雨水引导到室外。 预制外挂墙板的封闭式线防水系统,防水构造也是内外三道防水,不同之处是在空腔缝隙内采用密封材料填充,其防水构造主要是以全线封堵为主,密封性能非常完善,因此防水效果也非常好,缺点是施工时精度要求非常高,外挂墙板的相互错位不能大于5mm,否则无法压紧止水橡胶条。密封胶施工时的质量要求比较高,必须由专业的、富有经验的施工团队来负责操作。节点构造如下图。
图3.3预制外挂墙板封闭式防水系统构造 3.4预制剪力墙结构的防水 预制剪力墙是非常重要的承重构件之一,集承重、围护、保温、隔热、隔声、防火、装饰、防水、抗渗等多种功能为一体,节点设计关系到建筑物的安全性、耐久性、观感效果和使用功能。预制剪力墙的防水效果,主要取决于预制产品自防水和预制件与预制件之间、预制件与后浇混凝土结合处施工缝的施工质量,其防水、抗渗的性能将最终影响建筑外防水的效果,故将施工缝处的节点构造和质量控制要点讨论如下: 界面处理:预制剪力墙的顶面、底面和两侧面应处理为粗糙面或者制作键槽,与预制剪力墙连接的地梁上表面和圈梁上表面也应处理为粗糙面。粗糙面露出的混凝土粗骨料不宜小于其最大粒径的1/3,且粗糙面凹凸不应小于6mm。 上下层连接:预制剪力墙底与现浇圈梁之间应座浆,座浆宜采用高强灌浆料,座浆厚度宜为20mm,其立方体抗压强度应高于预制剪力墙混凝土立方体抗压强度,且3天强度值不应低于55MPa,28天强度值不应低于80MPa;预制剪力墙的竖向钢筋可采用浆锚套筒连接、浆锚搭接连接,见图3.4-1。
图3.4-1 预制剪力墙水平接缝构造
边缘构件:现浇段内按照现浇混凝土结构的要求设置箍筋和纵筋;预制剪力墙的水平钢筋应在现浇段内锚固,或者与现浇段内水平钢筋焊接或搭接连接,构造如图3.4-1所示。
图3.4-2 预制墙板与现浇边缘构件连接构造
预制墙片:相邻之间如无边缘构件,应设置现浇段,现浇段的宽度应同墙厚,现浇段的长度,当预制剪力墙的长度不大于1500mm时不宜小于150mm,大于1500mm时不宜小于200mm;现浇段内应设置竖向钢筋和水平环箍,竖向钢筋配筋率不小于墙体竖向分布筋配筋率,水平环箍配筋率不小于墙体水平钢筋配筋率;预制剪力墙的水平钢筋应在现浇段内锚固,或者与现浇段内水平钢筋焊接或搭接连接。构造如图3.4-3所示。
图3.4-3 预制墙板与现浇段连接构造
结束语:预制装配式建筑外墙防水,应遵守“导水为主、防水为辅、防排结合”的设防原则,设计时将墙板接缝设计成内高外低的企口形状,并结合一定的减压空腔设计,利用水流自然垂流的原理,防止水流通过毛细作用倒吸进入室内。设置合理的排水路径,将部分渗入接缝内的雨水导出,设置气密条密封构造可以保证室内保温的需要。除了混凝土构造的防水措施之外,使用橡胶止水带和耐候密封胶完善整个预制墙板的防水密封体系,才能最终达到防水密封的目的。所以,装配式预制外墙接缝处的防水,一般采用材料密封防水、物理构造防水和构造排水等综合防治措施。
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