淺析鋼筋混凝土裝配式建筑

田苗苗

摘要：鋼筋混凝土裝配式建筑遵循了綠色環(huán)保建筑的理念，具有節(jié)能、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，裝配式建筑從施工到裝修采用一體化設(shè)計(jì)，隨著數(shù)字化管理與技術(shù)發(fā)展，其性價(jià)比越來越高，目前鋼筋混凝土裝配式建筑在建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。介紹了裝配式建筑的發(fā)展，分析了鋼筋混凝土裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)分類和設(shè)計(jì)實(shí)例，希望通過積累本土經(jīng)驗(yàn)、借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，加快推動(dòng)鋼筋混凝土裝配式建筑的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;節(jié)點(diǎn)連接;節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

近幾年，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了鋼筋混凝土裝配式建筑的課題研究，李兵對(duì)鋼筋混凝土裝配式建筑與綠色建筑的關(guān)系進(jìn)行了分析;周相友研究了鋼筋混凝土裝配式建筑的施工技術(shù);施洪清介紹了鋼筋混凝土裝配式建筑工程的質(zhì)量控制問題;李言海探討了鋼筋混凝土裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件制作要點(diǎn);盧求對(duì)比了德國(guó)裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與技術(shù)體系，基于這些理論和技術(shù)的支撐，鋼筋混凝土裝配式建筑的形式越來越豐富，應(yīng)用范圍也越來越廣泛[1]。建設(shè)部在《十三五“裝配式建筑行動(dòng)方案”》中指出：2018—2020年，全國(guó)裝配式建筑占新建建筑的比例要達(dá)到15%以上，對(duì)主動(dòng)采用裝配式建設(shè)的商品房項(xiàng)目，在辦理規(guī)劃審批時(shí)，其外墻預(yù)制部分不計(jì)入容積率、對(duì)政府投資或主導(dǎo)的項(xiàng)目采用裝配式建筑，增量成本將納入建設(shè)成本，在這些政策的扶持下，鋼筋混凝土裝配式建筑的應(yīng)用前景將越來越好。

一、鋼筋混凝土裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)分類

鋼筋混凝土裝配式建筑的技術(shù)難點(diǎn)不是結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的設(shè)計(jì)，而是構(gòu)件之間節(jié)點(diǎn)連接，因?yàn)檠b配式建筑的節(jié)點(diǎn)必須滿足安全性、耐久性、防水性以及施工可操作性等要求。按照構(gòu)件名稱，鋼筋混凝土裝配式建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)可以分為梁—梁節(jié)點(diǎn)、柱—柱節(jié)點(diǎn)、墻—墻節(jié)點(diǎn)、板—板節(jié)點(diǎn)等。不同的構(gòu)件其節(jié)點(diǎn)連接方式是不同的，鋼筋混凝土裝配式建筑豎向構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)使用鋼筋套筒連接，水平構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)使用螺紋連接。板—板之間的節(jié)點(diǎn)分單向板和雙向板，單向板之間的節(jié)點(diǎn)有密縫和拼縫兩種連接形式，如果將兩塊單向板緊靠在一起，在切角處澆筑砂漿的連接是密縫連接，這種連接有免支模、施工快等優(yōu)點(diǎn);如果在單向板之間留30～50mm的縫隙，在縫隙內(nèi)采用一定構(gòu)造措施進(jìn)行連接的是拼縫連接，這種連接方式整體性好，后期使用中不易開裂，且可采用吊模施工;雙向板之間的節(jié)點(diǎn)要通過兩端外伸的鋼筋相互搭接后再澆筑拼縫，這種連接方式的整體受力性能最佳，后期使用效果最好。按照操作方式，鋼筋混凝土裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)分為干式連接、濕式連接、柔性連接、混合連接等類別[2]。干式連接有鋼板連接、螺栓連接、焊接連接、企口連接、套筒連接等。干式連接的節(jié)點(diǎn)一般為鉸接，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，外伸鋼筋較少甚至沒有，幾乎不用考慮鋼筋的碰撞問題，設(shè)計(jì)及施工都比較方便，對(duì)于操作人員的專業(yè)技能要求不高，質(zhì)量容易把控;但干式連接不能傳遞彎矩，在上部荷載不變的情況下必然導(dǎo)致構(gòu)件尺寸增加和配筋增加，因此，干式連接的成本較高，而且在相同的地震烈度和分組情況下，節(jié)點(diǎn)受到的地震作用力大，尤其是房間凈高較小時(shí)，管線可能會(huì)穿過預(yù)制構(gòu)件，增加了預(yù)制構(gòu)件制作的難度和復(fù)雜性。濕式連接主要有現(xiàn)澆連接、漿錨連接、預(yù)應(yīng)力技術(shù)后澆連接、灌漿拼裝和榫式連接等形式。濕式連接在節(jié)點(diǎn)處現(xiàn)澆，節(jié)點(diǎn)剛度大，可按照剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，各方面性能與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)類似，且濕式連接的節(jié)點(diǎn)混凝土等級(jí)一般高于構(gòu)件，不會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)剪扭比、剪壓比不足等質(zhì)量問題，因此，濕式連接的節(jié)點(diǎn)受力性能好，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)理念，但濕式連接的鋼筋數(shù)量多，容易出現(xiàn)鋼筋碰撞、鋼筋凈距不夠等問題，濕式連接需要支模，施工較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)通常采用較大直徑的鋼筋來減少鋼筋的碰撞，但大直徑鋼筋，其相對(duì)表面積小、需要的錨固長(zhǎng)度大，否則在地震力作用下會(huì)由于混凝土對(duì)鋼筋的握裹力不足而出現(xiàn)鋼筋拔出破壞的現(xiàn)象。工程上習(xí)慣將干式連接按照鉸接體系設(shè)計(jì)，因此，鉸接體系適用于不考慮地震設(shè)防且基本風(fēng)壓較小的低層建筑;濕式連接為剛性節(jié)點(diǎn)，適用于低層到高層的所有結(jié)構(gòu)類型。柔性連接介于鉸接與剛接之間，但存在轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，目前對(duì)柔性連接的剛度取值缺乏依據(jù)。在一些多層和高層建筑中也采用鉸接、剛接及耗能減震元件組合的混合連接，在這種連接中，抗震構(gòu)件采用剛接分布在外圍，耗能元件分布在樓梯等部位，其余構(gòu)件采用鉸接，這樣可以最大程度地發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)[3]。

二、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)例

某初級(jí)中學(xué)，總建筑面積3萬余平方米，地上建筑面積2萬余平方米，包括教學(xué)樓、辦公樓、風(fēng)雨操場(chǎng)、多功能教室、餐廳等建筑物，所有結(jié)構(gòu)都為鋼筋混凝土裝配式整體框架，不同的節(jié)點(diǎn)采用了不同的連接方式。

（一）梁—梁連接。本工程梁與梁連接主要是主梁和次梁的連接，由于主、次梁均為預(yù)制件，因此，在主梁上留出豁口使次梁搭接在主梁中，且次梁的鋼筋伸入主梁內(nèi)不小于12d。為了保證預(yù)制次梁在脫模、運(yùn)輸、吊裝過程中不被損壞，在豁口處增設(shè)了單角鋼。對(duì)于預(yù)制次梁較小的節(jié)點(diǎn)，則采用預(yù)留通縫，增設(shè)雙角鋼的方式來保證連接點(diǎn)的強(qiáng)度。

（二）梁—柱連接。本工程梁與柱的位置關(guān)系有梁與柱外邊對(duì)齊，梁與柱中心對(duì)齊兩種形式。根據(jù)規(guī)范要求，梁底縱筋宜伸至柱縱筋對(duì)側(cè)，且要滿足錨固長(zhǎng)度的要求。由于工程中梁底鋼筋直徑較大，為避免出現(xiàn)鋼筋碰撞問題。

（三）梁—板連接。本工程梁板連接有邊梁—板側(cè)、邊梁—板端、中梁—板側(cè)、中梁—板端和中梁端—側(cè)五種連接方式。由于采用單項(xiàng)疊合板設(shè)計(jì)，板的半側(cè)都沒有伸出鋼筋，只在板端留出受力縱筋并使縱筋外伸至板支座中心處，這樣既滿足規(guī)范要求又避免了梁板鋼筋的碰撞問題。

（四）板—板的連接。本工程預(yù)制板之間采用密縫連接，只有進(jìn)深不是板寬整數(shù)倍的房間采用了拼縫連接，其目的是為了減少預(yù)制板的種類。

三、結(jié)語(yǔ)：

在加快推進(jìn)以“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、成品化裝修、信息化管理”為特征的建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新形勢(shì)下，大力推廣鋼筋混凝土裝配式建筑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，鋼筋混凝土裝配式建筑在減少建筑垃圾和揚(yáng)塵污染、縮短建造工期、提升工程質(zhì)量方面優(yōu)勢(shì)明顯，鋼筋混凝土裝配式建筑設(shè)計(jì)要滿足以下要求：

（一）鋼筋混凝土裝配式建筑應(yīng)重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，在滿足受力性能的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，通過合理的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，采用較少鋼筋達(dá)到對(duì)構(gòu)件的最大約束，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”、“強(qiáng)剪弱彎”等抗震設(shè)計(jì)要求。

（二）鋼筋混凝土裝配式建筑在構(gòu)件拆分時(shí)應(yīng)避開受力較大的關(guān)鍵部位，拆分后的構(gòu)件盡量簡(jiǎn)單，便于模板設(shè)計(jì)、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和運(yùn)輸?shù)跹b。構(gòu)件的單體重量應(yīng)均勻，這樣有利于垂直起吊設(shè)備的選型和提高吊裝效率。對(duì)于大開口或因設(shè)計(jì)需要對(duì)截面削弱較多的構(gòu)件，在運(yùn)輸前應(yīng)做好加固處理，避免構(gòu)件破壞。構(gòu)件拆分盡量少規(guī)格、多組合以提高模板的利用率，減少工程費(fèi)用。

（三）設(shè)計(jì)人員應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，主動(dòng)學(xué)習(xí)鋼筋混凝土裝配式建筑的相關(guān)知識(shí)，掌握與裝配式建筑相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件、算量軟件、施工軟件等，裝配式建筑設(shè)計(jì)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須同時(shí)具備構(gòu)件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊濤.鋼筋混凝土裝配式建筑[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（15）：204.

[2]吳鋒.鋼筋混凝土裝配式住宅設(shè)計(jì)中預(yù)制構(gòu)件的選擇[J].山西建筑，2017，43（26）：46-48.

[3]李言海.鋼筋混凝土裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件及其施工要點(diǎn)[J].住宅與房地產(chǎn)，2018，No.500（15）：193.