裝配式組合結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀研究

張 雯 ，梁 朋

（1.南寧學院，廣西 南寧 530200；2.廣西建工集團有限責任公司，廣西南寧 530021）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕而強度高、抗震性能好、建筑垃圾少、可裝配化施工，但構(gòu)件厚度較薄因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題突出，且耐腐蝕性差、價格較高，限制了鋼結(jié)構(gòu)在多層建筑中的使用。混凝土抗壓、耐久性能好，但自重大、易開裂，不是高層、大跨建筑的理想材料。組合結(jié)構(gòu)采用型鋼+混凝土的形式，兩種材料性能互補，材料得到充分利用，特別是在復雜工程中，組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢更為明顯。近年來，在我國政府部門的推動下，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求下，該類結(jié)構(gòu)的研究與應用越來越廣泛。

1 行業(yè)政策

為了推動裝配式建筑在科研、設(shè)計、生產(chǎn)等領(lǐng)域的積極發(fā)展，2020年下半年，住建部、發(fā)改委、工信部等多部門陸續(xù)出臺相關(guān)政策、通知及意見，加快了建筑工業(yè)化的步伐。

《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》提出：要大力發(fā)展裝配式建筑，推動建立以標準部品為基礎(chǔ)的生產(chǎn)體系。

《關(guān)于印發(fā)綠色建筑創(chuàng)建行動方案的通知》指出：到2022年，當年城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積占比達到70%，裝配化建造方式占比穩(wěn)步提升。

《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》明確：推進型鋼和混凝土構(gòu)件以及預制混凝土墻板、疊合樓板、樓梯等通用部件的工廠化生產(chǎn)與應用。

住建部著力打造“1+3”標準化設(shè)計和生產(chǎn)體系，全面打通裝配式住宅設(shè)計、生產(chǎn)和工程施工環(huán)節(jié)，推進全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

2 國家行業(yè)標準

為了滿足裝配式建筑設(shè)計、施工、檢測技術(shù)研究與應用的發(fā)展要求，國家及行業(yè)陸續(xù)發(fā)布《預制預應力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 224—2010）》《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 1—2014）》《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準（GB/T 51231—2016）》《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準（GB/T 51232—2016）》《裝配式建筑評價標準（GB/T 51129—2017）》《裝配式住宅建筑檢測技術(shù)標準（JGJ/T 485—2019）》《裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)標準（JGJT 469—2019）》等相關(guān)標準、規(guī)程，與此同時，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010—2010）》《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準（GB/T 50344—2019）》等也納入了裝配式的相關(guān)內(nèi)容，使裝配式建筑在我國的應用逐步走向系統(tǒng)化、標準化。

3 試驗研究

趙凱常[1]對3 個裝配式H 型鋼混凝土柱-H 型鋼梁框架邊節(jié)點進行擬靜力試驗，節(jié)點連接方式為純螺栓、純焊接、栓焊混合連接三種，試驗表明栓焊混合連接效果優(yōu)于其余兩種；ABAQUS擴展分析表明增加節(jié)點蓋板長度可以改善受力性能，增加翼緣連接板厚度可以提高承載力。

趙晨甫等[2]對3 組裝配式T 形方鋼管柱-H 型鋼梁節(jié)點進行擬靜力試驗與有限元分析，研究表明：①在柱邊緣使用貼板可明顯改善節(jié)點力學性能；②焊縫質(zhì)量影響節(jié)點破壞形態(tài)，設(shè)計及施工時應引起足夠重視。

陳珊珊等[3]對1 個裝配式H 型鋼混凝土柱-H 型鋼梁邊節(jié)點進行擬靜力試驗與有限元擴展分析，根據(jù)研究結(jié)果提出兩點設(shè)計建議：①梁柱連接懸臂板變截面宜采用圓弧形過渡；②柱軸壓比可在0.15~0.5 取值，軸壓比數(shù)值對耗能、承載力、延性、剛度退化率存在影響。

王帥[4]設(shè)計了1 榀兩層兩跨裝配式混合結(jié)構(gòu)框架，采用鋼筋混凝土梁、內(nèi)置3 鋼管L 形角柱、內(nèi)置4 鋼管T 形邊柱，上下柱用鋼環(huán)及套筒焊接，梁內(nèi)縱筋與柱邊連接板焊接。其抗震性能試驗研究與有限元補充分析表明該框架破壞機制、延性系數(shù)、抗倒塌能力均能滿足抗震設(shè)計要求，并且在余震中不會出現(xiàn)脆性倒塌。

韋俊等[5]使用槽鋼-蓋板將混凝土方鋼管柱與H 型鋼梁進行裝配式連接，并對3 個足尺節(jié)點試件進行抗震性能試驗研究，結(jié)果表明節(jié)點抗震性能良好，蓋板厚度增加，節(jié)點承載力提高，但延性下降。

戎賢等[6]設(shè)計了4 個混凝土方鋼管柱與H 型鋼梁節(jié)點，對其開展抗震性能試驗研究，其中1 個節(jié)點為全螺栓連接，3 個節(jié)點為上翼緣焊接、下翼緣栓接。從試驗中獲得的各項參數(shù)可知，下栓上焊混合連接節(jié)點與傳統(tǒng)全螺栓節(jié)點抗震性能相似，增加梁截面高度能夠提高節(jié)點承載力、剛度與耗能能力。

吳成龍等[7]利用ABAQUS 有限元分析軟件進行裝配式H 型鋼混凝土柱-H 型鋼梁節(jié)點的抗震性能研究，節(jié)點處為純型鋼核心區(qū)，不需要后澆混凝土，提高了施工效率，避免了現(xiàn)場后澆混凝土施工缺陷帶來的抗震性能損失。軟件非線性分析結(jié)果表明：純螺栓節(jié)點滯回曲線飽滿，焊接節(jié)點滯回曲線略有捏縮，栓焊混合連接節(jié)點最為飽滿，且螺栓不存在滑移，雖然承載力不如焊接節(jié)點，但延性和耗能能力更佳，三種節(jié)點連接形式具有工程推廣價值。

袁炳琨等[8]對比了預應力型鋼混凝土梁-鋼管核心混凝土柱框架試件受力性能試驗與ABAQUS 分析結(jié)果，驗證了軟件計算的有效性。以此為基礎(chǔ)，在軟件中對預應力施加、豎向荷載、水平荷載作用三階段進行框架工作機理的全過程分析，分析出該框架“強柱弱梁”的破壞機制并確定了水平承載力計算極限狀態(tài)為梁、柱端混凝土均被壓碎。

4 廣西裝配式建筑項目概況

4.1 南寧軌道·壹號城

該項目 3 號樓、5 號樓高度99.8m（34F/-2F），采用裝配式鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)部分包含鋼管束（最大截面為□150×5+U150×150×5+U150×200×5）混凝土剪力墻構(gòu)件、鋼管混凝土柱（最大截面□500×500）構(gòu)件、H 型鋼梁（H250-750）構(gòu)件等；同時也采用了裝配式可拆卸鋼筋桁架樓承板。

4.2 保利·領(lǐng)秀前城

保利領(lǐng)秀前城2 號高度143.30m（49F/-1F），3 號樓高度為59.20m（20F/-1F），6 號樓高度為 64.30m（22F/-1F）。工程采用裝配式PC 疊合板、蒸壓加氣混凝土（ALC）內(nèi)墻隔板等成品構(gòu)件。ALC 內(nèi)墻隔板內(nèi)置經(jīng)防銹處理的鋼筋網(wǎng)增強，具有輕質(zhì)、保溫、不燃和可加工等特性，是一種性能優(yōu)越、安裝方便的新型綠色環(huán)保墻體材料。

4.3 同濟銀城（賀州）產(chǎn)學研基地

基地C 地塊孵化器大樓項目包含辦公樓、酒店、商業(yè)三部分，采用裝配式施工方法。辦公塔樓高度86.25m（21F/-2F），采用鋼框架-核心筒結(jié)構(gòu)，柱子采用箱型截面（最大截面□800×750），核心筒為剪力墻結(jié)構(gòu)，外框架箱型柱與核心筒之間由鋼梁相連；酒店高度43.35m（10F/-2F），采用鋼框架結(jié)構(gòu)，柱子采用箱型（最大截面□600×600）及圓管截面（最大截面〇700）；商業(yè)部分高度12.15m（2F/-2F），采用鋼框架結(jié)構(gòu)，柱子采用箱型截面（最大截面□600×500）；鋼梁均采用 H 型鋼（最大截面 H900×250）；節(jié)點連接形式主要為：柱-柱焊接、梁-柱栓焊混合以及主次梁栓接。

5 結(jié)語

在我國可持續(xù)、高質(zhì)量、綠色發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，住建部、發(fā)改委等多部門對于建筑工業(yè)化進程的推進實施了一系列舉措，科研、設(shè)計、施工人員對多種裝配式組合結(jié)構(gòu)的形式進行富有成果的探索和實踐，驗證了該類結(jié)構(gòu)性能良好、綠色環(huán)保、質(zhì)量可靠的特點，為裝配式組合結(jié)構(gòu)的推廣應用奠定了堅實的基礎(chǔ)。