裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介

摘要：裝配式建筑具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用等特征，對于提高工程質(zhì)量、施工效率及節(jié)能環(huán)保具有重要意義。裝配式框架混凝土結(jié)構(gòu)是裝配式建筑的主要組成部分。本文介紹了裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)形式，討論了其設(shè)計要點，為裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式、混凝土框架結(jié)構(gòu)、設(shè)計

1.概念

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)是指全部或部分框架梁、柱采用預(yù)制構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成，連接節(jié)點處采用現(xiàn)場后澆混凝土、水泥基灌漿料等將構(gòu)件連成整體的混凝土結(jié)構(gòu)。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析方法采用“等同現(xiàn)澆”的設(shè)計概念，其承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)可采用彈性分析方法。在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算時，對現(xiàn)澆樓蓋和疊合樓蓋，均可假定樓蓋在其平面為無限剛性。此外，尚應(yīng)對疊合梁端豎向接縫、預(yù)制柱柱底水平接縫部位進行受剪承載力驗算，并進行預(yù)制構(gòu)件在短暫設(shè)計狀況下的驗算。對一、二、三級抗震等級的裝配整體式框架，應(yīng)進行梁柱節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力驗算;對四級抗震等級可不進行驗算。

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中，應(yīng)通過合理的結(jié)構(gòu)布置，避免預(yù)制柱的水平接縫出現(xiàn)拉力。房屋的最大適用高度與現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)基本相同。

3.節(jié)點設(shè)計

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計時，采用與現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)相同的方法，節(jié)點和接縫一般采用經(jīng)過充分的力學(xué)性能試驗研究、施工工藝試驗和實際工程檢驗的節(jié)點做法。節(jié)點和接縫的承載力、延性和耐久性等一般通過對構(gòu)造、施工工藝等的嚴格要求來滿足，必要時單獨對節(jié)點和接縫的承載力進行驗算。若采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、圖集中均未涉及的新型節(jié)點連接構(gòu)造，應(yīng)進行必要的技術(shù)研究與試驗驗證。

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中，預(yù)制柱的縱向鋼筋的連接：當(dāng)房屋高度不大于12m或?qū)訑?shù)不超過3層時可采用套筒灌漿、漿錨搭接、焊接等連接方式;當(dāng)房屋高度大于12m或?qū)訑?shù)超過3層時宜采用套筒灌漿連接。當(dāng)梁柱節(jié)點現(xiàn)澆時，疊合框架梁縱向受力鋼筋應(yīng)伸入后澆節(jié)點區(qū)錨固或連接，其下部的縱向受力鋼筋也可伸至節(jié)點區(qū)外的后澆段內(nèi)進行連接。當(dāng)疊合框架梁采用對接連接時，梁下部縱向鋼筋在后澆段內(nèi)宜采用機械連接、套筒灌漿連接或焊接等連接形式連接。疊合框架梁的箍筋可采用整體封閉箍筋及組合封閉箍筋形式。

4.樓蓋、樓梯等構(gòu)件

裝配式樓蓋大體上可以分為兩類：預(yù)制疊合樓蓋和全預(yù)制樓蓋。樓梯一般采用預(yù)制樓梯。

預(yù)制疊合樓蓋一般由預(yù)制疊合梁、疊合板組成，疊合板由預(yù)制底板和現(xiàn)場后澆混凝土疊合層組成。配置底部鋼筋的預(yù)制底板作為樓板的一部分，在施工階段作為后澆混凝土疊合層的模板承受荷載，與后澆混凝土層形成整體的疊合混凝土構(gòu)件?？缍却笥?m時預(yù)制底板宜采用桁架鋼筋混凝土底板或預(yù)應(yīng)力混凝土平板，跨度大于6m時預(yù)制底板宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土帶肋底板、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，疊合樓板厚度大于180mm時宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心疊合板。施工階段是否設(shè)置可靠支撐決定了疊合板的設(shè)計計算方法。設(shè)置可靠支撐的疊合板，預(yù)制構(gòu)件在后澆混凝土重量及施工荷載下，不至于發(fā)生影響內(nèi)力的變形，按整體受彎構(gòu)件設(shè)計計算;無支撐的疊合板，二次成形澆筑混凝土的重量及施工荷載影響了構(gòu)件的內(nèi)力和變形，應(yīng)按二階段受力的疊合構(gòu)件進行設(shè)計計算。

全預(yù)制樓蓋是樓板完全在工廠預(yù)制，在現(xiàn)場拼接組裝的樓蓋體系。

5.外圍護構(gòu)件

裝配式框架結(jié)構(gòu)的外圍護結(jié)構(gòu)通常采用預(yù)制混凝土外掛墻板。預(yù)制混凝土外墻掛板是安裝在主體結(jié)構(gòu)上，起圍護、裝飾作用的非承重預(yù)制混凝土外墻板，在工廠采用工業(yè)化方式生產(chǎn)，具有施工速度快、質(zhì)量好、維修費用低的優(yōu)點。

支承預(yù)制混凝土外墻掛板的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有足夠的承載力和剛度，民用外墻掛板僅限跨越一個層高和一個開間，厚度不宜小于100mm，混凝土強度等級不低于C25。同時應(yīng)滿足相應(yīng)裝飾、保溫隔熱、抗震、防水、燃燒性能，以及耐火極限、耐久性等要求。

6.設(shè)計建議

1.1 建筑形體宜采用規(guī)則的平面和立面形式。

1.2 結(jié)構(gòu)布置宜采用柱網(wǎng)布置對齊，梁柱對中布置。

1.3 相交兩方向梁底宜留高差，避免節(jié)點處梁鋼筋相遇問題。

1.4 采用大板跨，減少梁數(shù)量;合理歸并，減少構(gòu)件類型。

1.5 采用大直徑、少根數(shù)、大間距的配筋方式。

1.6 材料宜采用高強鋼筋與適宜的高強混凝土。

預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)，混凝土構(gòu)件可實現(xiàn)蒸汽養(yǎng)護，對于混凝土的強度、抗凍性及耐久性有顯著提升，方便高強混凝土技術(shù)的采用，且可以提早脫模提高生產(chǎn)效率;采用高強混凝土可以減小構(gòu)件截面尺寸，便于運輸?shù)跹b。采用高強鋼筋，可以減少鋼筋數(shù)量，簡化連接節(jié)點，便于施工，降低成本。

1.7 節(jié)點和接縫應(yīng)受力明確、構(gòu)造可靠。

節(jié)點和接縫的承載力、延性和耐久性等一般通過對構(gòu)造、施工工藝等的嚴格要求來滿足，必要時單獨對節(jié)點和接縫的承載力進行驗算。若采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、圖集中均未涉及的新型節(jié)點連接構(gòu)造，應(yīng)進行必要的技術(shù)研究與試驗驗證。不采用安裝復(fù)雜、效率不高的節(jié)點形式。

1.8 圍護結(jié)構(gòu)及建筑部品等宜采用工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

1.9 應(yīng)與建筑功能和裝修相配套措施。

如外墻采用干式連接接縫做法的結(jié)構(gòu)體系，必須采取拼縫防水等措施。

1.10 其他注意事項。

（1）宜采用主體、裝修和設(shè)備管線的裝配集成技術(shù)。

（2）應(yīng)合理確定梁和柱的截面尺寸以及鋼筋的數(shù)量、間距及位置等，鋼筋的錨固與連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定，并應(yīng)考慮構(gòu)件鋼筋的碰撞問題以及構(gòu)件的安裝順序，確保裝配式結(jié)構(gòu)的易施工性。

7.結(jié)論

裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的體系，應(yīng)具有工業(yè)化思維，滿足結(jié)構(gòu)安全、功能合理同時把成本因素、施工的便利性考慮進去。設(shè)計時不應(yīng)為了滿足裝配率的高低，隨意增加預(yù)制構(gòu)件而忽視質(zhì)量、效率和成本等因素。

參考文獻：

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[4]建筑業(yè)10項新技術(shù)（2017版），中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2017

[5]郭學(xué)明，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、制作與施工，機械工業(yè)出版社，2017.

作者介紹：

李仲人（1977.6.15），性別：男;籍貫：四川省渠縣;民族：漢;學(xué)歷：碩士研究生、碩士;職稱：高級工程師;研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。