預(yù)制混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系研究與應(yīng)用探析

李輝

合肥水泥研究設(shè)計院有限公司 安徽合肥 230051

預(yù)制建筑是現(xiàn)代建筑工業(yè)化生產(chǎn)方式的主流代表，從廣義角度可分為裝配式結(jié)構(gòu)和預(yù)制裝修。預(yù)制結(jié)構(gòu)體系主要包括預(yù)制預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制木結(jié)構(gòu)等，目前，預(yù)制預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用規(guī)模最大、最廣泛的一種結(jié)構(gòu)體系。本文將對預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)體系和剪力墻結(jié)構(gòu)體系等兩種預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系中常用節(jié)點連接和相關(guān)研究應(yīng)用進行闡述和總結(jié)，為今后我國預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供參考。

1 預(yù)制混凝土建筑施工技術(shù)優(yōu)勢分析

1.1 節(jié)能減排

近年來，綠色建筑理念得到大范圍推廣，要求建筑工程在建設(shè)施工過程中關(guān)注其生態(tài)效益，注重減少施工過程中對自然環(huán)境的破壞，做好環(huán)境保護工作，達到良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。房屋建筑預(yù)制混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，為建筑工程達到良好的生態(tài)效益提供了支撐。原因是該種技術(shù)應(yīng)用時一般采用預(yù)制材料，因此可有效避免施工現(xiàn)場施工材料的浪費，確保各種資料得到有效應(yīng)用，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，提高資源的利用率，減少資源的浪費。這種技術(shù)的應(yīng)用，可為進一步提高資源應(yīng)用的效率與質(zhì)量提供支撐。不僅如此，房屋建筑預(yù)制混凝土施工技術(shù)還可減少對施工現(xiàn)場自然環(huán)境的破壞，有助于保護施工場地周圍自然環(huán)境，避免施工對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重破壞。此外，預(yù)制混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用還可為周圍居民的正常生活提供支持，避免影響到當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活，有助于達到建筑工程發(fā)展與社會經(jīng)濟活動的協(xié)調(diào)，強化工程整體發(fā)展效益[1]。

1.2 采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)能增加建筑行業(yè)的施工效益

預(yù)制混凝土在進行施工時會使用預(yù)制結(jié)構(gòu)方式，在前期施工準備過程中能有效降低前期投資使用成本，在施工過程中可以減輕施工人員的施工作業(yè)量，減少建筑企業(yè)的人工使用成本，同時在使用預(yù)制混凝土建筑結(jié)構(gòu)時能減少對施工材料的損耗，能有效地減少材料養(yǎng)護的花費，從整體上提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.3 減少工程造價

在房屋建筑工程施工建設(shè)過程中應(yīng)用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，可達到節(jié)省成本、減少工程整體造價的效果。這是因為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，往往在具體場地內(nèi)施工，需要由相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人員進行指導，有效減少人力投入；另外，現(xiàn)場施工主要由相關(guān)機械完成，可達到良好的安全性，可減少施工過程中的安全事故發(fā)生率，這有助于確保工程的順利施工建設(shè)，有助于促進建筑工程的健康發(fā)展，為達到良好效益打下基礎(chǔ)[2]。

2 預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)體系

2.1 “現(xiàn)澆柱+疊合梁”框架結(jié)構(gòu)體系

“現(xiàn)澆柱+疊合梁”結(jié)構(gòu)體系主要的構(gòu)造特點是框架梁采用疊合梁構(gòu)造，通過現(xiàn)澆柱及梁柱節(jié)點核心區(qū)形成結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)國內(nèi)外幾次大地震（1976年唐山大地震、1988年的亞美尼亞地震和1999年的土耳其地震）的震害調(diào)查表明：地震中預(yù)制結(jié)構(gòu)有大量的梁柱節(jié)點核心區(qū)遭受破壞，所以梁柱節(jié)點的構(gòu)造連接對預(yù)制混凝土的抗震性能影響較大。目前該體系節(jié)點連接構(gòu)造主要有兩種形式。節(jié)點連接構(gòu)造二相對構(gòu)造一，可以使預(yù)制梁避開最不利位置，即負彎矩和剪力最大截面，但現(xiàn)場濕作業(yè)量和模板支撐數(shù)量增大。該體系框架節(jié)點的施工順序：①預(yù)制梁端架設(shè)支撐架；②預(yù)制樓板置于梁上，下部設(shè)置支撐架體；③綁扎柱中鋼筋；④綁扎板、梁現(xiàn)澆層鋼筋；⑤模板支設(shè)；⑥澆筑混凝土。2008年薛偉辰等人對節(jié)點連接構(gòu)造二的現(xiàn)澆柱+疊合梁體系進行了節(jié)點抗震性能試驗研究，結(jié)果表明：現(xiàn)澆柱疊合梁框架節(jié)點的安全性可以滿足設(shè)計要求。2009年薛偉辰等人對節(jié)點連接構(gòu)造一的框架節(jié)點足尺模型以及框架結(jié)構(gòu)大尺度模型進行了抗震性能試驗研究，結(jié)果表明：該體系剛度、承載力、延性與耗能等抗震性能指標與現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)體系相近。

2.2 抗震結(jié)構(gòu)體系

筒體、懸掛、剪力墻等作為高層混凝體抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要形式，在很多的建筑的優(yōu)化方案中都會被應(yīng)用。筒結(jié)構(gòu)是建筑構(gòu)架的核心，以其為例，在開始設(shè)計的時候，因為腰桁架加強層和伸臂桁架的設(shè)計會使建筑出現(xiàn)一些薄弱層，設(shè)計人員一定要時刻注意這方面，因此，要求設(shè)計人員在設(shè)計時運用限制剛度的思路，以此來對加強層削弱。

2.3 “預(yù)制柱+疊合梁”框架結(jié)構(gòu)體系

“預(yù)制柱+疊合梁”結(jié)構(gòu)體系是在“現(xiàn)澆柱+疊合梁”體系基礎(chǔ)上，將現(xiàn)澆柱設(shè)計為預(yù)制形式，其梁柱節(jié)點構(gòu)造可分為整澆節(jié)點、部分現(xiàn)澆節(jié)點和牛腿連接節(jié)點等。預(yù)制柱可采用多層柱構(gòu)造或單層柱構(gòu)造。目前，對于預(yù)制柱節(jié)點連接有多種方式，包括法國世構(gòu)體系、臺灣潤泰體系、榫式接頭連接、漿錨接頭連接、套筒灌漿連接、螺栓連接等多種形式。螺栓連接的構(gòu)造特點是通過預(yù)埋螺栓系統(tǒng)，將上、下柱連接起來，后澆節(jié)點核心區(qū)澆筑混凝土完成連接，這種構(gòu)造體系系統(tǒng)施工效率高且質(zhì)量可靠。代領(lǐng)杰等對這種節(jié)點構(gòu)造進行了試驗研究，結(jié)果表明：與現(xiàn)澆混凝土框架節(jié)點的承載能力相當，可以為其在抗震設(shè)防地區(qū)的應(yīng)用提供借鑒[3]。

3 結(jié)語

綜上所述，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在房屋建筑施工建設(shè)過程中得到有效應(yīng)用，并發(fā)揮出強大作用。分析發(fā)現(xiàn)，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用，不僅能有效提高施工效率與質(zhì)量，實現(xiàn)資源的最大化利用，還可減少對自然環(huán)境的破壞，達到綠色環(huán)保的施工效果，有助于實現(xiàn)工程建設(shè)施工的節(jié)能減排，提高資源利用效率.促進建筑達到良好經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，促進建筑行業(yè)取得進一步發(fā)展。在后續(xù)建設(shè)施工過程中，建筑單位須科學掌握預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用要點。