预制装配式混凝土建筑的结构浅析

预制装配式混凝土建筑的结构浅析

韦庆功

黑龙江省建工构件有限公司 黑龙江 哈尔滨 150000

摘要：近年来，为了更好的促进我国建筑产业可持续发展，进而带动相关产业结构升级转型，我国建筑行业提出了建筑产业现代化的发展目标，预制装配式混凝土结构就是在这个大背景下应运而生。我国多家科研单位，高校等对装配式结构进行了广泛的研究，结合我国信息化技术的发展和国外先进经验的的借鉴，装配式混凝土结构在我国各地区得到了大力的推广和应用。本文主要针对预制装配式混凝土建筑结构进行和讨论。

关键词：预制装配式建筑；混凝土结构；

一、预制装配式混凝土结构的定义及优缺点

预制装配式混凝土结构是指由预制混凝土构件通过各种可靠的方式进行连接，运至施工现场后浇筑混凝土或者水泥等灌浆料形成的装配式混凝土结构。

预制装配式混凝土结构，其预制构件是在工厂里加工成型，然后运至施工现场，最后根据现场施工条件及构件受力特点进行预制构件的定位安装。因为建筑物的预制构件均在工厂加工成型，工厂里可以采用模具完成批量生产，这就大大提高了生产效率。与传统的人工模板—绑钢筋—浇混凝土的施工过程相比，建筑构件预制的优点有：改善工艺条件；构件质量的好与坏不再依赖于施工操作人员的技术水平，可以避免操作人员的变动对构件质量的影响，更好地保证构件质量，从而保证整个建筑产品的质量；构件制作在工厂里完成，不再受季节和天气变化影响，可以保证工期；建筑构件完成后，运至施工现场，仅需定位安装即可，可以大幅度减少施工现场湿作业，保证现场整洁卫生，同时可以减少人工用量，保证施工速度，并且避免了大量的脚手架高空作业，在一定程度上保证了施工安全。特别是在雨季施工时，避免了天气变化对工程进度造成的影响。缺点在于结构的整体性和刚度差，预制构件运输和吊装时，需要较大设备，对柱子垂直度的控制，影响因素较多，柱定位难度大，对后期轻质屋架安装的影响大，施工精度要求高。

二、预制装配式混凝土结构主要设计要点

1、结构布置

为保证结构的整体性能，高层建筑的底层及顶层应采用现浇结构；避免竖向构件不连续；剪力墙不宜有转角窗；剪力墙开洞位置应上下对齐。在房屋有凹凸不规则位置，应采用现浇梁板连接，以减小凹凸位置的长宽比。由于装配式剪力墙结构工程经验相对较少，且房屋高度较高，国家规程中对装配式剪力墙结构、装配式框架－现浇剪力墙结构的适用高度比现浇结构有所降低。

2、构件设计

荷载方面，装配式混凝土结构中的预制构件设计，除了要考虑常规的恒、活、地震和风荷载以外，还需对预制构件在脱模、吊装、运输、堆放及安装过程中的安全性进行分析。可行性及成本方面，预制构件的成本计算通常按体积、类型数量核算。因此在构件设计时，应对构件进行归并，减少构件的规格。构件设计前还需与生成厂家、施工单位提前沟通，了解生产及施工限制条件。例如，某工程生成厂家的框架梁铝模只能生产450mm宽以内的框架梁，如果构件设计宽度超出该范围，需重新加工铝模，增加了生成费用；构件重量如果超过施工现场塔式吊车最大起重量，现场可能需额外增加履带式吊车，甚至根本无法施工。

3、构件连接设计

连接设计是装配式结构设计的核心技术，合理的连接节点及其构造措施，是实现结构整体性、延性、承载力和耐久性的关键。主要的连接包括梁端接缝、柱顶底接缝、剪力墙的竖向接缝和水平接缝等。接缝处的压力通过混凝土、灌浆料传递；拉力由钢筋连接传递；剪力由混凝土、键槽和摩擦力传递。其中拉力和剪力的传递方式是连接设计的重点。连接构造设计应保证结构的传力途径和变形与计算假定相同。如果由于生成、施工原因导致的偏差，需在结构计算阶段提前考虑，并对计算结果进行调整。例如：采用预制外墙板时，窗洞上下部位如采用钢筋混凝土，需考虑外墙板对整体结构刚度的影响，结构计算时可按双连梁考虑。也可采取设缝等构造措施，使窗间墙与主体结构脱开。钢筋的连接方式常用的有钢筋套管灌浆连接、约束浆锚搭接连接、波纹管浆锚搭接连接等。竖向构件的钢筋连接宜采用套管灌浆连接、约束浆锚搭接连接；水平构件可根据不同部位，分别采用焊接、机械连接或套筒灌浆连接。钢筋套管灌浆连接的灌浆料需有较高的抗压强度，灌浆套筒应具有较大的刚度和较小的变形。

三、装配式混凝土结构体系分类

1、装配式混凝土框架结构

一般情况下，装配式混凝土框架结构由多个构件组成，主要包括预制柱（现浇柱）、预制梁、预制楼板、预制楼梯、外挂墙板等构件。该结构传力路径明确，装配效率高，现浇湿作业少，是最适合进行预制装配化的结构形式，主要用于需要开敞大空间的厂房、仓库、商场、停车场、办公楼、教学楼、医务楼、商务楼等建筑，近年来也逐渐应用于居民住宅等民用建筑。装配式混凝土框架结构按梁柱节点的连接方式可分为两类：等同现浇结构（节点刚性连接）和不等同现浇结构（节点柔性连接）。前者结构性能及设计方法与现浇结构基本一致，但是节点的连接比较复杂；后者可以采用快速简单的节点连接方式，但是结构的整体性能、耗能机制及设计方法等需要根据节点性能确定，与现浇混凝土框架区别较大。

2、装配式剪力墙结构

国内的装配式剪力墙结构体系主要包括：

（1）部分或者全部剪力墙预制的装配整体式剪力墙结构体系

该体系中，部分或者全部剪力墙采用预制构件，预制剪力墙之间的接缝采用湿式连接，水平接缝处钢筋可采用套筒灌浆连接、浆锚搭接连接和底部预留后浇区内钢筋搭接连接的形式。该结构体系主要用于高层建筑。按照使用的预制墙体部位，可分为全预制装配式剪力墙结构和部分预制剪力墙结构。全预制装配式剪力墙指全部剪力墙均采用预制构件，该结构体系的预制化率高，但拼缝较多、施工难度较大。

（2）叠合板式混凝土剪力墙结构

由叠合式墙板和叠合式楼板，辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边缘构件、梁、板等构件共同形成的装配整体式剪力墙结构。叠合式墙板可采用单面叠合、双面叠合剪力墙。双面叠合剪力墙是一种由内外叶预制墙板和中间后浇混凝土层组成的竖向墙体构件：其中，内外叶预制墙板钢筋根据剪力墙受力要求，及中间后浇层混凝土对预制墙板侧压力的影响配置，并通过桁架筋有效连接，现场安装完毕后浇筑中间空心层形成整体剪力墙结构，共同承受竖向荷载与水平力作用。

3、装配式框架—剪力墙结构

装配式框架—剪力墙结构，框架部分与装配式框架类似，剪力墙部分可采用现浇或者预制。若剪力墙布置为核心筒的形式，即形成装配式框架－核心筒结构。目前，装配式框架—现浇剪力墙结果在国内已有应用，日本装配式框架—装配剪力墙结构进行过类似研究并有大量工程实践，但体系稍有不同，国内的应用基本处于空白状态，正在开展研究工作。

结束语

预制装配式混凝土结构是建筑工程中的重要内容，对于建筑行业的效率和工业化进程有很大的促进作用。建筑企业应立足建筑的实际要求，根据其抗震能力和使用价值制定相应的结构体系，合理开发预制装配式混凝土结构体系，将预制装配式混凝土技术与其他有利于建筑的技术相结合，提高预制率，保证建筑质量，推动建筑行业健康、高效发展。

参考文献

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[3] 张蓓蓓, 师元, 李博宁. 基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法初探[J]. 建筑建材装饰, 2018(05):191-192.