装配式建筑框架结构设计优化

装配式建筑框架结构设计优化

何勇  周承航

（中国建筑第八工程局有限公司总承包公司，上海 201200）

摘要:装配式建筑就是将建筑构件经模块化设计、工业批量化生产后运输至现场拼装。具有施工效率高，绿色环保等特点。是目前城市建设发展的主要方向。合理的结构设计，预制方案和施工技术尤为重要，结合装配整体式框架结构项目实际案例，分析装配整体式框架结构设计所存在的问题，总结设计对施工的影响以及施工需要注意的事项，研究有关装配整体式设计施工的优化方向。

关键词： 装配整体式建筑；结构设计；预制方案；施工技术

引言

近年来，在国家大力推广绿色建筑，绿色施工的政策影响下，国内装配式建筑业的发展突飞猛进。常见装配式建筑类型有装配整体式混凝土结构、装配整体式钢结构、装配整体式木结构等。其中，装配整体式混凝土结构中的预制装配整体式是国内目前全面推广应用的装配整体式建筑。

预制装配整体式框架结构建筑，因其结构跨度，截面大小，配筋等没有绝对的模块化和标准化设计，所以合理的优化设计和预制拆分方案就显得非常重要，其既可以提高预制构件加工厂的生产效率，同时也能提高现场施工效率，保证工程质量，节约成本。

1 装配整体式框架结构设计优化

预制装配整体式框架结构主要由预制柱、预制梁、叠合板、预制楼梯等组成，装配整体式框架结构设计优化以预制柱和叠合梁的深化为重点。

1.1 预制柱深化设计

预制柱作为竖向受力构件，其配筋和连接节点的设计直接影响结构安全。由于预制柱通常采用套筒浆锚连接，纵筋间距需要满足套筒净距250mm要求。而原结构设计图纸中往往忽略了装配式钢筋连接特点，导致柱配筋数量太多，难以排布。二次深化设计常规的处理是在满足钢筋间距的要求前提下进行钢筋等面积代换，换后的预制柱的钢筋直径都会变大，使得现浇柱和预制柱转换层之间的连接钢筋需要重新插筋，从而导致插筋区域截面配筋率增大一倍，并且会存在现浇柱筋与插筋位置碰撞的情况，使得施工精度要求非常搞。针对这一问题，可以对现浇柱与预制柱配筋同步代换调整，保证结构从底部到顶部柱配筋变化一致，配筋直径级差不超过一级，这样可以避免转换层位置大量插筋。

1.2 预制梁深化设计

预制梁深化设计需要考虑先后吊装关系，有些梁的纵筋也需要通过等面积代换来减少纵筋数量，以实现预制梁在安装过程中可以避开柱纵筋和其它梁纵筋，构件截面配筋的数量越精简，对生产和安装越有益。在结构设计配筋时，如果梁有双层或多层底筋，应尽量考虑将第二层或第三层底筋按不深入支座来设计。对于结构配筋和截面的优化最好是在结构设计中就考虑进去，包括截面的优化，在后期深化设计中再去改变已经审完图的结构图纸是很难改动的，一般设计院不会同意按深化再去提资，所以，对于装配整体式建筑项目，在设计初期阶段就要提出将有关装配整体式方面的结构设计优化考虑进去。

2 装配整体式框架结构预制拆分方案

装配整体式框架结构的预制拆分方案需要考虑建筑功能性，美观性、安全性、预制构件的生产、运输和安装环节的可行性、便利性等多方面因素。装配整体式框架结构预制拆分方案可分为四步：

第一步，确定现浇与预制的范围、边界。框架结构地下和首层柱宜采用现浇混凝土结构，顶层楼盖采用现浇结构；当采用部分框支剪力墙结构时，底部框支层不宜超过2层，且框支层及相邻上一层应采用现浇结构，部分框支剪力墙以外的结构中，转化梁、转化柱宜现浇；卫生间的楼板和楼梯间、电梯的间的梁、柱宜采用现浇。

第二步，确定构件拆分部位和连接节点，后浇区与预制区的连接，预制构件与预制构件的连接。构件接缝应设在应力较小的部位，对于高层建筑柱、梁结构体系套筒连接节点应避开一层柱脚、最高层柱顶、梁端部和受拉边柱，这些部位不应设计套筒连接部位，梁的连接节点不应设在距离梁端h范围内。

第三步，绘制预制拆分方案布置图，计算预制构件重量、体积。如图3预制拆分平面布置示意图，布置图需画出那些位置拆分为预制构件；拆分时，应尽可能选择相似类型的构件，减少构件的规格，以达到装配式建筑模块化的要求，并对预制构件编号，标明预制构件尺寸和重量。一般情况下，构件加工厂的起重能力在12吨~15吨，施工塔式起重能力在10吨以内，运输车辆限宽2.2~3米，限高4米，限长12~15米，应控制构件重量、尺寸在最大起重和运输范围以内。

第四步，计算预制率，审核预制拆分方案。不同的城市之间对于装配式建筑的推广和政策都不一样，以上海市为例，上海市765号文《计算细则》说明：当单体建筑因结构缝分隔出的两个及以上结构单元采用不同结构体系（类型）时，可按整个单体计算预制率，也可按单一结构体系（类型）计算出各结构单元预制率，再根据各结构单元地上建筑面积加权平均。加权平均后单体预制率指标需满足上海市现行相关文件要求，且由结构缝分割出的各结构单元预制率分别不得低于20%或装配率分别不得低于40%。预制框架柱和框架梁之间梁柱节点核心区的后浇混凝土可按预制范围

来计算。通过计算，调整方案，满足相关条文和装配优化。

3预制构件生产注意要点

预制构件在浇混凝土之前要做好隐蔽验收工作，测量构件尺寸，钢筋间距、长度等是否与图纸一致。混凝土振捣要密实，混凝土在初凝前中严禁扰动，强度没有达到设计要求70%不能吊运，如果必须转移则要和模台同步搬运；吊装预埋件、支撑预埋件的位置误差不得大于5mm，并有保护措施，其余预埋件位置误差不得大于10mm。构件达到设计强度时，应对预制构件进行最后的质量检查，根据构件深化设计图纸逐项对构件外观尺寸、预埋件情况、混凝土试块强度、表面瑕疵和现场处理情况等检查，质检工作和资料要确保落实，不合格的预制构件出厂运至施工现场也无法顺利安装。

4 结语

与传统现浇结构相比，装配式建筑对设计、生产、安装人员的专业能力要求比较高。目前国内多数设计师对于装配式建筑的设计还是采用传统现浇设计思维，缺乏装配式项目设计经验；装配式建筑工人多以农民工为主，普遍存在技术水平低、质量和安全意识不足，在预制装配方面的施工经验较少，施工现场管理人员缺乏类似项目管理经验。需要加强装配式建筑专业人才的培养，尤其对于安装工人，应按特种作业人员来划分，定期进行技能培训。

参考文献

《20G310-3 装配式混凝土结构连接节点构造（框架）》

《装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014》

《装配式混凝土建筑技术标准 GBT 51231-2016》

《上海市装配式建筑单体预制率预制率和装配率计算细则》