装配式混凝土结构设计方法研究

发表时间:2020/5/20   来源:《基层建设》2020年第3期   作者:肖永乾
[导读] 摘要:随着中国社会经济的不断发展,城市现代化进程建设在不断加快,对于各项建筑施工质量的要求也在不断加大,框架结构建设是各项建筑施工项目的基础环节,只有框架结构的质量过关才能确保建筑工程的整体质量,文章从多方面整理分析了装配式混凝土框架结构的设计研究及实际应用,以期为相关工作人员的工作起到一定参考作用。
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        摘要:随着中国社会经济的不断发展,城市现代化进程建设在不断加快,对于各项建筑施工质量的要求也在不断加大,框架结构建设是各项建筑施工项目的基础环节,只有框架结构的质量过关才能确保建筑工程的整体质量,文章从多方面整理分析了装配式混凝土框架结构的设计研究及实际应用,以期为相关工作人员的工作起到一定参考作用。
        关键词:装配式;混凝土结构;设计方法
        引言
        装配整体式混凝土结构由预制混凝土构件或部件通过各种可靠的方式进行连接并与现场后浇混凝土形成的装配式混凝土结构。它是实现住宅产业化的一部分,也是现代建筑最为重要的结构形式之一,针对装配式混凝土结构设计方法进行研究有着非常重要的意义。
        1装配式混凝土框架结构设计要点
        目前国内巳有的装配式混凝土框架结构项目主要是装配整体式混凝土框架结构,即全部或部分框架梁、柱釆用预制构件构建成的装配整体式结构。
        1.1设计流程
        装配式混凝土框架结构设计需要考虑装配式结构的标准化设计、施工工序及工艺、预制构件的制作及运输,而且应构方案及时沟通并进行相应调整;其次施工图设计完成后,应进行施工图深化设计工作即构件加工图设计阶段。装配式混凝土结构设计流程如图1所示。
       
        图1  装配式混凝土框架结构设计流程
        1.2结构设计计算
        在各种设计状况下,装配式混凝土框架结构设计可釆用与现浇混凝土框架结构相同的方法进行结构分析。该结构体系的抗震设计,应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度釆用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求,满足JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》及相关标准的规定。
        1.3预制结构方案设计
        在装配式混凝土框架结构设计中,应重视预制结构方案设计,确保装配式混凝土框架结构的高效率、高质量、工业化建造。在该阶段须综合考虑结构的标准化设计、施工工序及工艺、预制构件的制作及运输,而且应在预制结构方案设计阶段加强建筑、结构、设备、装修等专业间的配合。
        在设计过程中,应避免出现“按照现浇结构住宅进行设计,后续再进行预制构件拆分的两阶段设计方法”,由于前期方案阶段没有考虑各专业间的配合和预制构件的标准化设计施工工序及工艺等,造成预制构件种类过多,施工安装困难等问题。
        在各专业之间配合时,可釆用同一BIM模型进行协同工作,利用BIM模型的三维可视化技术及时解决各专业之间发生的碰撞等问题。
        1.4施工图设计与施工图深化设计
        装配式混凝土框架结构施工图设计包括施工图设计阶段和施工图深化设计阶段。
        施工图设计阶段包括现浇施工图设计和装配式结构施工图设计,主要包括现浇结构施工图、预制构件布置图、预制柱、梁、叠合板、外挂板、楼梯构件图等。
        施工图深化设计阶段应完成所有预制构件的深化设计图及预制构件在翻转、运输、吊运、安装、脱模等状况下的施工验算。
        2装配式混凝土框架结构连接的主要类型
        装配式混凝土框架结构的连接构件主要分为两种,分别是承重类和非承重类,承重类构件连接主要是指建筑支柱与建筑基础构件之间的连接点,建筑支柱与建筑支柱之间的连接点,建筑支柱与建筑梁之间的连接点,建筑隔断墙与建筑墙水平之间的连接点,建筑隔断墙与墙纵向构件之间的连接点,以上各个连接点的承重情况关系着整个建筑工程的主体承重能力;非承重类构件连接主要指的是建筑工程中各种结构附属构件之间的连接以及非承重构件与承重构件之间的连接,比如建筑填充墙与建筑承重墙之间的连接,建筑承重墙与挂板之间的连接,建筑填充墙与挂板之间的连接等,非承重类连接的承重能力对建筑工程整体的承重效果影响不大。
        3工程应用
        3.1 工程概况
        本工程为北京市顺义区装配式预应力混凝土示范工程项 目,地下1层地上8层。本工程抗震设防类别为丙类,抗震设 防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.2g,设计地震分组 为第一组,建筑场地类别为III类。
        该项目结构形式为装配式预应力混凝土框架-剪力墙结 构,主体结构正负零以下釆用现浇,首层及以上标准层均釆 用装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构。该项目主要预制 混凝土构件包括预制混凝土框架柱、预制预应力混凝土叠合 梁、预制预应力混凝土叠合板(PK板)、预制混凝土外挂夹 心复合保温墙板、预制楼梯等。
        该项目所需主要构件在预制构件厂制作完成,现场拼装 完成后,通过现浇剪力墙、预制叠合构件的叠合层及节点区 域的后浇混凝土浇筑及套筒灌浆,实现该结构形式的装配整 体式连接。
        3.2装配式混凝土技术应用
        通过参考国内外已有的装配式混凝土框架结构设计技术,在满足装配式混凝土行业标准及相关标准的基础上,结合本 项目具体情况,对预制构件的连接进行了改进及创新,使得 预制构件间的拼装更简单可靠,有助于提高施工安装效率。本项目釆用的主要技术应用及创新如下。
        (1)预制柱纵筋连接釆用半灌浆套筒连接(如图3所示)。
        (2)为提高安装效率,预制主梁梁底纵向钢筋连接首次 釆用了直螺纹套筒和灌浆套筒相结合的连接方式,同一轴线 上所有预制梁釆用后张有粘结预应力筋连接成整体。
        (3)本工程预制次梁梁底钢筋与预制主梁通过直螺纹套 筒连接。
        (4)由于梁柱节点核心区钢筋较密,本项目专门设计尺 寸较小的可放置于梁柱节点区的专用预应力锚具。
         
        (a)预制框架梁柱节点1    (b)预制框架梁柱节点2
        图3  装配式节点连接示意
        4结束语
        综上可知,我国装配式混凝土框架结构的施工和应用还处于研究发展阶段,需要进行进一步的创新和研究,将先进的科学技术手段应用到混凝土框架结构设计之中,以促进装配式混凝土框架结构设计的不断进步。同时,对于装配式混凝土框架结构的深入研究能够帮助相关工作研发人员,不断进行创新和发展,以科学合理的方式提升装配式混凝土框架结构的各项性能,促进整体建筑工程质量的提升。
        参考文献:
        [1]苗小燕.装配式混凝土框架结构新型梁柱型钢连接节点研究[D].北京建筑大学,2016.
        [2]孙岩波,孙少辉,李晨光,等.装配式混凝土框架结构设计研究与应用[J].建筑技术开发,2017,44(19):14-15.
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