裝配式混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議摘要：裝配式建筑是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，是建筑產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的必然選擇。我國裝配式建筑起步較晚，但我們也在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)布了適合自己的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并且一直在補(bǔ)充和完善，相信通過我們共同的努力，我國的建筑業(yè)一定能踏上新征程，邁上新臺(tái)階。關(guān)鍵詞：裝配式；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)勢，但同時(shí)需要建設(shè)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工等單位協(xié)同工作。本文從規(guī)范要求、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等方面，詳細(xì)介紹了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。同時(shí)也提出了裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)探討，建議設(shè)計(jì)人員合理選擇技術(shù)體系，重視節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)等措施，從而提高裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。1規(guī)范要求當(dāng)采取了可靠的節(jié)點(diǎn)連接方式和合理的構(gòu)造措施后，裝配整體式框架結(jié)構(gòu)及框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的性能可等同現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，故兩者最大適用高度相同。而裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)因墻體之間接縫數(shù)量多且構(gòu)造復(fù)雜，接縫的構(gòu)造措施及施工質(zhì)量對結(jié)構(gòu)整體的抗震性能影響較大，故最大適用高度相比于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)適當(dāng)降低。當(dāng)預(yù)制剪力墻數(shù)量較多，其承擔(dān)的底部剪力較大時(shí)，最大適用高度限制更加嚴(yán)格。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)及裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同，因裝配整體式剪力墻及部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的工程實(shí)踐較少，故規(guī)范對其抗震等級的劃分高度從嚴(yán)要求，比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)適當(dāng)降低。高層裝配整體式結(jié)構(gòu)的地下室、高層裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的底部加強(qiáng)區(qū)和電梯井筒、裝配整體式框架結(jié)構(gòu)的首層及頂層樓蓋、轉(zhuǎn)換部位，規(guī)范建議采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，主要是為了以上部位在抗震設(shè)計(jì)時(shí)可保證結(jié)構(gòu)抗震安全性和整體性。當(dāng)在有可靠的技術(shù)措施，保證以上部位采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)也能確保整體性和施工時(shí)，例如結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)比較規(guī)則且構(gòu)件尺寸和上部基本一致時(shí)，也可采用裝配式結(jié)構(gòu)。此時(shí)應(yīng)特別注意約束構(gòu)件區(qū)域內(nèi)縱筋的連接及封閉箍筋的設(shè)置，保證結(jié)構(gòu)的有效傳力。當(dāng)頂層樓蓋采用疊合樓蓋時(shí)，應(yīng)加大現(xiàn)澆層的厚度，以保證結(jié)構(gòu)整體性能。2結(jié)構(gòu)計(jì)算裝配整體式結(jié)構(gòu)采用與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相同的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，但是當(dāng)同一層內(nèi)既有預(yù)制又有現(xiàn)澆抗側(cè)力構(gòu)件時(shí)，應(yīng)在按照現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)計(jì)算的基礎(chǔ)上，對地震作用現(xiàn)澆抗側(cè)力構(gòu)件的彎矩和剪力進(jìn)行適當(dāng)放大，一般不小于1.1。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，作用與作用組合與其他類型結(jié)構(gòu)一致，需特別注意的是短暫設(shè)計(jì)狀況下的構(gòu)件及連接節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算：包括構(gòu)件脫模翻身、吊運(yùn)、安裝階段的承載力及裂縫控制，吊具承載力驗(yàn)算；構(gòu)件安裝階段的臨時(shí)支撐驗(yàn)算、臨時(shí)連接預(yù)埋件預(yù)算等。施工階段的荷載及荷載組合應(yīng)按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011等確定。3預(yù)制構(gòu)件的拆分和歸并的設(shè)計(jì)原則在運(yùn)用全現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，要進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的拆分和歸并。預(yù)制構(gòu)件的拆分和歸并設(shè)計(jì)應(yīng)遵循少規(guī)格、多組合的原則，具體有：①首先在進(jìn)行拆分和歸并之前相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要與工程建設(shè)的施工人員和預(yù)制構(gòu)件廠的相關(guān)人員進(jìn)行商討而達(dá)到意見的統(tǒng)一，如果還沒有具體的施工單位，需要在業(yè)主同意之后，按照一般的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的拆分和歸并設(shè)計(jì)，如需要了解預(yù)制構(gòu)件工廠的生產(chǎn)能力以及施工現(xiàn)場起吊設(shè)備的起吊能力等。②在進(jìn)行拆分和歸并預(yù)制構(gòu)件時(shí)要盡可能的使預(yù)制構(gòu)件實(shí)現(xiàn)基本單元的標(biāo)準(zhǔn)化定型，同時(shí)要保證盡量的減少構(gòu)件的種類，從而提高模具的重復(fù)使用率，這樣可以大幅度的降低造價(jià)。③因?yàn)檠b配整體式混凝土結(jié)構(gòu)自身的特性，預(yù)制構(gòu)件在澆筑完成后需要運(yùn)用交通工具運(yùn)送到施工現(xiàn)場，因此在進(jìn)行拆分和歸并設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮構(gòu)件在拆模、起吊、運(yùn)輸、堆放、以及安裝工程中對預(yù)制構(gòu)件承載能力的要求。4預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是預(yù)制構(gòu)件通過連接措施相互連接的狀態(tài)，所以在抗震設(shè)計(jì)中對結(jié)構(gòu)有更高的要求。在地震區(qū)的裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)采取了可靠的節(jié)點(diǎn)連接方式和合理的構(gòu)造措施后，裝配整體式框架的結(jié)構(gòu)的抗震性能可以等同于現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)；裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻體之間的接縫數(shù)量多且構(gòu)造復(fù)雜，使裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能很難完全等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)提出：最大適用高度降低、水平地震作用乘以放大系數(shù)、底部加強(qiáng)區(qū)應(yīng)現(xiàn)澆等要求。結(jié)構(gòu)在整體設(shè)計(jì)上要滿足抗震規(guī)范的要求，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量使建筑的平面呈現(xiàn)規(guī)則性和對稱性，同時(shí)要使豎向的抗測力構(gòu)件保持均勻和連續(xù)。為了有效的提高疊合梁、板的現(xiàn)澆部分以及預(yù)制構(gòu)件部分結(jié)合處之間的密實(shí)度，可以將預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土的接觸面設(shè)計(jì)成粗糙面或者設(shè)置鍵槽來有效的傳遞剪力。5構(gòu)件設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求相比現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要考慮更多因素，如應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、連接界面和連接配筋構(gòu)造設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)、施工到使用過程中可能產(chǎn)生的不利工況進(jìn)行驗(yàn)算。在主要受力預(yù)制構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意：①預(yù)制柱、預(yù)制（疊合）梁外伸鋼筋的配筋構(gòu)造必須考慮相鄰構(gòu)件安裝施工時(shí)的鋼筋連接和避讓現(xiàn)場施工鋼筋的放置和固定等要求；②預(yù)制柱、預(yù)制（疊合）梁的鋼筋構(gòu)造應(yīng)盡量采用適合于鋼筋骨架機(jī)械加工的方式，如在框架柱內(nèi)宜采用螺旋箍筋、焊接封閉箍筋等形式；③在預(yù)制柱底部和頂部、預(yù)制（疊合）梁柱邊塑性鉸區(qū)、主次梁交叉處主梁兩側(cè)等部位，應(yīng)保證箍筋加密的構(gòu)造要求；④預(yù)制柱、預(yù)制（疊合）梁內(nèi)的縱向受力鋼筋布置在同等的情況下，宜采用較少根數(shù)、較大直徑的方式。6混凝土技術(shù)混凝土技術(shù)要求主要體現(xiàn)在強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級和凍脹環(huán)境下抗凍等級等方面，主要是因?yàn)檫@幾方面達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以有效提升裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，具體的內(nèi)容如下：一是制作裝配式混凝土的時(shí)候，渠道工程所使用的混凝土對強(qiáng)度有一定要求，一般情況下不能低于C30o二是渠道工程對混凝土抗?jié)B等級也有要求，一般情況下抗?jié)B等級不能低于W6，這樣才能保證裝配式混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。三是渠道工程施工經(jīng)常會(huì)受到天氣的影響，產(chǎn)生凍脹區(qū)域，在這樣的情況下需要對凍脹區(qū)域的抗凍等級進(jìn)行綜合考慮，一定不能低于F150。7構(gòu)件的連接設(shè)計(jì)裝配整體式結(jié)構(gòu)中，接縫和節(jié)點(diǎn)是影響結(jié)構(gòu)受力性能的關(guān)鍵部位。接縫的壓力通過后澆混凝土、灌漿料或坐漿材料直接傳遞；拉力通過由各種方式連接的鋼筋、預(yù)埋件傳遞；剪力由結(jié)合面混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度、鍵槽或者粗糙面、鋼筋的摩擦抗剪作用、銷栓抗剪作用承擔(dān)。①后澆混凝土、灌漿料或坐漿材料與預(yù)制構(gòu)件結(jié)合面的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度往往低于預(yù)制構(gòu)件本身混凝土的抗剪強(qiáng)度。所以，預(yù)制構(gòu)件接縫的受剪承載力需乘以增大系數(shù)。②梁、柱箍筋加密區(qū)及剪力墻底部加強(qiáng)部位區(qū)域的接縫要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)連接，要求接縫的承載力設(shè)計(jì)值大于被連接構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值乘以強(qiáng)連接系數(shù)。對于其他區(qū)域的接縫，可采用延性連接，允許連接部位產(chǎn)生塑性變形，但要求接縫的承載力設(shè)計(jì)值大于設(shè)計(jì)內(nèi)力，保證接縫的安全。③當(dāng)疊合樓板按單向板設(shè)計(jì)時(shí)，板側(cè)可采用分離式拼縫；當(dāng)疊合樓板按雙向板設(shè)計(jì)時(shí)，板側(cè)可采取整體式接縫，整體式接縫一般采用后澆帶的形式。為保證樓板的整體性及傳遞水平力的要求，預(yù)制板內(nèi)的縱向受力鋼筋在板端宜伸入支座。同時(shí)為了加工及施工方便，單向板長邊支座可以不伸出構(gòu)造鋼筋，但應(yīng)采用附加鋼筋的方式，保證樓面的整體性。結(jié)語裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化的有效途徑，有著重要