裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計探究

曹子成

摘 要：裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用到實際建設(shè)中，相比傳統(tǒng)建設(shè)方法，在實際應(yīng)用中其體現(xiàn)出了優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量，并且生產(chǎn)效率高、施工速度快，還具有外裝飾效果，在行業(yè)發(fā)展中具有較大優(yōu)勢。但是就現(xiàn)狀來看，因為裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用的案例比較少，可利用的經(jīng)驗不足，在對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還需要從實際出發(fā)，從專業(yè)角度分析，爭取控制好每個細節(jié)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果的可靠性與可行性。

關(guān)鍵詞：裝配式；混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU375 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0085-02

Abstract： Assembly integral concrete structure has been more and more used in practical construction. Compared with the traditional construction method， it embodies excellent product quality in practical application. And the production efficiency is high， the construction speed is fast， and also has the exterior decoration effect， has the bigger superiority in the industry development. However， as far as the present situation is concerned， since the cases of assembling integral concrete structures are relatively few and the available experience is insufficient， when designing the structures， we still need to proceed from the actual situation and analyze them from a professional point of view， and strive to control each detail well， to ensure the reliability and feasibility of structural design results.

Keywords： assembly； concrete structure； structure design

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)，其主要是通過可靠方式來將預(yù)制混凝土構(gòu)件以及部件進行有效連接，并與現(xiàn)場后澆混凝土形成的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，在建筑工程建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛。以裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)為對象，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析，需要確定不同環(huán)節(jié)，然后基于工程建設(shè)實際要求，總結(jié)以往經(jīng)驗，做好各環(huán)節(jié)不同細節(jié)的設(shè)計與控制，提高設(shè)計方案的科學(xué)性。

1 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)特點

結(jié)構(gòu)優(yōu)點。（1）工業(yè)化生產(chǎn)。裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)，可以直接對預(yù)制混凝土構(gòu)件進行連接組裝，然后與后澆混凝土進行綜合施工，現(xiàn)場操作作業(yè)難度更低。并且，工程建設(shè)所需的各種預(yù)制構(gòu)件完全可以在工廠統(tǒng)一性生產(chǎn)，資源利用率更高，且可實現(xiàn)集約化管理，工業(yè)生產(chǎn)效率更高[1]。同時還可以對影響構(gòu)件質(zhì)量的各項因素進行統(tǒng)一管理，提高預(yù)制件的質(zhì)量，降低對工程結(jié)構(gòu)性能的影響。（2）施工難度低。相比傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)施工方式，裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場作業(yè)流程更為簡單，可實現(xiàn)澆筑后的預(yù)制構(gòu)件連接與安裝，現(xiàn)場自主澆筑時間大大縮短，可節(jié)省更多工期，提高整體施工效率。并且，因為作業(yè)工序的減少，現(xiàn)場監(jiān)督管理難度也會更低，出現(xiàn)質(zhì)量隱患的可能性大幅度減小。（3）產(chǎn)品質(zhì)量佳。裝配式混凝土構(gòu)件全部通過工廠來進行統(tǒng)一機械化生產(chǎn)，能夠更為嚴格的控制構(gòu)件尺寸與外觀，各項參數(shù)更為準(zhǔn)確。并且，在設(shè)計制作階段還可以與建筑水電管道等項目進行綜合分析，減少不同項目之間的相互干擾，消除外部因素的影響，工程施工質(zhì)量得到提高。

結(jié)構(gòu)缺點。（1）整體性差。裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)需要進行后期拼裝，即通過不同構(gòu)件的連接與裝配，組成一個結(jié)構(gòu)整體，相比傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)來講，整體效果存在一定差距[2]。為排除整體性的差距，達到預(yù)期施工效果，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段做好控制，嚴格控制好每項參數(shù)，保證設(shè)計精確無誤。（2）設(shè)計難度大。對于我國建筑工程現(xiàn)狀來講，基本上還是以現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)為主，采用裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)的項目，近年來雖然不斷增加，但大部分設(shè)計人員還是缺乏相關(guān)經(jīng)驗。專業(yè)研究方面的缺失，還未形成完整可行的體系與規(guī)范，在根本上決定了結(jié)構(gòu)設(shè)計難度較大，出現(xiàn)問題的可能性也更高。（3）運輸限制大。裝配式構(gòu)件在工廠統(tǒng)一生產(chǎn)完畢后，還需要運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝施工，這樣對運輸條件就有著較為嚴格的要求。預(yù)制構(gòu)件運輸時要嚴禁任何因素造成損壞，以免對工程結(jié)構(gòu)整體效果產(chǎn)生影響，因此產(chǎn)生的成本也就更高。需要對整個運輸過程進行綜合分析，充分考慮各影響因素，盡量選擇較短距離的路徑，將各項預(yù)防措施落實到位，最大程度上來降低運輸成本。

2 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

構(gòu)件與節(jié)點連接。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)各構(gòu)件需要提前在工廠完成制作，然后運輸?shù)綀龊筮M行安裝，要求其不僅要具有較大的承載力，并且還需要有效抵抗運輸?shù)韧饬σ蛩氐挠绊?，達到預(yù)設(shè)效果。尤其是關(guān)鍵構(gòu)件與節(jié)點的連接，應(yīng)將其作為設(shè)計要點分析。第一，多螺箍筋柱設(shè)計。由一個較大螺旋箍筋配合多個較小螺旋箍筋來組成多螺箍筋，要注意不同規(guī)格螺旋箍筋之間的交匯面積，并利用一筆箍的方式來提高箍筋保護層效果，保證每個細節(jié)的規(guī)范性。第二，梁柱節(jié)點設(shè)計[3]。應(yīng)重點對節(jié)點抗剪設(shè)計進行分析，為降低預(yù)制構(gòu)件所投成本，設(shè)計時可以對節(jié)點核心區(qū)域縱橫方向采取等高截面形式，減少可使用模板類型。另外，豎向結(jié)合面的設(shè)計，要綜合分析疊合層混凝土抗剪能力以及接觸面抗壓能力，提高預(yù)制構(gòu)件抗剪值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。第三，疊合樓板連接設(shè)計。重點針對樓板抗剪能力分析，一般可將樓板表面設(shè)計成大小與凹凸小于4mm的粗糙面。并且還需要控制預(yù)制板內(nèi)鋼筋長度小于構(gòu)件斷部，并利用附加接縫鋼筋對連接進行處理，提高連接力度。

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。抗震設(shè)計為建筑工程研究要點，決定著工程安全性與穩(wěn)定性，對后期工程結(jié)構(gòu)是否可以抵抗地震力作用具有重要影響。針對裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計時，需要總結(jié)各項數(shù)據(jù)，基于實際情況進行綜合分析，對抗震設(shè)計方案不斷完善。設(shè)計時可以確定各預(yù)制構(gòu)件之間為一種相互連接方式存在，受地震荷載影響更為復(fù)雜，設(shè)計時需要注意的要點更多。嚴格按照專業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，盡量將建筑平面表現(xiàn)為一種對稱性與規(guī)則性，并保證豎向抗側(cè)力構(gòu)件的均勻性與連續(xù)性[4]?？梢赃x擇應(yīng)用樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)，減少常見的不均勻沉降問題的發(fā)生。另外，還應(yīng)對剪力墻與框架柱的軸壓比進行科學(xué)計算，對結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，一般可選擇雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要求進行分析，應(yīng)用多螺式柱箍筋方式加強對混凝土結(jié)構(gòu)的約束力。并且，要重點做好預(yù)制構(gòu)件結(jié)合部位、疊合梁以及板現(xiàn)澆部分的密實度，將連接部分設(shè)計成粗糙面，計算結(jié)構(gòu)抗承載力，通過合理調(diào)整，保證達到工程建設(shè)要求。

構(gòu)件拆分與歸并。對預(yù)制整體式混凝土構(gòu)件進行拆分和歸并之前，應(yīng)基于工程設(shè)計方案來進行統(tǒng)一分析，尤其是設(shè)計人員與施工人員要保持信息共享，提前確定統(tǒng)一處理意見，最后依據(jù)專業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)完成所有施工作業(yè)。正式拆分與歸并時，要盡量保證構(gòu)件橫截面形狀的一致性，并盡量減少構(gòu)件種類，減少模具使用的數(shù)量。同時，還要兼顧工程整體不同項目之間的關(guān)聯(lián)性，充分考慮不同位置梁、柱以及板結(jié)構(gòu)功能與性能，保證預(yù)制構(gòu)件設(shè)計與裝配方案能夠滿足工程實際建設(shè)要求[5]。另外，與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)不同，裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)具有一定特殊性，無論是制作還是安裝均有特殊要求，為達到工程施工要求，需要完成澆筑作業(yè)后，安排專門的運輸工具將所有預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。這樣就要求進行拆分和歸并設(shè)計時，最大程度上來滿足運輸中對構(gòu)件安裝、堆放等方面的要求，降低作業(yè)難度，并排除外部因素的干擾。

3 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計實例

工程概述。以某建筑工程為例，對裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行簡單分析。工程采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系，地上共有35層，地下共有2層，地上建筑總面積為32545.2m2，地下建筑面積為856.2m2，主屋面高度為105m。工程采用間裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)型式建設(shè)，1～5層為底部加強層與過渡層，內(nèi)墻采用普通現(xiàn)澆剪力墻建設(shè)；6～35層內(nèi)部承重墻采用預(yù)制方式制作，暗柱全現(xiàn)澆，并且樓板全部為預(yù)制疊合樓板，部分梁為預(yù)制疊合梁。另外，建筑外圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)用的為保溫技術(shù)，裝配率在50%以上。

結(jié)構(gòu)體系選型。本項目剪力墻抗震等級為二級，設(shè)計成直徑700mm灌注樁樁基型式，且地基基礎(chǔ)與樁基設(shè)計等級均為甲級。另外，工程抗震設(shè)防裂度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.1g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅲ類，特征周期Tg為0.45s[6]?；诜课萁ㄖこ淘O(shè)計規(guī)范，確定工程結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同方法處理，并應(yīng)用PKPM對整體結(jié)構(gòu)進行多遇地震彈性分析，根據(jù)結(jié)果可確定構(gòu)件承載力與變形達到標(biāo)準(zhǔn)。

預(yù)制構(gòu)件拆分。對預(yù)制構(gòu)件拆分進行設(shè)計，需要綜合模數(shù)協(xié)調(diào)設(shè)計要求，遵循“少規(guī)格、多組合”基本原則，盡量減少所用模具數(shù)量，并且可以將預(yù)制外墻以及門窗、防水、保溫和裝飾等來組成獨立系統(tǒng)設(shè)計。實際設(shè)計時可以將建筑設(shè)計、內(nèi)裝設(shè)計以及部品設(shè)計看做一個整體，確定標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制構(gòu)件拆分方案。最終確定為兩種方法，即房間內(nèi)應(yīng)用60mm厚預(yù)制樓板+70mm厚現(xiàn)澆樓板，為滿足過道管線要求，走道部分采用60mm厚預(yù)制樓板+90mm厚現(xiàn)澆樓板[7]。另外，衛(wèi)生間部位存在降板，需要設(shè)置較多的管線，設(shè)置了較高防水，則應(yīng)選擇現(xiàn)澆樓板形式。對于各轉(zhuǎn)角位置因樓板規(guī)整度較小，并存在較多異形板，采用現(xiàn)澆方式代替預(yù)制疊合樓板。

連接點設(shè)計。工程疊和樓板存在房間單向疊合樓板與樓道雙向疊合樓板兩種類型，要重點做好連接點設(shè)計。兩塊單向疊合樓板可通過整體式接縫來形成雙向疊合樓板，并以后澆帶形式完成整體式接縫施工，利用后澆帶的寬度來確保鋼筋在后澆帶內(nèi)的連接以及錨固空間，且不會對后澆混凝土與預(yù)制板之間整體性產(chǎn)生影響。如果是采取單向板設(shè)計方法，兩塊疊合板各自作為單向板設(shè)計，可直接應(yīng)用分離式拼縫處理即可。另外，為降低施工難度，設(shè)計時疊合板樓下層鋼筋僅在主要受力方向伸出，以附加鋼筋的方式處理，來保障樓面的整體性與連續(xù)性。

4 結(jié)束語

就整體現(xiàn)狀來看，我國預(yù)制整體式混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用比例還比較少，累積的經(jīng)驗不足。想要全面發(fā)揮預(yù)制整體式混凝土結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢，還需要積極學(xué)習(xí)國外先進理念，確定預(yù)制整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點與要求，做好各細節(jié)控制，保證達到規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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