預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)

許揚(yáng)歡

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510630）

0 前言

進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)人民生活水平不斷提高，城鎮(zhèn)人口的集聚也促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，而在建筑行業(yè)中，裝配式建筑成為政策力推的建筑形式。而在裝配式建筑的施工中，預(yù)應(yīng)力裝配式建筑作為其中之一，其中包含各種類型，而在預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，由于其特殊的施工方式，具有省材、省時(shí)、節(jié)能、節(jié)水以及節(jié)省人工等優(yōu)勢(shì)，并能夠在建筑的過(guò)程中減少垃圾的產(chǎn)生，并抑制揚(yáng)塵的出現(xiàn)，從而能夠達(dá)到環(huán)保節(jié)能的效果，下面就對(duì)預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。

1 預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)整體性和類型

1.1 預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)整體性

預(yù)制柱、預(yù)應(yīng)力疊合梁和現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)核心區(qū)構(gòu)成了裝配式整體預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。施工工藝上，預(yù)制框架柱的縱向鋼筋連接采用鋼筋套筒灌漿連接接頭，梁柱節(jié)點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土連接，預(yù)制框架疊合梁內(nèi)預(yù)埋曲線形波紋管后布置預(yù)應(yīng)力筋、張拉、孔道灌漿來(lái)施加預(yù)拉力，形成裝配式整體預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。裝配式整體預(yù)應(yīng)力混凝土框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造中，預(yù)應(yīng)力筋穿過(guò)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域連續(xù)布置，在節(jié)點(diǎn)域和距梁端一倍梁高長(zhǎng)度范圍內(nèi)，在框架梁截面上端布置，預(yù)應(yīng)力筋采用無(wú)粘結(jié)的方式。在框架梁中部的預(yù)應(yīng)力筋則布置在靠近梁截面的下端，采用有粘結(jié)的方式。整梁看來(lái)預(yù)應(yīng)力筋成曲線布置。該種曲線預(yù)應(yīng)力筋，擁有后張、連續(xù)、部分有粘結(jié)的工藝特點(diǎn)，符合預(yù)制梁的力學(xué)性能，可以有效避免框架梁端部塑性鉸復(fù)雜區(qū)域的提前屈服，提高結(jié)構(gòu)的整體性。此外通過(guò)在預(yù)制框架柱設(shè)計(jì)、疊合梁設(shè)計(jì)、疊合次梁設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力空心樓板設(shè)計(jì)以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，這可以提高裝配式預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的整體性[1]。

1.2 預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的類型

在預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)中有較多的類型，其中一種是附加角鋼的裝配式預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，是目前建筑設(shè)計(jì)中較常采用的結(jié)構(gòu)形式。這種形式的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型相比，此框架結(jié)構(gòu)與我國(guó)倡導(dǎo)的綠色節(jié)能理念相適應(yīng)，一方面這種結(jié)構(gòu)在制作的過(guò)程中能夠?qū)γ康拦ば虻木冗M(jìn)行控制，保障其結(jié)構(gòu)構(gòu)建的質(zhì)量，同時(shí)在施工的過(guò)程中能夠快速的完成施工，從而提高施工效率，保證其經(jīng)濟(jì)效益。另一方面施工工藝較為簡(jiǎn)單，對(duì)周邊的環(huán)境影響較少，可保障施工場(chǎng)地周邊的環(huán)境，并能夠保障建筑結(jié)構(gòu)的耐久性。具有可恢復(fù)功能的預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)也是其中之一，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，在地震時(shí)結(jié)構(gòu)耗能減震，主體結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震發(fā)生后無(wú)損傷、在罕遇地震后損傷小，仍能正常使用，使得結(jié)構(gòu)的性能化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。除此之外，局部后張預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)也是其中的一種，該框架結(jié)構(gòu)在施工的過(guò)程中能夠縮短施工的周期，有效提高施工質(zhì)量水平，從而提高預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)[2]。

2 預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要從以下幾個(gè)方面入手：（1）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常包括兩個(gè)方面，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)形式按照施工工藝分兩種，一種是預(yù)應(yīng)力先張法施工，在施工的過(guò)程中，先張拉預(yù)應(yīng)力筋，待混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后放張或者切斷預(yù)應(yīng)力筋。后張法預(yù)應(yīng)力施工第一步是先安放預(yù)應(yīng)力波紋管，再進(jìn)行構(gòu)件混凝土澆筑，然后穿預(yù)應(yīng)力筋，張拉預(yù)應(yīng)力，最后進(jìn)行灌漿和錨頭處理，使得預(yù)應(yīng)力筋和混凝土粘結(jié)在一起參與受力。在粘結(jié)的過(guò)程中可以根據(jù)不同的情況采用不同的粘結(jié)方式。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了混凝土結(jié)構(gòu)之外還有預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計(jì)，在預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計(jì)中可以根據(jù)工程的實(shí)際情況采取不同的設(shè)計(jì)方式，分析后張法和先張法兩種方式，然后選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)手段[3]。

（2）在裝配式預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的施工中，預(yù)應(yīng)力空心樓板也是其中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的施工中，為了提高樓層之間的空間，并減少主次梁的數(shù)量，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)，而在預(yù)應(yīng)力空心樓板的設(shè)計(jì)中，板端應(yīng)按照鉸接端進(jìn)行設(shè)計(jì)，于板端設(shè)置拉錨鋼筋，后澆疊合層設(shè)置在板頂面，厚度為60cm 厚，圖1 為SP 板節(jié)點(diǎn)圖。

圖1 SP 板節(jié)點(diǎn)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中板跨度o 為8m，支承長(zhǎng)度a 為55mm，允許撓度[a]=o/200。在SP 樓板處頂面設(shè)置60mm 厚的后澆疊合層，疊合層按構(gòu)造要求配筋，可增強(qiáng)樓板整體性，這樣可以保障設(shè)計(jì)的質(zhì)量[4]。

（3）預(yù)制疊合次梁的設(shè)計(jì)。在預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，建筑的樓梯位置的設(shè)計(jì)也是其中的重點(diǎn)。在樓梯位置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，如若樓板需要開洞，次梁可設(shè)置為樓板封邊梁，設(shè)置為兩端鉸接，不直接承受樓面荷載。采用預(yù)制疊合次梁，次梁上部筋貫通主梁。次梁端面表面粗糙處理，無(wú)抗剪槽，抗剪承載力由牛腿提供。通過(guò)預(yù)制疊合次梁設(shè)計(jì)可以保障預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平[5]。

（4）預(yù)制框架柱的設(shè)計(jì)。預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)建筑的抗震等性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)會(huì)影響建筑的使用。此時(shí)就需對(duì)預(yù)制框架柱進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮抗震等級(jí)、梁跨度、層高、梁柱截面配筋等因素，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保障柱筋應(yīng)符合規(guī)范相關(guān)的要求，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的柱配筋截面形式，進(jìn)而保障框架柱的施工質(zhì)量[6]。

（5）預(yù)制疊合梁的設(shè)計(jì)，預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，預(yù)制疊合梁由于跨度和功能不同，設(shè)計(jì)方案也不同。梁截面有兩種，X 方向?yàn)檫吙蚣芰汉蚘 方向?yàn)轭A(yù)應(yīng)力主框架梁。X 向?yàn)椴怀惺軜前搴奢d的邊框架梁，而由Y 向?yàn)橹饕惺軜前搴奢d的主框架預(yù)應(yīng)力框架梁，同時(shí)在預(yù)制疊合梁的設(shè)計(jì)中，在疊合梁端部設(shè)置抗剪槽，且對(duì)粗糙面進(jìn)行處理[7]。

2.2 工程應(yīng)用

在預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，某項(xiàng)目商業(yè)配套房采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)形式，在建設(shè)方案選取中由于跨度較大，而次梁較少，由于新施工材料和施工工藝的投入使用，導(dǎo)致對(duì)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)要求較高，所以在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力裝配式框架的設(shè)計(jì)過(guò)程中要格外重視。項(xiàng)目的商業(yè)配套房位于上海市青浦區(qū)，建筑面積約8.3 萬(wàn)m2，地上建筑面積約5.7 萬(wàn)m2，容積率2.0。這個(gè)項(xiàng)目主要是一個(gè)配套的商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)，高度為11m，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，屋面防水等級(jí)為一級(jí)。

該建筑的結(jié)構(gòu)形式采用的是裝配式整體預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，使用年限為50 年，抗震等級(jí)二級(jí)，在實(shí)施的過(guò)程中，基礎(chǔ)采用混凝土現(xiàn)澆，基礎(chǔ)形式采用承臺(tái)下獨(dú)立樁基基礎(chǔ)，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端，建筑整體為預(yù)制框架結(jié)構(gòu)，包括預(yù)應(yīng)力空心樓板、裝配式預(yù)制柱、預(yù)制疊合梁，外墻板選用新型輕質(zhì)外墻板，樓梯選用鋼結(jié)構(gòu)樓梯。施工現(xiàn)場(chǎng)工藝水準(zhǔn)高低直接與建筑質(zhì)量相關(guān)，因此需在預(yù)應(yīng)力空心樓板、預(yù)制疊合次梁、預(yù)制疊合梁、預(yù)制框架柱、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量管控，這樣才可以保障整個(gè)施工的過(guò)程。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在我國(guó)的建筑行業(yè)中，裝配式建筑是經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的必經(jīng)之路，由于具有綠色環(huán)保以及廣闊的應(yīng)用前景使裝配式結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。因此，在預(yù)應(yīng)力裝配式建筑的施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究，并根據(jù)其實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際案例對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)而更加深入了解預(yù)應(yīng)力裝配式框架結(jié)構(gòu)，促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。