裝配式建筑的梁板柱設計分析

鄧鴻+練偉+何葉

摘 要：城市建設中開始采用裝配式建筑物，以滿足人民對建筑面積的需求。目前，裝配式建筑還存在一些不足，對此提出了一種新的裝配式梁板柱的設計方式。對裝板式板采用凹凸缺口咬合設計，提高了板層間的防水性能。對柱上端開凹槽設計，增加了梁端部與柱的接觸面積，限制梁的位移，減少位移產生的應變，提高了梁柱結點穩定性能。采用預留螺紋孔方式及使螺紋鋼筋將梁柱牢固連接，減少節點處多因素荷載作用，提高了節點抵抗外力性能。這種新的梁板柱設計方式對裝配式建筑具有較好的防水和結構安全性。

關鍵詞：裝配式；梁板柱；設計；穩定性

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0164-03

1 引 言

裝配式建筑物就是絕大部分構件都是工廠預先生產，然后運輸至建設場地裝配而成的建筑物[1]。上世紀六十年代我國開始設計建造裝配式建筑，由于當時的起重技術的限制及計算機在工程領域應用較少，裝配式建筑物發展緩慢[2-3]。

鋼筋混凝土結構及鋼結構建筑物因其具有較好的承重特點適于建造高層建筑，在城市開發建設中發展迅速。

鋼筋混凝土結構都是采用現澆構件，混凝土澆筑完后需養護28天方可進入下一施工階段，因此，該類結構施工周期較長。鋼結構建筑物一般適用于建造超高層建筑物，且墻體通常是玻璃幕墻，造價成本偏高。隨著我國城鎮化速度的加快，城市人口增多，住房需求量持續上升。

為保障城市中低收入群體的住房需求，政府部門準備建設一批裝配式房屋，配給低收入者居住。

另外，城市不斷擴大環境問題越來越多，除了受汽車尾氣排放及工業化生產的影響外，城市中各類建筑物的建設對環境也造成一定的影響[4]。

裝配式建筑物因其造價低廉，對環境友好，建設周期短，適于城市發展的建筑物結構類型。裝配式建筑建設過程中不產生揚沉，噪音小，施工場無須地堆放各類建筑耗材，是一種對生態環境破壞性汪的施工方式[5-6]。

目前，我國城市中裝配建筑物占有率不高，大部分還是鋼筋混凝土結構和鋼結構建筑。裝配式建筑物中構件均為拼接成一個整體，板層間的防水效果不理想，各結點連接性能不及現澆混凝土結構。針對裝配式建筑所存在的不足，本文提出了一種新的裝配式建筑物梁板柱設計方法，并與傳統的設計方法進行比較。

2 裝配式建筑板的連接

新設計的裝配式建筑樓層中板的搭接，如圖1所示，傳統裝配式板的拼接，如圖2所示，兩相比較，圖1的防水效果明顯。傳統裝配式建筑物板與板之間是拼接在一起，存在許多拼接縫隙，且在縫隙中填充防水材料時易滲漏無法填充均勻。新設計的裝配式建筑物板與板之間是采用凹凸缺口搭接，板與板之間相互咬合無通縫口，在縫隙處填充防水材料不易發生滲漏，使縫口填充均勻。新設計的裝配式建筑物樓板相對傳統的裝配式建筑物樓板，其構造較復雜模制需要造用多塊模板組合。由于是采用工廠化批量生產，模板可以重復利用，采用新設計的裝配式樓板對建筑造價影響較小。

3 裝配式建筑結點的連接

裝配式建筑物中梁和柱的連接對整個建筑物的穩定起著非常重要的作用，影響到結構的安全性能，因此須保證梁和柱牢固連接。傳統裝配式建筑梁和柱的連接方法很多，分為濕法和干法連接。

濕法連接，是將梁柱結點處安裝模板進行澆筑混凝土，待混凝土硬化后構成一個整體使梁和柱穩固連接。干法連接，是將梁搭接在柱的牛腿或柱帽上，用螺栓連接成穩定的整體。新設計的裝配式建筑梁柱干法連接，如圖3所示。

傳統裝配式建筑梁柱濕法連接，如圖4所示。

傳統裝配式建筑預制梁和預制柱接觸面積小，柱支撐梁的荷載受力主要靠現澆結點承重。現澆節點混凝土與梁開槽混凝土連接力弱，易造成梁在彎矩作用下節點處受彎破壞。新設計的梁柱結點是在柱上面開槽形缺口，將柱子安放進去。新設計裝配式建筑梁柱結點不需要再制作模板澆筑混凝土，比傳統的梁柱結點省工省時，且結點牢固穩定。

新裝配式建筑需要在柱的上端開槽，因此新裝配式建筑柱的橫截面大小要比傳統裝配式建筑大，適應于發展高層裝配式建筑。

裝配式建筑柱與柱之間采用一節一節搭接方式連接，上層柱與下層柱之間須安放鋼筋才能穩固連接。

傳統裝配式建筑是在柱的一端留孔，另一端留挑出鋼筋，當每一個節點混凝土澆筑養護完成后將上層柱有預留孔一端與下層柱的鋼筋對接。

傳統裝配式建筑因柱端有鋼筋吊裝時易碰撞變形，使上下層柱難吻合連接。新設計裝配式建筑。梁和柱均采用預留帶螺紋的孔徑，鋼筋選用一端帶螺紋一端帶肋。梁和柱按設計尺寸搭接好后，梁和柱的預留孔應重合在一條線上，將螺紋鋼筋旋入梁和柱預留孔中。因使用的是螺紋鋼筋，保證了鋼筋和柱平面垂直，便于安放上層柱。

新裝配式建筑梁柱結點，梁和柱搭接處接觸面積大，混凝土所受應力小不易壓碎破壞。上層柱傳下來的荷載，通過螺紋鋼筋傳遞至與層柱，分擔了結點處所受的壓力荷載。

傳統裝配式建筑梁柱結點，因采用現澆混凝土，結點與上下層柱及梁是一個整體，結點承受彎力、剪力、拉力、壓力等各種荷載作用，結點受破壞因素較多，安全性能降低。新裝配建筑結點縫隙小，可有效防止室外雨水滲入結位處墻梁柱構件部分所造成的一種雨水侵蝕破壞。

4 結 語

本文對裝配式建筑的梁板柱進行了改進設計。通過對板采用凹凸缺口咬合設計，發現其有利于增強樓板的防水作用。傳統裝配式建筑板層間的采用涂防水材料進行防水，當縫隙形成通縫時，防水材料難以涂布均勻，積水處會沿著通縫線向下滲。

對其進行室內裝修時，通縫處易開裂。咬合板的搭接，使裝配式建筑樓板層不形成通縫，且縫隙緊密防水性能較好。對于廚房、衛生間防水要求高的板層，可采用加鋪防水卷材進行多重防水。

新設計裝配式建筑的咬合板防水是基礎防水，在此基礎上布設防水層可提高裝配式建筑樓板層的防水性能。

裝配式建筑的梁柱連接是整個建筑安全的制約因素，傳統的濕法連接方式構造復雜，梁一端挖空形成凹槽，降低了梁端部的受力性能。結點整體澆筑，要進行制模及混凝土的養護增加了工作量和施工周期。改進后新設計的裝配式梁柱結點是在柱上端開槽，梁與柱的接觸面積增加，同時槽口阻礙梁的位移增強梁柱結點的穩定性。

另外，在梁柱上布置預留螺紋孔，易于裝配式建筑的梁柱搭接施工，螺紋鋼筋的傳力性能，分擔了節點承受的豎直壓力和水平剪力，提高了節點抵抗外力破壞作用。

改進后的裝配式建筑提高板層防水效果和節點連接牢固穩定，對發展裝配式建筑具有較好的指導作用。

參考文獻：

[1] 陳建偉，蘇幼坡.預制裝配式剪力墻結構及其連接技術[J].世界地震工 程，2013，（29）1：38-48.

[2] 孫燕飛.節能裝配式輕型房屋的分配與設計[D].濟南：山東大學，2014.

[3] 陳子康，周云，張季超，等.裝配式混凝土框架結構的研究與應用[J].工程 抗震與加固改造，2012，34（4）：1-11.

[4] 王召新.混凝土裝配式住宅施工技術研究[D].北京：北京工業大學， 2012.

[5] 黃祥海.新型全預制裝配式混凝土框架結點的研究[D].南京：東南大 學，2006.

[6] 蔣勤儉.國內外裝配式混凝土建筑發展綜述[J].建筑技術，2010，（41）12： 1074-1077.