裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lái)越多的應(yīng)用到實(shí)際建設(shè)中，相比傳統(tǒng)建設(shè)方法，在實(shí)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(shì)。但是就現(xiàn)狀來(lái)看，因?yàn)檠b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(yàn)不足，在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要從實(shí)際出發(fā)，從專業(yè)角度分析，爭(zhēng)取控制好每個(gè)細(xì)節(jié)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)

中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(guò)可靠方式來(lái)將預(yù)制混凝土構(gòu)件以及部件進(jìn)行有效連接，并與現(xiàn)場(chǎng)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(lái)越廣泛。以裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)為對(duì)象，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，需要確定不同環(huán)節(jié)，然后基于工程建設(shè)實(shí)際要求，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)，做好各環(huán)節(jié)不同細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)與控制，提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。

1 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。（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(duì)預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)行連接組裝，然后與后澆混凝土進(jìn)行綜合施工，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)集約化管理，工業(yè)生產(chǎn)效率更高[1]。同時(shí)還可以對(duì)影響構(gòu)件質(zhì)量的各項(xiàng)因素進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高預(yù)制件的質(zhì)量，降低對(duì)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(chǎng)作業(yè)流程更為簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)澆筑后的預(yù)制構(gòu)件連接與安裝，現(xiàn)場(chǎng)自主澆筑時(shí)間大大縮短，可節(jié)省更多工期，提高整體施工效率。并且，因?yàn)樽鳂I(yè)工序的減少，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理難度也會(huì)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(guò)工廠來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一機(jī)械化生產(chǎn)，能夠更為嚴(yán)格的控制構(gòu)件尺寸與外觀，各項(xiàng)參數(shù)更為準(zhǔn)確。并且，在設(shè)計(jì)制作階段還可以與建筑水電管道等項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析，減少不同項(xiàng)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(diǎn)。（1）整體性差。裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行后期拼裝，即通過(guò)不同構(gòu)件的連接與裝配，組成一個(gè)結(jié)構(gòu)整體，相比傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)來(lái)講，整體效果存在一定差距[2]。為排除整體性的差距，達(dá)到預(yù)期施工效果，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段做好控制，嚴(yán)格控制好每項(xiàng)參數(shù)，保證設(shè)計(jì)精確無(wú)誤。（2）設(shè)計(jì)難度大。對(duì)于我國(guó)建筑工程現(xiàn)狀來(lái)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(xiàng)目，近年來(lái)雖然不斷增加，但大部分設(shè)計(jì)人員還是缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。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(jì)難度較大，出現(xiàn)問(wèn)題的可能性也更高。（3）運(yùn)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(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝施工，這樣對(duì)運(yùn)輸條件就有著較為嚴(yán)格的要求。預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)要嚴(yán)禁任何因素造成損壞，以免對(duì)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(duì)整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)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(xiàng)預(yù)防措施落實(shí)到位，最大程度上來(lái)降低運(yùn)輸成本。

2 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)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(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后進(jìn)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(yùn)輸?shù)韧饬σ蛩氐挠绊懀_(dá)到預(yù)設(shè)效果。尤其是關(guān)鍵構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)的連接，應(yīng)將其作為設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。第一，多螺箍筋柱設(shè)計(jì)。由一個(gè)較大螺旋箍筋配合多個(gè)較小螺旋箍筋來(lái)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(lái)提高箍筋保護(hù)層效果，保證每個(gè)細(xì)節(jié)的規(guī)范性。第二，梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[3]。應(yīng)重點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)抗剪設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，為降低預(yù)制構(gòu)件所投成本，設(shè)計(jì)時(shí)可以對(duì)節(jié)點(diǎn)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(jì)，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(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。第三，疊合樓板連接設(shè)計(jì)。重點(diǎn)針對(duì)樓板抗剪能力分析，一般可將樓板表面設(shè)計(jì)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(zhǎng)度小于構(gòu)件斷部，并利用附加接縫鋼筋對(duì)連接進(jìn)行處理，提高連接力度。

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。抗震設(shè)計(jì)為建筑工程研究要點(diǎn)，決定著工程安全性與穩(wěn)定性，對(duì)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(duì)裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要總結(jié)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，基于實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，對(duì)抗震設(shè)計(jì)方案不斷完善。設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)需要注意的要點(diǎn)更多。嚴(yán)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(duì)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]。可以選擇應(yīng)用樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)，減少常見(jiàn)的不均勻沉降問(wèn)題的發(fā)生。另外，還應(yīng)對(duì)剪力墻與框架柱的軸壓比進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，一般可選擇雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行分析，應(yīng)用多螺式柱箍筋方式加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的約束力。并且，要重點(diǎn)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(shí)度，將連接部分設(shè)計(jì)成粗糙面，計(jì)算結(jié)構(gòu)抗承載力，通過(guò)合理調(diào)整，保證達(dá)到工程建設(shè)要求。

構(gòu)件拆分與歸并。對(duì)預(yù)制整體式混凝土構(gòu)件進(jìn)行拆分和歸并之前，應(yīng)基于工程設(shè)計(jì)方案來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一分析，尤其是設(shè)計(jì)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(jiàn)，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(shí)，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(shí)，還要兼顧工程整體不同項(xiàng)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(jì)與裝配方案能夠滿足工程實(shí)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(wú)論是制作還是安裝均有特殊要求，為達(dá)到工程施工要求，需要完成澆筑作業(yè)后，安排專門的運(yùn)輸工具將所有預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。這樣就要求進(jìn)行拆分和歸并設(shè)計(jì)時(shí)，最大程度上來(lái)滿足運(yùn)輸中對(duì)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(jì)實(shí)例

工程概述。以某建筑工程為例，對(duì)裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)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(qiáng)層與過(guò)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(hù)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(xiàng)目剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)成直徑700mm灌注樁樁基型式，且地基基礎(chǔ)與樁基設(shè)計(jì)等級(jí)均為甲級(jí)。另外，工程抗震設(shè)防裂度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，特征周期Tg為0.45s[6]。基于房屋建筑工程設(shè)計(jì)規(guī)范，確定工程結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同方法處理，并應(yīng)用PKPM對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

預(yù)制構(gòu)件拆分。對(duì)預(yù)制構(gòu)件拆分進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要綜合模數(shù)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)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(lái)組成獨(dú)立系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以將建筑設(shè)計(jì)、內(nèi)裝設(shè)計(jì)以及部品設(shè)計(jì)看做一個(gè)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(guò)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(duì)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(diǎn)設(shè)計(jì)。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(diǎn)做好連接點(diǎn)設(shè)計(jì)。兩塊單向疊合樓板可通過(guò)整體式接縫來(lái)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(lái)確保鋼筋在后澆帶內(nèi)的連接以及錨固空間，且不會(huì)對(duì)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(jì)方法，兩塊疊合板各自作為單向板設(shè)計(jì)，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(jì)時(shí)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(lái)保障樓面的整體性與連續(xù)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

就整體現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)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(yàn)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(shì)，還需要積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)理念，確定預(yù)制整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與要求，做好各細(xì)節(jié)控制，保證達(dá)到規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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