淺析鋼筋混凝土裝配式建筑

田苗苗

摘要：鋼筋混凝土裝配式建筑遵循了綠色環保建筑的理念，具有節能、節材等優點，裝配式建筑從施工到裝修采用一體化設計，隨著數字化管理與技術發展，其性價比越來越高，目前鋼筋混凝土裝配式建筑在建筑領域得到了廣泛應用。介紹了裝配式建筑的發展，分析了鋼筋混凝土裝配式建筑的節點分類和設計實例，希望通過積累本土經驗、借鑒國際先進技術，加快推動鋼筋混凝土裝配式建筑的發展。

關鍵詞：裝配式建筑;節點連接;節點設計

近幾年，國內外很多學者都進行了鋼筋混凝土裝配式建筑的課題研究，李兵對鋼筋混凝土裝配式建筑與綠色建筑的關系進行了分析;周相友研究了鋼筋混凝土裝配式建筑的施工技術;施洪清介紹了鋼筋混凝土裝配式建筑工程的質量控制問題;李言海探討了鋼筋混凝土裝配式建筑的預制構件制作要點;盧求對比了德國裝配式建筑的標準規范與技術體系，基于這些理論和技術的支撐，鋼筋混凝土裝配式建筑的形式越來越豐富，應用范圍也越來越廣泛[1]。建設部在《十三五“裝配式建筑行動方案”》中指出：2018—2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例要達到15%以上，對主動采用裝配式建設的商品房項目，在辦理規劃審批時，其外墻預制部分不計入容積率、對政府投資或主導的項目采用裝配式建筑，增量成本將納入建設成本，在這些政策的扶持下，鋼筋混凝土裝配式建筑的應用前景將越來越好。

一、鋼筋混凝土裝配式建筑的節點分類

鋼筋混凝土裝配式建筑的技術難點不是結構構件本身的設計，而是構件之間節點連接，因為裝配式建筑的節點必須滿足安全性、耐久性、防水性以及施工可操作性等要求。按照構件名稱，鋼筋混凝土裝配式建筑結構的節點可以分為梁—梁節點、柱—柱節點、墻—墻節點、板—板節點等。不同的構件其節點連接方式是不同的，鋼筋混凝土裝配式建筑豎向構件之間的節點使用鋼筋套筒連接，水平構件之間的節點使用螺紋連接。板—板之間的節點分單向板和雙向板，單向板之間的節點有密縫和拼縫兩種連接形式，如果將兩塊單向板緊靠在一起，在切角處澆筑砂漿的連接是密縫連接，這種連接有免支模、施工快等優點;如果在單向板之間留30～50mm的縫隙，在縫隙內采用一定構造措施進行連接的是拼縫連接，這種連接方式整體性好，后期使用中不易開裂，且可采用吊模施工;雙向板之間的節點要通過兩端外伸的鋼筋相互搭接后再澆筑拼縫，這種連接方式的整體受力性能最佳，后期使用效果最好。按照操作方式，鋼筋混凝土裝配式建筑的節點分為干式連接、濕式連接、柔性連接、混合連接等類別[2]。干式連接有鋼板連接、螺栓連接、焊接連接、企口連接、套筒連接等。干式連接的節點一般為鉸接，其構造簡單，外伸鋼筋較少甚至沒有，幾乎不用考慮鋼筋的碰撞問題，設計及施工都比較方便，對于操作人員的專業技能要求不高，質量容易把控;但干式連接不能傳遞彎矩，在上部荷載不變的情況下必然導致構件尺寸增加和配筋增加，因此，干式連接的成本較高，而且在相同的地震烈度和分組情況下，節點受到的地震作用力大，尤其是房間凈高較小時，管線可能會穿過預制構件，增加了預制構件制作的難度和復雜性。濕式連接主要有現澆連接、漿錨連接、預應力技術后澆連接、灌漿拼裝和榫式連接等形式。濕式連接在節點處現澆，節點剛度大，可按照剛性節點進行處理，各方面性能與現澆結構類似，且濕式連接的節點混凝土等級一般高于構件，不會出現節點剪扭比、剪壓比不足等質量問題，因此，濕式連接的節點受力性能好，符合“強節點、弱構件”的設計理念，但濕式連接的鋼筋數量多，容易出現鋼筋碰撞、鋼筋凈距不夠等問題，濕式連接需要支模，施工較為復雜，設計時通常采用較大直徑的鋼筋來減少鋼筋的碰撞，但大直徑鋼筋，其相對表面積小、需要的錨固長度大，否則在地震力作用下會由于混凝土對鋼筋的握裹力不足而出現鋼筋拔出破壞的現象。工程上習慣將干式連接按照鉸接體系設計，因此，鉸接體系適用于不考慮地震設防且基本風壓較小的低層建筑;濕式連接為剛性節點，適用于低層到高層的所有結構類型。柔性連接介于鉸接與剛接之間，但存在轉動剛度，目前對柔性連接的剛度取值缺乏依據。在一些多層和高層建筑中也采用鉸接、剛接及耗能減震元件組合的混合連接，在這種連接中，抗震構件采用剛接分布在外圍，耗能元件分布在樓梯等部位，其余構件采用鉸接，這樣可以最大程度地發揮裝配式建筑的優勢[3]。

二、節點設計實例

某初級中學，總建筑面積3萬余平方米，地上建筑面積2萬余平方米，包括教學樓、辦公樓、風雨操場、多功能教室、餐廳等建筑物，所有結構都為鋼筋混凝土裝配式整體框架，不同的節點采用了不同的連接方式。

（一）梁—梁連接。本工程梁與梁連接主要是主梁和次梁的連接，由于主、次梁均為預制件，因此，在主梁上留出豁口使次梁搭接在主梁中，且次梁的鋼筋伸入主梁內不小于12d。為了保證預制次梁在脫模、運輸、吊裝過程中不被損壞，在豁口處增設了單角鋼。對于預制次梁較小的節點，則采用預留通縫，增設雙角鋼的方式來保證連接點的強度。

（二）梁—柱連接。本工程梁與柱的位置關系有梁與柱外邊對齊，梁與柱中心對齊兩種形式。根據規范要求，梁底縱筋宜伸至柱縱筋對側，且要滿足錨固長度的要求。由于工程中梁底鋼筋直徑較大，為避免出現鋼筋碰撞問題。

（三）梁—板連接。本工程梁板連接有邊梁—板側、邊梁—板端、中梁—板側、中梁—板端和中梁端—側五種連接方式。由于采用單項疊合板設計，板的半側都沒有伸出鋼筋，只在板端留出受力縱筋并使縱筋外伸至板支座中心處，這樣既滿足規范要求又避免了梁板鋼筋的碰撞問題。

（四）板—板的連接。本工程預制板之間采用密縫連接，只有進深不是板寬整數倍的房間采用了拼縫連接，其目的是為了減少預制板的種類。

三、結語：

在加快推進以“標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、成品化裝修、信息化管理”為特征的建筑產業化發展新形勢下，大力推廣鋼筋混凝土裝配式建筑具有十分重要的現實意義，鋼筋混凝土裝配式建筑在減少建筑垃圾和揚塵污染、縮短建造工期、提升工程質量方面優勢明顯，鋼筋混凝土裝配式建筑設計要滿足以下要求：

（一）鋼筋混凝土裝配式建筑應重視節點設計，在滿足受力性能的情況下應盡量簡化節點構造，通過合理的節點設計，采用較少鋼筋達到對構件的最大約束，符合“強節點，弱構件”、“強剪弱彎”等抗震設計要求。

（二）鋼筋混凝土裝配式建筑在構件拆分時應避開受力較大的關鍵部位，拆分后的構件盡量簡單，便于模板設計、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和運輸吊裝。構件的單體重量應均勻，這樣有利于垂直起吊設備的選型和提高吊裝效率。對于大開口或因設計需要對截面削弱較多的構件，在運輸前應做好加固處理，避免構件破壞。構件拆分盡量少規格、多組合以提高模板的利用率，減少工程費用。

（三）設計人員應與時俱進，主動學習鋼筋混凝土裝配式建筑的相關知識，掌握與裝配式建筑相關的設計軟件、算量軟件、施工軟件等，裝配式建筑設計屬于結構設計，設計人員必須同時具備構件設計和結構整體設計的能力。

參考文獻：

[1]楊濤.鋼筋混凝土裝配式建筑[J].城市建設理論研究（電子版），2017（15）：204.

[2]吳鋒.鋼筋混凝土裝配式住宅設計中預制構件的選擇[J].山西建筑，2017，43（26）：46-48.

[3]李言海.鋼筋混凝土裝配式建筑的預制構件及其施工要點[J].住宅與房地產，2018，No.500（15）：193.