裝配式建筑可優(yōu)化方向簡述

宋學(xué)松 楊定國 李江南 周多志

（銅陵學(xué)院建筑工程學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

0 引言

改革開放以來，我國總體經(jīng)濟(jì)得到飛速發(fā)展，城市與鄉(xiāng)村對(duì)的建筑日新月異。同時(shí)隨著工業(yè)技術(shù)的快速進(jìn)步，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑已經(jīng)漸漸的滿足不了發(fā)展的需要，相比與此，裝配式建筑在節(jié)約建筑材料，施工周期，對(duì)環(huán)境的影響方面有很大的優(yōu)越性，儼然裝配式混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑行業(yè)的必然選擇。根據(jù)一些震害表明，目前的裝配式建筑有較好的抗震性能，但在大震的情況下的破壞仍然比較嚴(yán)重，對(duì)裝配式節(jié)點(diǎn)的處理研究和保證施工質(zhì)量對(duì)裝配式的整體性起決定性作用，因此對(duì)這兩方面討論其可優(yōu)化方向有著重要意義。

1 施工優(yōu)化

現(xiàn)階段裝配式建筑中，節(jié)點(diǎn)連接多選擇干連接，其組裝迅速，施工簡單、便捷。但干連接的節(jié)點(diǎn)整體性和塑性遠(yuǎn)不能和現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)相等同。而濕連接的施工工期較長，流程較繁瑣，工序較多。但其連接的構(gòu)件整體性和塑性卻能與現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)相等同。若將其施工流程簡化，該連接也可大范圍使用于實(shí)際的施工之中。早在機(jī)械零件制造中便有翻邊的思想，現(xiàn)階段的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中也有翻邊梁的制作和創(chuàng)新。在預(yù)制混凝土構(gòu)件時(shí)，在節(jié)點(diǎn)連接處預(yù)留凹口、翻邊，在組裝現(xiàn)場加以把控，翻邊處在后期澆筑混凝土?xí)r當(dāng)做模具，節(jié)省支模的工序和時(shí)間。大大提高施工效率。

圖1 開口箍筋翻邊梁示意圖

圖2 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

林峰、張智等[1]的結(jié)果表明：采用組合箍筋的構(gòu)件在破壞時(shí)與常規(guī)封閉箍筋相等同。故在預(yù)制構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)過程中采用組合箍筋。加密區(qū)選擇封閉箍筋，非加密區(qū)選擇開口箍筋。以提高后期施工的效率。

現(xiàn)階段我國裝配式安裝大多是傳統(tǒng)吊裝，而這種方式成本高，精度低，裝配速率慢。在施工過程中產(chǎn)生很大的困擾特別是對(duì)于調(diào)整吊裝過程中的誤差更是花費(fèi)大量時(shí)間。因此對(duì)于新型的裝配式安裝方法設(shè)計(jì)的研究就更為迫切。

高路恒的研究結(jié)果[2]中指出這棟裝配式建筑所采用的柱箍支撐架輔助梁柱節(jié)點(diǎn)

的吊裝很好的解決了梁柱節(jié)點(diǎn)吊裝效率低，節(jié)點(diǎn)標(biāo)高控制難的問題。即使用柱箍支架包括鋼角撐和鋼柱箍來協(xié)助吊裝，鋼角撐用于預(yù)制梁的就位支撐，鋼柱箍作為支撐架的承載支點(diǎn)，提高梁柱間安裝精度和安裝速度。

王進(jìn)，李文亮，蔣星宇等人[3]的研究是從預(yù)制梁柱下手，通過預(yù)制柱設(shè)有一體向外延生的牛腿，牛腿上設(shè)有凹槽且于預(yù)制梁長度方向垂直，預(yù)制梁端部下表面設(shè)計(jì)一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的凸起最后通過螺栓固定使梁和柱連接。這種方式直接通過對(duì)梁柱的設(shè)計(jì)解決了吊裝過程中對(duì)于標(biāo)高控制難，提高安裝的速度。

圖3 節(jié)點(diǎn)示意圖

根據(jù)張曉勇[4]研究中對(duì)宜興首個(gè)裝配式建筑進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該工程在處理梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)采用梁柱使用相同的工字鋼，使梁柱在同軸線上連接且使用螺栓夾板方式連接。這種連接方式提高了節(jié)點(diǎn)處的抗彎、抗剪、承重能力，同時(shí)提高了安裝精度和安裝速度并且他們還在此基礎(chǔ)上提出了在梁的兩端型鋼上固結(jié)若干鋼筋、栓釘、抗扭構(gòu)件等提高節(jié)點(diǎn)抗扭、抗剪能力。

2 節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

現(xiàn)階段我國裝配式建筑連接方式的研究主要集中于梁柱節(jié)點(diǎn)情況，對(duì)于墻板的連接研究較少，同時(shí)在施工過程中往往忽視了墻板在建筑安裝過程中節(jié)點(diǎn)的連接技術(shù)，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展緩慢。因此迫切需要新型的墻板連接方式來滿足快速發(fā)展中的裝配式建筑。

在陳燕友[5]研究結(jié)果中提出，新型的連接方式對(duì)墻板連接會(huì)產(chǎn)生巨大影響。這種“軌道式鍵槽板墻”的新型連接方式使得墻板和梁、柱、板的連接更加牢固。這種方式在梁柱處設(shè)置軌道，在墻板處設(shè)置鍵槽，并在最后用其他材料進(jìn)行密封處理，保證了安裝的便捷性與整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

馬少春[6]提出了另一種墻板之間的連接，在裝配式墻板水平方向上開孔并增設(shè)鋼筋, 改進(jìn)了已有墻板的受力特點(diǎn), 成為抗側(cè)力剛度相對(duì)較強(qiáng)的受力構(gòu)件, 并且有利于節(jié)點(diǎn)的連接。這種連接方式不僅優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也大大增強(qiáng)了墻板的抗震性能。

據(jù)張錫治[7]研究中提到，異形柱節(jié)點(diǎn)區(qū)受剪承載力比矩形柱的低，容易發(fā)生脆性破壞，是異形柱結(jié)構(gòu)的薄弱部分。其實(shí)對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)薄弱一直是普遍存在的問題。在經(jīng)過對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能研究和對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞分析之后，發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土在靜力荷載作用下易發(fā)生剪切斜壓破壞。所以在滿足混凝土結(jié)構(gòu)的配筋率要求之下，對(duì)核心區(qū)混凝土配箍率的調(diào)①整影響著構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)區(qū)的承載能力和抗震性能。在經(jīng)過對(duì)抗震性能實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋的應(yīng)變進(jìn)行分析，考慮到為使結(jié)構(gòu)受力明確傳力簡單，作者提出了在裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的核心區(qū)內(nèi)增加X 形的鋼板以提高節(jié)點(diǎn)區(qū)的承載能力和變形能力，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用下也能保持較好的受力性能。增加的X 形鋼板能有效的改善節(jié)點(diǎn)的延性，提高節(jié)點(diǎn)的耗能能力和屈服剛度。在荷載作用下，節(jié)點(diǎn)的核心區(qū)混凝土未發(fā)生開裂之前構(gòu)件內(nèi)的鋼筋發(fā)生較小的應(yīng)變，在混凝土開裂之后，箍筋發(fā)生較大的應(yīng)變而屈服導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)于增加了X 形鋼板的節(jié)點(diǎn)區(qū)，混凝土開裂后X 形的鋼板發(fā)生的應(yīng)變大于箍筋，防止箍筋先屈服。X 形鋼板與核心區(qū)混凝土一起承受剪力減小箍筋應(yīng)變，從而提高節(jié)點(diǎn)的屈服剛度和耗能能力。

任爭爭等人[8]提出通過長桿螺栓連接節(jié)點(diǎn)核心部位，并施加相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力提高節(jié)點(diǎn)的剛度、變形能力和承載能力。充分的運(yùn)用預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的變形恢復(fù)能力，改善裝配式框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)部分。同時(shí)螺栓連接也可以極大地簡化施裝配式建筑的施工程序、提高施工效率。

圖4 節(jié)點(diǎn)連接示意

3 結(jié)語

(1)對(duì)裝配式建筑節(jié)點(diǎn)研究對(duì)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)澆建筑等同有著重要意義。

(2)考慮裝配式建筑的施工優(yōu)化對(duì)增加施工安全性、減少環(huán)境污染、增加施工速度等方面具有積極意義。

(3)關(guān)于裝配式建筑墻板連接的研究不夠深入，需進(jìn)一步加大研究力度，改進(jìn)連接方法。

(4)對(duì)裝配式建筑優(yōu)化的方向還有很多，如材料、構(gòu)件模塊化等，同樣對(duì)裝配式建筑發(fā)展有重要意義。