淺談裝配式框架疊合梁節點優化設計

戴海濤

（江蘇南通六建建設集團有限公司南京分公司）

裝配式建筑具有標準化設計、構件工廠化生產、裝配式施工等特點，在“十三五”期間得到大力推廣。隨著裝配式混凝土建筑的發展，預制率和裝配率也越來越高，規模越來越大，結構越來越復雜，建造過程也由單一的施工過程擴展到生產、運輸和施工等項目全過程。[1-2]預制構件從設計到實際施工仍存在許多問題，如出現框架疊合梁主次梁節點普遍開裂、懸挑梁與疊合梁相結合后出現撓度超允許值等問題。

1 項目概況

南京樾山林語項目為18 棟洋房小區7 棟商業，地下一層、商業地上4 層，建筑高度16.2m，總建筑面積123969.43m2，其中地上建筑面積81237.8m2，地下建筑面積42731.63m2，其中商業建筑面積25447.63m2。結構形式為框架+裝配式，結構包含預制柱、疊合梁、疊合板、預制樓梯，結構裝配率65.3%，結構除懸挑梁，其余結構梁均為疊合梁。豎向結構連接采用螺紋盲孔、鋼筋套筒、漿錨連接方式，水平連接方式采用搭接現澆方式。

商業采用全裝配式設計，預制柱、預制疊合梁、預制疊合板、預制柱連接使用全灌漿金屬螺紋套筒，灌漿料流動度初始值≥300mm、28 天抗壓強度≥85MPa、豎向自由膨脹率3 小時實測值≥0.02%，灌漿料施工環境溫度＞5℃，套筒灌漿料與灌漿套筒匹配使用。

商業區域預制構件數量2887 個，其中預制疊合梁數量846 個，預制柱數量354 個，疊合板數量1569 個，預制樓梯數量118 個，疊合梁疊合部分統一留置150mm高度，主框架疊合梁與次疊合梁交接處留置缺口，缺口高度等于次疊合梁的高度。

2 吊裝施工工藝

根據施工圖紙，檢查疊合梁構件類型、尺寸、規格型號，確定安裝位置，并對疊合梁吊裝順序進行編號。吊裝前對疊合梁鋼筋錨固方式、鍵槽位置等進行檢查；吊裝過程中，對疊合梁的安裝位置、水平標高進行復核。本項目設計已給出了預制梁吊裝順序，預制梁安放時按照吊裝順序調整，吊裝施工時嚴格按照順序要求吊裝。

預制梁吊裝施工流程：支撐架或鋼管支設架設→方向、編號、上層主筋確認→起吊安裝→柱頭位置、梁中央高程調整→梁中央支撐架旋緊→吊鉤松綁→吊運次梁、模板支撐架→起吊下一根主梁→兩向主梁安裝后吊裝次梁→主梁與梁接頭混凝土填灌。

3 施工中存在的問題

3.1 主框架疊合梁梁底開裂

本商業工程框架結構，7 棟商業內外側均設計為全裝配式結構，除連廊框架梁為懸挑梁采用現澆混凝土結構，內部框架梁全部采用疊合梁。框架疊合梁端部鋼筋錨入疊合柱內，次疊合梁端部鋼筋錨入疊合框架梁。主次梁節點處采取次梁斷開、框架梁在次梁位置留置與次梁高度相一致的缺口的設計，主次梁交接處缺口部位采用商品混凝土現澆。

在施工過程中，對已吊裝完成疊合梁進行質量驗收過程中，發現主框架疊合梁在主次梁交接處出現大量開裂現象，據統計開裂梁體占總吊裝梁體的60%。開裂梁體全是框架梁，開裂部位全是主次梁交接處。經質量、技術、PC 生產廠商及設計院共同研究分析，發現開裂主要原因非吊裝施工工藝所致。

經現場對未吊裝構件及吊裝過程進行觀察分析和研究，框架疊合梁從生產到現場安裝需要進行起吊4 次以上，框架梁與次梁的交接處為疊合梁受力薄弱處，在多次的吊裝安裝過程中，交接處均出現不同程度的斷裂，給框架結構留下安全隱患，同時給后期交付留下較大風險。

3.2 懸挑區域疊合梁撓度嚴重超標

商業內外側均設計為連通的懸挑連廊，連廊框架梁為懸挑梁采用現澆混凝土結構，連廊懸挑梁上部鋼筋錨入框架疊合梁上部現澆部分，下部鋼筋錨入疊合柱內，梁柱節點采用混凝土現澆。在商業S1 施工過程中發現懸挑梁在拆模后出現前段下撓、梁頭標高低于設計標高2～5cm 不等，嚴重超出規范允許撓度范圍lo/400。

經質量、技術、PC 生產廠商及設計院共同研究分析，懸挑梁的錨固長度經結構設計驗算，錨固長度滿足規范及受力要求，施工工藝及吊裝工藝基本符合要求。后對已吊裝完成疊合梁構件及懸挑梁鋼筋綁扎過程進行分析研究，發現懸挑梁上部鋼筋均為2 排鋼筋，疊合梁上部現澆部分留置150mm，扣除梁上部保護層25mm及箍筋8mm，扣除室內外高差30mm，剩余理論高度為88mm，懸挑梁上部為2 排25 螺紋鋼，加上2 排鋼筋層間距離75mm，致使懸挑梁兩排主鋼筋層間間距不足，下排鋼筋緊貼疊合梁，最終造成懸挑梁鋼筋沒有滿足規范要求，沒有足夠混凝土包裹，因此鋼筋無足夠握裹力是出現懸挑梁下撓嚴重超標的直接原因。

連廊懸挑梁因鋼筋錨入后一跨框架疊合梁，疊合梁上部預留深度不夠，導致懸挑梁錨入鋼筋無足夠握裹力，懸挑梁在拆模后出現不同程度的撓度超標，給懸挑連廊的結構安全留下重大質量隱患。

4 節點優化設計

4.1 框架疊合梁節點優化

針對主次疊合梁開裂的問題，因造成開裂的直接原因是運輸或吊裝過程中多次吊裝所造成，考慮其運輸過程的不確定性及吊裝工藝的實際情況，要根本解決此開裂的問題，需要對框架疊合梁本身進行技術優化，否則無法杜絕框架疊合梁的開裂問題。

框架疊合梁在次梁交接處原圖紙設計留置次梁高度現澆鋼筋土，次梁高度以下位置為預制鋼筋混凝土，在實際多次吊運、吊裝過程中，該主次梁交接處均出現不同程度的開裂現象。考慮到該處是結構的薄弱點，因此在主次梁交接處采取框架疊合梁缺口完全貫通的措施，主次梁交接處完全采用現澆鋼筋混凝土進行連接，能夠徹底杜絕主次梁交接處出現開裂的現象。[3-4]見圖1。

后期在運輸及吊裝過程中，要著重注意框架疊合梁的抗扭措施，為使框架疊合梁在施工過程中不會出現扭曲變形，因此在框架疊合梁主次交接缺口上部增加2 根Φ25 螺紋鋼，兩端錨入預制梁內150mm，同時增加外部固定槽鋼組數，并且槽鋼上下層間間距≤250mm，以確保疊合梁在運輸及吊裝過程中無扭曲變形，對后期商業主體結構安全無任何不良影響。

4.2 懸挑區域疊合梁節點優化

懸挑區域疊合梁下撓嚴重超標的問題，主要是因懸挑梁上部兩排鋼筋，考慮到室內外高差、保護層及規范要求層間間距等因素，經綜合計算，發現疊合梁上部現澆部分留置150mm 無法滿足規范中鋼筋間距必須大于鋼筋直徑且大于25mm 的要求，致使鋼筋在混凝土中握裹力無法滿足設計計算要求。

原圖紙設計疊合梁留置的150 現澆部分，鋼筋在綁扎施工中，無論采取任何綁扎順序均無法調配滿足鋼筋間距的規范要求。考慮到懸挑梁上部二排鋼筋均為4 根Φ25 螺紋鋼及疊合板與疊合梁交接處施工問題，如直接將疊合梁預制梁高降低，則無法滿足原疊合梁強度計算要求，同時因疊合板的厚度為15cm，如疊合板與疊合梁處現澆混凝土模板的高度太低，則無法加固施工，給后期澆筑混凝土出現漲模、漏漿留下隱患。

連廊區域懸挑梁相連接的框架疊合梁，原圖紙設計上部現澆梁高度為150mm 鋼筋混凝土結構，考慮到懸挑梁上部兩排鋼筋位置及滿足鋼筋握裹力要求，預制框架疊合梁高度增加20mm，梁上口增加50mm 鍵槽，上部現澆梁高度變為180mm 鋼筋位置不變，從而確保懸挑梁上部二排鋼筋包裹混凝土及滿足握裹力要求。預制疊合梁增加20mm 高度，并且增加下凹鍵槽50mm，使得原預制疊合梁的實際有效高度降低30mm，優化后的預制疊合梁經設計計算復核能滿足結構設計要求，同時滿足吊裝過程受力要求及原設計裝配式建筑裝配率要求。[5]見圖2。

在后期施工中根據優化節點進行生產、吊裝，并對后期施工質量進行巡檢，均未發現主次梁節點開裂及懸挑梁下撓超標，表明節點優化成功解決了原開裂及下撓問題。

5 結論

針對框架疊合梁提出的兩點改進意見得到了設計及相關單位認可，對框架疊合梁進行了節點優化設計改進后，徹底杜絕了疊合梁開裂及懸挑梁下撓的嚴重質量隱患，取得了非常好的施工效果。