裝配式混凝土結構優(yōu)化設計的幾點建議

裝配式混凝土結構優(yōu)化設計的幾點建議摘要：裝配式建筑是社會經濟發(fā)展的必然產物，是建筑產業(yè)綠色發(fā)展的必然選擇。我國裝配式建筑起步較晚，但我們也在借鑒國外先進技術的基礎上，發(fā)布了適合自己的規(guī)范和標準，并且一直在補充和完善，相信通過我們共同的努力，我國的建筑業(yè)一定能踏上新征程，邁上新臺階。關鍵詞：裝配式；混凝土；結構設計裝配式混凝土結構具有諸多優(yōu)勢，但同時需要建設、設計、生產和施工等單位協(xié)同工作。本文從規(guī)范要求、預制構件設計、連接節(jié)點設計等方面，詳細介紹了裝配式混凝土結構的設計要點。同時也提出了裝配式結構設計優(yōu)化要點探討，建議設計人員合理選擇技術體系，重視節(jié)點設計和深化設計等措施，從而提高裝配式結構設計質量。1規(guī)范要求當采取了可靠的節(jié)點連接方式和合理的構造措施后，裝配整體式框架結構及框架-現(xiàn)澆剪力墻結構的性能可等同現(xiàn)澆混凝土結構，故兩者最大適用高度相同。而裝配整體式剪力墻結構因墻體之間接縫數(shù)量多且構造復雜，接縫的構造措施及施工質量對結構整體的抗震性能影響較大，故最大適用高度相比于現(xiàn)澆結構適當降低。當預制剪力墻數(shù)量較多，其承擔的底部剪力較大時，最大適用高度限制更加嚴格。裝配整體式框架結構及裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結構的抗震等級與現(xiàn)澆結構相同，因裝配整體式剪力墻及部分框支剪力墻結構在國內外的工程實踐較少，故規(guī)范對其抗震等級的劃分高度從嚴要求，比現(xiàn)澆結構適當降低。高層裝配整體式結構的地下室、高層裝配整體式剪力墻結構的底部加強區(qū)和電梯井筒、裝配整體式框架結構的首層及頂層樓蓋、轉換部位，規(guī)范建議采用現(xiàn)澆混凝土結構，主要是為了以上部位在抗震設計時可保證結構抗震安全性和整體性。當在有可靠的技術措施，保證以上部位采用現(xiàn)澆結構也能確保整體性和施工時，例如結構底部加強區(qū)比較規(guī)則且構件尺寸和上部基本一致時，也可采用裝配式結構。此時應特別注意約束構件區(qū)域內縱筋的連接及封閉箍筋的設置，保證結構的有效傳力。當頂層樓蓋采用疊合樓蓋時，應加大現(xiàn)澆層的厚度，以保證結構整體性能。2結構計算裝配整體式結構采用與現(xiàn)澆混凝土結構相同的方法進行結構分析，但是當同一層內既有預制又有現(xiàn)澆抗側力構件時，應在按照現(xiàn)澆結構計算的基礎上，對地震作用現(xiàn)澆抗側力構件的彎矩和剪力進行適當放大，一般不小于1.1。裝配式結構設計過程中，作用與作用組合與其他類型結構一致，需特別注意的是短暫設計狀況下的構件及連接節(jié)點驗算：包括構件脫模翻身、吊運、安裝階段的承載力及裂縫控制，吊具承載力驗算；構件安裝階段的臨時支撐驗算、臨時連接預埋件預算等。施工階段的荷載及荷載組合應按照《混凝土結構工程施工規(guī)范》GB50666-2011等確定。3預制構件的拆分和歸并的設計原則在運用全現(xiàn)澆混凝土結構設計方法進行常規(guī)的結構設計后，要進行預制構件的拆分和歸并。預制構件的拆分和歸并設計應遵循少規(guī)格、多組合的原則，具體有：①首先在進行拆分和歸并之前相關設計人員需要與工程建設的施工人員和預制構件廠的相關人員進行商討而達到意見的統(tǒng)一，如果還沒有具體的施工單位，需要在業(yè)主同意之后，按照一般的規(guī)定和標準進行預制構件的拆分和歸并設計，如需要了解預制構件工廠的生產能力以及施工現(xiàn)場起吊設備的起吊能力等。②在進行拆分和歸并預制構件時要盡可能的使預制構件實現(xiàn)基本單元的標準化定型，同時要保證盡量的減少構件的種類，從而提高模具的重復使用率，這樣可以大幅度的降低造價。③因為裝配整體式混凝土結構自身的特性，預制構件在澆筑完成后需要運用交通工具運送到施工現(xiàn)場，因此在進行拆分和歸并設計時要充分考慮構件在拆模、起吊、運輸、堆放、以及安裝工程中對預制構件承載能力的要求。4預制裝配式結構抗震設計裝配式混凝土結構是預制構件通過連接措施相互連接的狀態(tài)，所以在抗震設計中對結構有更高的要求。在地震區(qū)的裝配整體式框架結構，當采取了可靠的節(jié)點連接方式和合理的構造措施后，裝配整體式框架的結構的抗震性能可以等同于現(xiàn)澆混凝土框架結構；裝配整體式剪力墻結構中，墻體之間的接縫數(shù)量多且構造復雜，使裝配整體式剪力墻結構的抗震性能很難完全等同于現(xiàn)澆結構，所以結構設計對裝配整體式剪力墻結構提出：最大適用高度降低、水平地震作用乘以放大系數(shù)、底部加強區(qū)應現(xiàn)澆等要求。結構在整體設計上要滿足抗震規(guī)范的要求，在設計時盡量使建筑的平面呈現(xiàn)規(guī)則性和對稱性，同時要使豎向的抗測力構件保持均勻和連續(xù)。為了有效的提高疊合梁、板的現(xiàn)澆部分以及預制構件部分結合處之間的密實度，可以將預制構件與現(xiàn)澆混凝土的接觸面設計成粗糙面或者設置鍵槽來有效的傳遞剪力。5構件設計預制構件的設計要求相比現(xiàn)澆混凝土結構構件需要考慮更多因素，如應符合標準化設計、連接界面和連接配筋構造設計以及生產、施工到使用過程中可能產生的不利工況進行驗算。在主要受力預制構件的構造設計應注意：①預制柱、預制（疊合）梁外伸鋼筋的配筋構造必須考慮相鄰構件安裝施工時的鋼筋連接和避讓現(xiàn)場施工鋼筋的放置和固定等要求；②預制柱、預制（疊合）梁的鋼筋構造應盡量采用適合于鋼筋骨架機械加工的方式，如在框架柱內宜采用螺旋箍筋、焊接封閉箍筋等形式；③在預制柱底部和頂部、預制（疊合）梁柱邊塑性鉸區(qū)、主次梁交叉處主梁兩側等部位，應保證箍筋加密的構造要求；④預制柱、預制（疊合）梁內的縱向受力鋼筋布置在同等的情況下，宜采用較少根數(shù)、較大直徑的方式。6混凝土技術混凝土技術要求主要體現(xiàn)在強度等級、抗?jié)B等級和凍脹環(huán)境下抗凍等級等方面，主要是因為這幾方面達到相關標準，可以有效提升裝配式混凝土結構的穩(wěn)定性，具體的內容如下：一是制作裝配式混凝土的時候，渠道工程所使用的混凝土對強度有一定要求，一般情況下不能低于C30o二是渠道工程對混凝土抗?jié)B等級也有要求，一般情況下抗?jié)B等級不能低于W6，這樣才能保證裝配式混凝土結構節(jié)點設計方案的質量。三是渠道工程施工經常會受到天氣的影響，產生凍脹區(qū)域，在這樣的情況下需要對凍脹區(qū)域的抗凍等級進行綜合考慮，一定不能低于F150。7構件的連接設計裝配整體式結構中，接縫和節(jié)點是影響結構受力性能的關鍵部位。接縫的壓力通過后澆混凝土、灌漿料或坐漿材料直接傳遞；拉力通過由各種方式連接的鋼筋、預埋件傳遞；剪力由結合面混凝土的粘結強度、鍵槽或者粗糙面、鋼筋的摩擦抗剪作用、銷栓抗剪作用承擔。①后澆混凝土、灌漿料或坐漿材料與預制構件結合面的粘結抗剪強度往往低于預制構件本身混凝土的抗剪強度。所以，預制構件接縫的受剪承載力需乘以增大系數(shù)。②梁、柱箍筋加密區(qū)及剪力墻底部加強部位區(qū)域的接縫要實現(xiàn)強連接，要求接縫的承載力設計值大于被連接構件的承載力設計值乘以強連接系數(shù)。對于其他區(qū)域的接縫，可采用延性連接，允許連接部位產生塑性變形，但要求接縫的承載力設計值大于設計內力，保證接縫的安全。③當疊合樓板按單向板設計時，板側可采用分離式拼縫；當疊合樓板按雙向板設計時，板側可采取整體式接縫，整體式接縫一般采用后澆帶的形式。為保證樓板的整體性及傳遞水平力的要求，預制板內的縱向受力鋼筋在板端宜伸入支座。同時為了加工及施工方便，單向板長邊支座可以不伸出構造鋼筋，但應采用附加鋼筋的方式，保證樓面的整體性。結語裝配式結構的應用是實現(xiàn)建筑產業(yè)工業(yè)化的有效途徑，有著重要