预制装配式混凝土结构的应用

预制装配式混凝土结构的应用

肖赤

肖赤

（贵阳建筑勘察设计有限公司，贵州，贵阳，550000）

【摘要】随着建筑工程行业快速的发展，多种新型建筑结构应运而生。本文主要以预制装配式混凝土结构为研究对象，预制装配式混凝土结构简称PC，是以混凝土预制构件为主要构件，经装配、连接以及部分现浇而成的混凝土结构。国外的混凝土预制构件与钢筋混凝土几乎同时起步，而现代意义上的工业化预制混凝土构件在半个世纪前才得到真正发展。

【关键词】预制；装配式；混凝土结构；建筑；应用

引言

建筑工程施工会造成大量的污染，对我国的自然环境有着严重的影响。为了更好的实现建筑行业的节能环保，减少建筑工程施工导致的环境污染，许多新型的建筑结构得到了开发和应用。其中，预制装配式混凝土结构因其独有的技术亮点与显著的优越性得到广泛的认可。

1、预制装配式混凝土结构的现状

上世纪50年代起，我国便展开了对装配式混凝土结构的研究工作，其主要借鉴了前苏联等国家的技术体系，在工业厂房及住宅中均有较多应用。在20世纪90年代以后，由于商品混凝土的发展、劳动力价格下降、现浇混凝土技术的发展等，预制混凝土应用逐渐减少，经历了一个低潮阶段。目前，预制装配式混凝土结构的发展迎来了良好的机遇：国家政策支持，符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求。因此，需要进一步加强装配式混凝土结构领域的研究，其主要包括以下几个方面：（1）更新设计理念；（2）创新适合我国工业化建筑的多元化结构体系；（3）加大相关应用基础研究：高强钢筋、大直径钢筋、大间距配筋设计技术、高强约束箍筋技术、高强高性能混凝土结构应用技术、隔震和减震技术、结构抗震性能化设计技术；（4）研发科学的质量检测技术、检测设备、验收技术；（5）培育专业人员、产业工人等。通过上述研究，进一步推动新型预制装配式混凝土建筑体系在我国的应用，加快建筑生产的工业化、产业化发展进程。

2、装配式混凝土结构体系分类

2.1装配式混凝土框架结构

一般情况下，装配式混凝土框架结构由多个构件组成，主要包括预制柱（现浇柱）、预制梁、预制楼板、预制楼梯、外挂墙板等构件。该结构传力路径明确，装配效率高，现浇湿作业少，是最适合进行预制装配化的结构形式，主要用于需要开敞大空间的厂房、仓库、商场、停车场、办公楼、教学楼、医务楼、商务楼等建筑，近年来也逐渐应用于居民住宅等民用建筑。装配式混凝土框架结构按梁柱节点的连接方式可分为两类：等同现浇结构（节点刚性连接）和不等同现浇结构（节点柔性连接）。前者结构性能及设计方法与现浇结构基本一致，但是节点的连接比较复杂；后者可以采用快速简单的节点连接方式，但是结构的整体性能、耗能机制及设计方法等需要根据节点性能确定，与现浇混凝土框架区别较大。

2.2装配式剪力墙结构

国内的装配式剪力墙结构体系主要包括：（1）部分或者全部剪力墙预制的装配整体式剪力墙结构体系。该体系中，部分或者全部剪力墙采用预制构件，预制剪力墙之间的接缝采用湿式连接，水平接缝处钢筋可采用套筒灌浆连接、浆锚搭接连接和底部预留后浇区内钢筋搭接连接的形式。该结构体系主要用于高层建筑（装配整体式剪力墙结构拼装形式如图1所示）。按照使用的预制墙体部位，可分为全预制装配式剪力墙结构和部分预制剪力墙结构。全预制装配式剪力墙指全部剪力墙均采用预制构件，该结构体系的预制化率高，但拼缝较多、施工难度较大。（2）叠合板式混凝土剪力墙结构。由叠合式墙板和叠合式楼板，辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边缘构件、梁、板等构件共同形成的装配整体式剪力墙结构。叠合式墙板可采用单面叠合、双面叠合剪力墙。双面叠合剪力墙是一种由内外叶预制墙板和中间后浇混凝土层组成的竖向墙体构件：其中，内外叶预制墙板钢筋根据剪力墙受力要求，及中间后浇层混凝土对预制墙板侧压力的影响配置，并通过桁架筋有效连接，现场安装完毕后浇筑中间空心层形成整体剪力墙结构，共同承受竖向荷载与水平力作用。

2.3装配式框架—剪力墙结构

装配式框架—剪力墙结构，框架部分与装配式框架类似，剪力墙部分可采用现浇或者预制。若剪力墙布置为核心筒的形式，即形成装配式框架－核心筒结构。目前，装配式框架—现浇剪力墙结果在国内已有应用，日本装配式框架—装配剪力墙结构进行过类似研究并有大量工程实践，但体系稍有不同，国内的应用基本处于空白状态，正在开展研究工作。

3、预制装配式混凝土结构的具体应用

3.1结构计算

装配式结构与传统现浇混凝土结构相比，对于建筑高度、层数、抗震设防烈度等要求更高，如7度区装配整体式剪力墙结构高度大于24m、小于等于60m时，抗震等级为三级；大于60m时抗震等级为二级。预制构件之间的连接方式必须安全可靠，所以装配式结构采用与现浇混凝土结构相同的方法进行结构分析，当同一楼层内既有预制墙肢也有现浇墙肢时，现浇墙肢弯矩、剪力设计值应放大1.1倍。预制混凝土板接缝对剪力墙整体抗侧刚度的影响控制在0.5%以内时，整体计算可按现浇剪力墙进行，不必考虑接缝对整体刚度的影响只需验算接缝的抗剪承载力。上下层相邻预制剪力墙竖向连接采用灌浆套筒连接，非边缘构件连接钢筋采用单排套筒灌浆连接，套筒间距不大于400mm，连接钢筋截面面积不应小于套筒连接范围原纵筋总面积的1.1倍。边缘构件采用现浇，双排套筒灌浆连接。

3.2预制构件

叠合框架梁的梁端箍筋加密区宜采用整体封闭箍筋，梁底钢筋可部分伸入框架柱内，原则是考虑底排钢筋均伸入柱内，如不满足则考虑第二排端部钢筋伸入柱内，且伸入柱内钢筋需满足计算及构造要求；同时主梁腰筋在柱截面处截断不伸入柱内，但如果需配置抗扭钢筋时按规范要求伸入柱内锚固，对于边跨腰筋均需伸入柱内。十字交叉梁截面尽量同宽，不同宽时，不同方向高差不能少于100mm。框架柱及剪力墙上下层纵筋采用套筒灌浆连接时，保护层厚度应按实际套筒尺寸计算选取，如考虑套筒直径较大，柱保护层厚度由25mm加大到35mm；柱箍筋加密区长度也不应小于纵筋连接区域长度与500mm之和，套筒上端第一个箍筋距套筒顶部不应大于50mm。

3.3接缝处理

接缝是装配式结构中影响结构受力性能的重要部位，必须实现强连接，以保证接缝的安全，如柱底接缝宜设置在楼面标高处，厚度宜为20mm，并采用灌浆料填实；对于外挂墙板宜取一个层高，并双层双向配筋。对于水平、垂直接缝处的防水处理也需根据不同接缝的特点及风雨条件选用防排水系统，如预制外墙板接缝采用构造防水时，水平缝采用企口缝或高低缝而竖缝则宜采用双直槽缝，预制构件制作时可以做个小凹槽，放置PE填充条，在主体施工完成后进行密封胶施工。预制构件外墙板拼缝处在现浇部分紧贴预制外墙板内侧设置补强钢筋，补强钢筋面积同拼缝处截断的预制外墙板内分布钢筋面积，补强钢筋拼缝一侧长度不小于30d（d为补强钢筋直径）。

结束语

综上所述，预制装配式混凝土建筑与传统建筑更加重视专业间的协作，为保证其合理应用，需要对构件生产工艺、施工技术和设备条件有充分的了解，确保其施工质量符合相关规范要求。

参考文献：

[1]孙剑,王生明,都兴民.高层住宅预制装配式混凝土结构应用[J].施工技术,2011:79-82.

[2]崔建宇,孙建刚,王博,等.装配式预制混凝土结构在日本的应用[J].大连民族学院学报,2009:67-70.

作者简介：

肖赤，（1970-），男，汉族，研究生，贵州贵阳人，国家一级注册建筑师，高级工程师，主要从事：城市规划和建筑设计方面的工作。