装配式结构设计构造要求

装配式结构设计构造要求

韩蕾

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摘要：预制装配整体式混凝土结构特点是工厂生产部分结构构件，节点连接为刚性节点，结构具有良好的整体性，有足够的强度、刚度和延性，能安全有效抵抗地震力；预制装配整体式混凝土结构投资少，适应性较全预制装配式混凝土结构强，运输费用相对节省，是较容易推广的一种装配式结构。因此在高烈度地区应首选预制装配整体式混凝土结构，以保证结构能够有足够的强度及刚度抵抗地震。

关键词：装配式；结构设计

一、工程概况及装配式评分标准

1. 工程概况

某项目为多层公共建筑，地上三层。一、二、三层层高均为4.2m，三层局部层高4.9m。室内外高差为0.3，建筑高度12.9m，局部13.6m。总建筑面积：2,323.10m2，基底建筑面积：851.10m。建筑结构形式为框架结构，建筑设计使用年限为50年，抗震设防烈度为8度（0.20g）。

2. 装配式建筑评分标准

项目在结构模型设计完成后，根据《装配式建筑评价标准》GB751129-2017评分标准进行初步拆分，根据规范及施工要求，确定需要拆分的梁墙柱的位置及数量。

《装配式建筑评价标准》GB751129-2017的评分标准为：主体结构总分为50分：柱、支撑、承重墙、延性墙板等竖向构件拆分比例为35%～80%，评分分值为20分～30分；梁、板、楼梯、阳台、空调板等构件拆分比例为70%～80%，评分分值为20分；主体结构最低评分不应低于20分。围护墙与内隔墙总分为20分：非承重围护墙非砌筑比列大于80%，评价分值为5分；围护墙与保温、隔热、装饰一体化比例为50%～80%，评分值为2分～5分；内隔墙非砌筑比例大于50%，评价分值大于5分；内隔墙与管线、装修一体化比例为50%～80%，评分值为2分～5分；围护墙与内隔墙最低分值不应低于10分。装修和设备管线总分为30分：采用全装修，评分分值为6分；采用干施工法楼面、地面，干施工法楼地面比例不应小于70%，评分分值为6分；采用集成厨房，集成厨房比例为70%到90%之间，评分分值为3分～6分；采用集成卫生间，集成卫生间比例为70%到90%之间，评分分值为3分～6分；采用管线分离，管线分离比例为50%到70%之间，评分分值为4分～6分。

装配式建筑评价等级划分为A级、AA级、AAA级三级，并应符合下列定：装配率在60%～75%之间时，评价为A级装配式建筑；装配率在76%～90%之间时，评价为AA级装配式建筑；装配率大于等于91%时，评价为AAA级装配式建筑。

3. 装配式建筑评分

竖向构件拆分方案选择为考虑到该项目地处高烈度地区，首层框柱抗剪验算较难满足，因此首层框架柱不拆分，但为满足装配率计算要求，将二层及三层全部框架柱均拆分，因此竖向构件装配率应用比例为60.5%，自评得分为25.67。

水平构件拆分方案选择需考虑施工及运输方便，卫生间与楼梯间框架梁及次梁均未拆分，卫生间及走道楼板均未拆分，其他楼板及屋面板全部拆分，因此水平构件装配率应用比例为92.3%，自评得分为20。

非承重围护墙均采用外挂墙板，评价分值为5分；围护墙均采用与保温、隔热、装饰一体化的外挂墙板，评分值为5分；围护墙与内隔墙总评分为10分。

该项目采用全装修，评分值为6分；楼地面施工方法均采用干湿工法，评分分值为6分；管线均为明装，管线分离评分分值为6分；该项目采用BIM进行管线碰撞检查，计算为Q4。

该项目总评分分值为75.6分。为AA级装配式建筑。

二、水平构件及竖向构件拆分要点

水平构件拆分要点

楼板拆分要点：

根据施工难易程度及安装方便，本项目装配式建筑水平构件拆分顺序为：非卫生间区域、卫生间区域、合用前室区域。由于卫生间及合用前室区域有较多管线布，因此需慎重采用叠合楼板，若装配率指标限制不满足规范要求，必须采用叠合楼板时，应增加现浇叠合层厚度并做好管线排布。由于屋面板现浇叠合层最小厚度要求为100mm，预制底板厚度不小于60mm，因此屋面板最小厚160mm，为节省造价及抗裂要求，一般不建议拆分屋面板。本项目层数较少，为满足最小装配率要求，因此必须拆分屋面板。

双向板的接缝应满足钢筋最小锚固长度，且双向板接缝一般控制在200mm～300mm以内，即可以满足规范最小锚固要求，又可以将后浇部分计入装配率内。单向板可不留接缝。

梁拆分要点：

根据施工质量控制要求，一般不选用连接次梁较多的主梁作为拆分构件，因此，一般不拆分卫生间及楼梯间内的框架梁及次梁。预制梁与后浇混凝土叠合层之间的结合面应设置粗糙面；预制梁端面应设置键槽且宜设置粗糙面。

下文主要针对梁端键槽，根据梁端键槽构造要求及接缝抗剪承载力，对梁端键槽的深度及宽度进行分析。梁端键槽构造规定：梁端键槽的深度t应大于30mm，宽度w宜为3t～10t；键槽可贯通截面，若键槽不贯通时，槽口距离截面外边缘距离应大于50mm；键槽间距宜与键槽宽度相等；键槽端部斜面倾角应小于30°。

该项目框架抗震等级为二级，框架梁梁端箍筋加密区宜采用整体封闭箍筋，框架梁跨中及次梁均采用组合封闭箍，这种做法不仅可以满足规范要求，而且可以大大减少施工难度。

该项目位于高烈度地区，根据计算结果主框架梁纵向钢筋面积较大，纵向钢筋应选用较大钢筋直径，因此建议在端部节点处及中间节点处，次梁下部纵向钢筋伸入主梁后浇段内的长度均不应小于12倍纵向钢筋直径；主梁下部钢筋应伸入柱内不小于0.4LabE，且应采用135°弯钩。

柱拆分要点：

该项目位于高烈度地区，首层柱拆分后，首层框架柱底部抗剪验算很难满足计算要求。若采用构造要求解决框架柱底部抗剪验算不满足情况，很难满足框架柱纵向钢筋采用套筒灌浆连接时套筒净距的要求，套筒之间的净距不应小于25mm。因此选择框架柱拆分时，不应拆分首层框架柱。

根据该项目框架柱配筋计算结果，所需柱配筋面积较大，且为减少钢筋碰撞，应采用大直径钢筋。规范规定框架柱纵向受力钢筋直径不宜小于20mm，因此在该项目中，采用的钢筋直径基本均为25mm及28mm。建议在以后高烈度地区框架梁钢筋直径尽可能采用大直径钢筋。

该项目为满足位移角、位移比、周期等各项参数指标，且考虑装配式建筑中构件应竟可能采用少规格，且规范规定矩形柱截面宽度不宜小于400mm，并不宜小于同方向梁宽的1.5倍，则该项目采用框架柱截面均为600x600mm。因此在高烈度地区一般情况下都会满足规范规定的最小框架柱截面。

预制柱的底部不仅需要设置键槽，而且需要设置粗糙面，预制柱底部键槽应均匀布置，键槽深度应大于30mm，键槽端部斜面倾角不宜大于30°。柱顶面也应该设置粗糙面。预制柱中钢筋接头处套筒外侧箍筋的混凝土保护层厚度不应小于20mm。

三、结语

通过分析项目装配式设计全过程，作为设计人员，应考虑设计及施工难度，首先确定需要拆分的水平构件及竖向构件。然后再进行细部构造分析，从预制板板厚的确定，预制板预留洞的留设、梁端键槽的设置、梁纵向钢筋直径的选择、梁底部钢筋的锚固长度及柱纵向钢筋的调整等各方面入手，确保各个预制构件预留钢筋在安装过程中避免钢筋碰及所有构件验算均满足计算要求。

参考文献

[1]新型预制装配混凝土结构规模推广应用的思考[J]. 郭正兴.  施工技术. 2014(01)

[2]预制装配混凝土结构梁柱节点连接方式研究综述[J]. 秦童,刘英利.  山东工业技术. 2014(22)

[3]预制装配混凝土结构足球场工程设计[J]. 李镇强.  建筑结构. 1998(12)

[4]混凝土结构预制装配率计算规则对比分析[J]. 彭勇,严晶.  江苏建筑. 2020(06)

[5]面向集成化定制——预制装配建筑的历史回顾与未来展望[J]. 董凌,蒋博雅,吴大江.  华中建筑. 2022(02)