裝配式框架結構的設計要點是什么?

鋼筋混凝土結構因其具有取材方便、成本低、剛度大及耐久性好的優點,在建筑結構以及土木工程中的應用非常廣泛,目前我國80%以上的中、高層建筑都是混凝土結構的,具體的結構形式有框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構和筒體結構等。

推進建筑工業化,首先就是要發展工廠化和裝配化,而混凝土結構構件非常有利于預制化生產和裝配化施工。裝配式混凝土結構可以將大量的濕作業施工轉移到工廠內進行標準化的生產,并將保溫、裝飾整合在預制構件生產環節完成,原材料和施工水電消耗大幅下降,能有效提高工程質量、加快工期、節約成本、降低污染。我國在建國初期發展最為成熟的建筑工業化體系就是裝配式混凝土大板住宅,在工廠預制好內、外墻板、樓板、屋面板以及樓梯等構件,運到施工現場進行裝配和連接。雖然裝配式混凝土建筑中間經歷了十幾年的發展停滯時期,但隨著向節約型社會轉型升級的可持續發展方向的逐步明確,在國家與地方政府的支持下,我國裝配式混凝土結構體系在近十年來重新迎來發展契機,形成了如裝配式剪力墻結構、裝配式框架結構、裝配式框架-剪力墻結構等多種形式的裝配式建筑技術,完成了如 《裝配式混凝土結構技術規程》( JGJ 1—2014) 、《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》( JGJ 355—2015) 、國家標準設計圖集《裝配式剪力墻住宅》等相應技術規程的編制。全國各地都加大了預制裝配式混凝土結構體系的試點推廣應用工作,在部分工程項目中嘗試將裝配式混凝土結構和裝配式內裝相結合,為進一步推進建筑工業化,實現一體化的系統集成進行了有益的嘗試。

目前,裝配式混凝土結構設計最大的特點是等同于現澆。裝配式混凝土結構的設計,是在選用可靠的預制構件受力鋼筋連接技術的基礎上,采用預制構件與后澆混凝土相結合的方法,通過合理可靠的連接節點,將預制構件連接成一個整體,保證其具有與現澆混凝土結構等同的延性、承載力和耐久性能,達到與現澆混凝土結構性能基本等同的效果。

因此,對裝配式混凝土結構應采取有效措施加強其結構的整體性。裝配式混凝土結構的整體性主要體現在預制構件之間、預制構件與后澆混凝土之間的連接節點上,包括接縫混凝土粗糙面及鍵槽的處理、鋼筋連接錨固技術、設置的各類連接鋼筋、構造鋼筋等。

裝配式混凝土框架結構的設計要點主要包括預制柱的連接、梁柱的連接、主次梁的連接、預制板與梁的連接、預制板與預制板的連接及其他連接等。

預制柱的連接

(1)預制柱的結合面

預制柱的底部應設置鍵槽且宜設置粗糙面(圖2-11)。鍵槽應均勻布置,鍵槽深度不宜小于30mm,鍵槽端部斜面傾角不宜大于30°。柱頂應設置粗糙面,粗糙面的面積不宜小于結合面的80%,預制柱端的粗糙面凹凸深度不應小于6mm。

640.webp (5).jpg

640.webp (6).jpg

                                                                         圖2-11 預制柱底部鍵槽

(2)預制柱的鋼筋連接與錨固

預制柱縱向鋼筋宜采用套筒灌漿連接。套筒灌漿連接技術成熟,是裝配式混凝土框架結構的關鍵、核心的技術之一,詳見圖2-12。

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖3

640.webp (7).jpg

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖5                                                                           圖2-12 預制柱套筒灌漿連接

套筒灌漿連接接頭要求灌漿料有較高的抗壓強度,套筒具有較大的剛度和較小的變形能力。根據行業標準《鋼筋連接用灌漿套筒》(JG/T 398-2012)的有關規定,套筒主要有全灌漿套筒和半灌漿套筒兩種。全灌漿套筒的兩端均采用套筒灌漿連接,半灌漿套筒的一端采用套筒灌漿連接,另一端采用機械連接。其中,套筒灌漿連接端用于鋼筋錨固的深度(L0)不宜小于8倍鋼筋直徑的要求,詳見圖2-13。

640.webp (9).jpg

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖7

為便于預制柱縱向受力鋼筋的連接及節點區鋼筋的布置,應采用較大直徑鋼筋及較大的柱截面,以減少鋼筋根數,增大鋼筋間距。預制柱的縱向受力鋼筋直徑不宜小于20mm,矩形柱截面寬度或圓柱直徑不宜小于400mm,且不宜小于同方向框架梁寬的1.5倍。

當預制柱縱向受力鋼筋在柱底采用套筒灌漿連接時,套筒連接區域柱截面剛度及承載力較大,柱的塑性鉸可能會上移到套筒連接區域以上。因此,至少在套筒連接區域以上500mm高度范圍內將柱箍筋加密,套筒上端第一道箍筋距離套筒頂部不應大于50mm,詳見圖2-14。

圖片1.png

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖9

                                                                             圖2-14 鋼筋采用套筒灌漿連接時柱底箍筋加密區域構造

1-預制柱;2-半套筒灌漿連接接頭;3-箍筋加密區(陰影區域);4-加密區箍筋

在預制柱疊合梁框架中,柱底接縫宜設置在樓面標高處,厚度取20mm并采用灌漿料填實,詳見圖2-15。柱底接縫灌漿與套筒灌漿可同時進行,柱底鍵槽的形式應便于灌漿料填縫時氣體的排出。后澆節點區混凝土上表面應設置粗糙面,增加與灌漿層的粘結力及摩擦系數,柱縱向受力鋼筋應貫穿后澆節點區連接。

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖10

圖片2.png

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖12

                                                                               圖2-15 預制柱底接縫構造

1-后澆節點區混凝土上表面粗糙面;2-接縫灌漿層;3-后澆區;4-柱縱向受力鋼筋連接

梁柱的連接

在預制柱疊合梁框架節點中,梁鋼筋在節點中錨固及連接的方式是決定施工可行性以及節點受力性能的關鍵。

設計時,應充分考慮到施工裝配的可行性,合理確定梁、柱的截面尺寸,梁、柱構件應盡量采用較粗直徑、較大間距的鋼筋布置方式,避免梁柱鋼筋在節點區內錨固時位置發生沖突。另外,當節點區的主梁鋼筋較少時,有利于節點的裝配施工,保證施工質量。

節點區施工時,應注意合理安排節點區箍筋,控制節點區鋼筋的位置(見圖2-16)。

640 (2).webp.jpg

                                                                                圖2-16 梁柱節點區鋼筋布置

采用預制柱及疊合梁的框架節點,梁縱向受力鋼筋可伸入后澆節點區內錨固或連接,也伸至節點區外后澆段內連接。

(1)框架中間層中節點

在框架中間層的中節點,節點兩側的梁下部縱向受力鋼筋宜錨固在后澆節點區內,也可采用機械連接或焊接的方式直接連接,梁的上部縱向受力鋼筋應貫穿后澆節點區。對框架中間層端節點,當柱截面尺寸不滿足梁縱向受力鋼筋的直線錨固要求時,宜采用錨固板錨固,也可以采用90°彎折錨固,詳見圖2-17。

640 (2).webp (1).jpg

                                                                                (a)梁下部縱向受力鋼筋機械連接

1-后澆區;2-梁下部縱向受力鋼筋連接;3-預制梁;4-預制柱;5-梁上部縱向受力鋼筋

640 (2).webp (2).jpg

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖16

                                                                             (b)中間層端節點構造

1-后澆區;2-梁下部縱向受力鋼筋錨固板錨固;3-預制梁;4-預制柱;5-梁上部縱向受力鋼筋90°彎折錨固

640 (2).webp (3).jpg

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖18

                                                                             (c)預制柱及疊合梁框架梁柱節點三維示意

640 (2).webp (4).jpg

裝配式框架結構的設計要點是什么?的圖20

                                                                          (d)預制柱及疊合梁框架梁柱節點現場裝配圖

                                                                            圖2-17 預制柱及疊合梁框架中間層梁柱節點

(2)框架頂層中節點

對于框架頂層的中節點,梁縱向受力鋼筋的構造同框架中間層中節點。柱縱向受力鋼筋宜采用直線錨固,當梁截面尺寸不滿足直線錨固要求時,可采用錨固板錨固。對框架頂層端節點,梁下部縱向受力鋼筋應錨固在后澆節點區內,且宜采用錨固板的錨固方式。梁、柱其他縱向受力鋼筋的錨固應符合下列規定:

① 柱宜伸出屋面并將柱縱向受力鋼筋錨固在伸出段內,伸出段長度不宜小于500mm,伸出段內箍筋間距不應大于5倍的柱縱向受力鋼筋直徑,且不應大于100mm。柱縱向鋼筋宜采用錨固板錨固,錨固長度不應小于40倍的縱向受力鋼筋直徑,梁上部縱向受力鋼筋宜采用錨固板錨固,詳見圖2-18。

② 柱外側縱向受力鋼筋也可與梁上部縱向受力鋼筋在后澆節點區搭接,其構造要求應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010中的規定,柱內側縱向受力鋼筋宜采用錨固板錨固。

圖片3.png

                                                                       圖2-18 預制柱及疊合梁框架中間層端節點構造

1-后澆區;2-梁下部縱向受力鋼筋錨固板錨固;3-預制梁;4-柱延伸段

(3)預制柱疊合梁框架節點區

當柱截面較小,梁下部縱向鋼筋在節點區內連接困難時,疊合梁下部縱向受力鋼筋也可伸至節點區外的后澆段內連接。為保證梁端塑性鉸區的性能,鋼筋連接接頭與節點區的距離不應小于1.5倍的框架梁截面有效高度,詳見圖2-19。

640 (2).webp (5).jpg

                                                                      圖2-19梁縱向鋼筋在節點區外的后澆段內連接

1-后澆區;2-預制梁;3-縱向受力鋼筋連接

主次梁的連接

(1)后澆段連接

主梁與次梁可采用后澆段連接,在主梁上預留后澆段,混凝土斷開而鋼筋連續,以便穿過和錨固次梁鋼筋。

在端部節點處,次梁下部縱向鋼筋伸入主梁后澆段內的長度不應小于12倍的縱向鋼筋直徑,次梁上部縱向鋼筋應在主梁后澆段內錨固。當錨固直段長度小于時,可采用彎折錨固或錨固板;若充分利用鋼筋強度,則錨固直段長度不應小于;若按鉸接設計,則錨固直段長度不應小于;彎折錨固的彎折后直段長度不應小于12倍的縱向鋼筋直徑。主次梁后澆段連接詳見圖2-20。

圖片4.png

                                                                              圖2-20 主次梁連接節點

1-主梁后澆段;2-次梁;3-后澆段混凝土疊合層;4-次梁上部縱向鋼筋;5-次梁下部縱向鋼筋

在中間節點處,兩側次梁的下部縱向鋼筋伸入主梁后澆段內長度不應小于12倍的縱向鋼筋直徑(圖2-21),次梁上部縱向鋼筋應在現澆層內貫通。

圖片5.png

                                                                               圖2-21 主次梁后澆段連接節點三維圖

(2)挑耳連接

當主梁截面較高且次梁截面較小時,主梁預制混凝土可不完全斷開,采用預留凹槽的形式與次梁連接,同時次梁端做成挑耳搭擱置于主梁的凹槽上(圖2-22)。在完成主、次梁的負筋綁扎后,與樓層的后澆層一起施工,從而形成主梁、次梁的整體式連接。

圖片6.png

640 (3).webp.jpg

                                                                               圖2-22 主次梁挑耳連接節點三維圖

文章來源:土木吧

640.webp (4).jpg
登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

4
1
8