裝配式結構建筑設計第5章裝配式混凝土框架結構Catalogue目錄1.裝配整體式框架結構PartOne螺栓連接裝配式混凝土框架結構PartTwo2.預應力連接裝配式混凝土框架結構PartThree3.裝配整體式框架結構裝配整體式框架結構采用“濕連接”技術，是一項成熟的技術，在建筑領域應用廣泛。它以其獨特的優勢，在住宅和辦公樓等建筑類型中得到了大量應用，成為現代建筑結構的重要選擇之一。梁柱預制，節點核心區后澆：這種形式下，梁和柱在工廠預制完成，然后運輸到施工現場進行組裝，而節點核心區則在現場進行后澆混凝土施工，使整個結構形成一個整體，確保了結構的穩定性和整體性。梁柱節點與構件同預制，設后澆段連接：將梁柱節點與構件一同在工廠預制，在施工現場通過設置后澆段進行連接。這種方式既保證了預制構件的質量和精度，又通過后澆段的連接，增強了結構的整體性和抗震性能。三維構件（雙T形、雙十字形）：三維構件如雙T形和雙十字形，具有獨特的結構形狀和力學性能。它們在一些特定的建筑結構中應用，能夠有效地提高空間利用率，同時也為建筑設計提供了更多的靈活性和創新性。發展與應用三種形式結構體系簡介連接概述連接原理破壞形式主要構造要求柱-柱連接連接概述構造要求梁-柱連接節點連接與構造連接概述柱-柱連接節點連接與構造在裝配整體式框架結構中,上下層框架柱間常采用鋼筋套筒灌漿連接。在該連接方式中,通常為上柱下端預埋套筒,安裝時將下柱預埋鋼筋插入上部預埋套筒中,并灌入水泥基灌漿料。根據套筒連接方式的不同,鋼筋套筒灌漿連接一般分為全灌漿式套筒和半灌漿式套筒兩種方式。在全灌漿式套筒中,套筒兩端均采用灌漿方式與鋼筋連接;而在半灌漿式套筒中,套筒一端采用灌漿方式進行連接,另一端則采用螺紋連接等非灌漿方式與鋼筋連接。連接原理柱-柱連接節點連接與構造鋼筋與套筒的傳力主要以內部灌漿料為介質進行傳遞。鋼筋套筒灌漿連接中所用灌漿料應當具備一定的微膨脹性。破壞形式柱-柱連接節點連接與構造通常,套筒灌漿連接的破壞模式主要包含以下幾種:①

鋼筋拔出破壞:當鋼筋與灌漿料之間的黏結作用不足以提供鋼筋所受的拉力,則容易出現該類破壞模式。通過增大鋼筋錨固長度可以避免該類破壞模式。②

套筒被拉斷:當套筒強度不足時,套筒的抗拉強度不足以提供鋼筋所受拉力,則易出現該類破壞模式。通過減小鋼筋強度等級和直徑,以削弱每根鋼筋所受拉力,可以避免該類破壞模式。③

灌漿料拔出破壞:當灌漿料與套筒之間的黏結作用不足以提供鋼筋所受拉力時,則易出現該類破壞模式。通過增加套筒內壁中的剪力鍵數量增強咬合力,可以避免該類破壞模式。④

灌漿料劈裂破壞:當灌漿料強度不足時,套筒與灌漿料之間的黏結作用以及鋼筋與灌漿料之間的黏結作用易使灌漿料出現斜向裂縫,易出現該類破壞模式。通過增大灌漿料強度或套筒直徑,可以避免該類破壞模式。主要構造要求柱-柱連接節點連接與構造套筒灌漿連接的施工步驟較為復雜,精度要求高。為了便于節點區域鋼筋布置以及鋼筋連接施工,可以采用大直徑的縱向鋼筋,以減少鋼筋數量。由于套筒灌漿連接區域截面鋼部件較多,其柱截面剛度和強度偏大,其余部位則相對偏小,這會使得柱底的塑性鉸區域可能會上移至套筒灌漿連接區域頂部位置,需要對其進行箍筋加密,柱箍筋加密區不應小于縱向受力鋼筋連接區域長度和500mm之和。連接概述梁-柱連接節點連接與構造當前,典型的梁-柱連接方式為整澆式連接,其特點是將柱-柱連接節點與梁-梁連接節點交會在一起,通過后澆混凝土形成剛性節點

(圖5-5),這是一種典型的節點區現澆的“濕連接”形式。構造要求梁-柱連接節點連接與構造在采用預制柱與疊合梁的整澆式核心區框架節點區域中,錨固方式主要包含鋼筋彎折錨固、鋼筋機械錨固、鋼筋錨固板錨固和鋼筋直線錨固。構造要求梁-柱連接節點連接與構造當整澆式核心區框架節點位于框架中間層邊柱時,可采用的連接方式包含鋼筋錨固板錨固、鋼筋直線錨固和鋼筋彎折錨固三種形式承載能力與抗震驗算設計時需確保結構的承載能力和抗震性能符合GB50010《混凝土結構設計規范》和GB50011《建筑抗震設計規范》的相關要求。通過精確的計算和分析，合理確定結構的尺寸、材料強度等參數，使結構在正常使用和地震等自然災害作用下，都能保持穩定，不發生破壞。疊合梁設計疊合梁設計需要進行受剪承載力計算，分別考慮持久狀況和地震狀況下的受力情況。在持久狀況下，疊合梁要承受長期的荷載作用，需保證其受剪承載力滿足設計要求；在地震狀況下，疊合梁要具備足夠的抗剪能力，以抵抗地震力的作用，確保結構的安全。預制柱接縫預制柱接縫應進行受剪承載力計算，主要考慮軸壓摩擦力和鋼筋銷栓作用對受剪承載力的影響。通過合理設計接縫的構造和鋼筋配置，充分利用軸壓摩擦力和鋼筋銷栓作用，提高預制柱接縫的受剪承載力，保證柱子之間的連接牢固可靠。設計要點010203某醫院項目采用裝配整體式套筒灌漿連接技術，該地區抗震設防烈度為7度。在這樣的抗震要求下，裝配整體式套筒灌漿連接技術能夠有效地保證結構的抗震性能，為醫院的安全使用提供保障。工程概況建筑設計采用功能模塊化理念，將醫院的各個功能區域進行合理劃分和組合，提高了空間利用效率和使用便利性。同時，對預制構件進行了優化設計，使其在滿足結構要求的前提下，更加符合建筑設計的美觀和功能需求。建筑設計結構設計中，對構件尺寸進行了精確計算和確定，以保證結構的承載能力和穩定性。對節點構造進行了精心設計，確保節點連接的牢固可靠。對鍵槽與粗糙面進行了特殊處理，增加了構件之間的摩擦力和咬合力，進一步提高了結構的整體性和抗震性能。結構設計設計實例螺栓連接裝配式混凝土框架結構采用螺栓連接器實現干連接，柱子可以分段預制，也可以一柱到頂，梁則可以采用疊合梁或全預制梁。這種多樣化的組合方式，能夠根據不同的工程需求和建筑設計要求，靈活選擇合適的結構形式，提高了結構體系的適應性和靈活性。干連接形式01節點核心區采用預制方式，在施工過程中，可使用臨時或永久牛腿進行支撐。預制節點核心區能夠保證其質量和精度，臨時或永久牛腿的支撐則為施工過程中的結構穩定性提供了保障，確保施工安全順利進行。節點核心區02結構體系組成連接概述連接原理破壞模式主要構造要求柱-柱連接節點連接與構造在裝配式混凝土框架結構中,螺栓連接是一種高效便捷的重要連接方式。這種連接方式通常在上柱的下端角部預埋螺栓連接器,同時在下柱的上端相應位置預埋錨固螺栓。在安裝過程中,需將上柱的螺栓連接器與下柱預埋的錨固螺栓對準并進行緊固。隨后,當螺栓達到設計所需的預緊力后,將水泥基灌漿料注入連接節點處。柱與基礎的連接方式與柱與柱的連接方法相似。連接概述連接原理破壞模式主要構造要求柱-柱連接節點連接與構造柱-柱螺栓連接在安裝階段和使用階段中,其受力形式存在一定差異。在安裝階段,作用在連接節點上的力是由柱自重、風荷載等引起的彎矩和剪力組成,分別如圖5-16(a)中NEd,0、MEd,0和VEd,0。柱-柱螺栓連接在安裝階段和使用階段的特性有所不同。在安裝時,由于螺栓擰緊即可參與受力傳遞,但此時灌漿料尚未形成足夠的強度,上下柱的內力傳遞主要依賴螺栓。因此,螺栓必須經過屈曲和彎曲驗證,確保在安裝階段能夠有效傳遞內力。連接概述連接原理破壞模式主要構造要求柱-柱連接節點連接與構造連接概述連接原理破壞模式主要構造要求柱-柱連接節點連接與構造對采用螺栓連接的裝配整體式框架結構,在預制柱水平接縫處的安裝過程中,需控制施工精度,因為吊裝不當則容易使得螺栓出現拉力,進而影響螺栓的性能充分發揮。為增強拼縫處的抗剪承載力,拼縫處混凝土表面需要設計成粗糙面。為了方便預制柱的安裝施工,柱端接縫的寬度不宜小于50mm,并應采用灌漿料填實接縫,確保結構的穩固連接。連接概述主要構造要求梁-柱連接節點連接與構造全預制混凝土梁端節點連接和疊合預制混凝土梁端節點連接是梁與柱連接的兩種常見方式連接概述主要構造要求梁-柱連接節點連接與構造預制梁的設計應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》(GB50010)的要求,豎向接縫宜設置在梁柱交界面處,而預制梁與預制節點核心區中伸出的預埋螺栓連接,確保節點連接的可靠性,需要采取緊固措施來確保螺帽緊固。節點分為剛性節點和半剛性節點，不同類型的節點對結構的剛度和承載力有不同的要求。在設計時，需要根據結構的受力特點和使用要求，合理選擇節點類型，并確保節點的剛度和承載力滿足設計要求。計算受彎與受剪承載力時，將螺栓作為受拉鋼筋進行考慮，同時要考慮施工階段的受力情況進行驗算。在施工階段，結構的受力狀態與使用階段不同，需要對施工過程中的各種荷載和力進行分析和計算，確保結構在施工過程中的安全可靠。牛腿構造的受剪承載力計算應符合GB50010《混凝土結構設計規范》和GB50017《鋼結構設計標準》的相關要求。通過合理設計牛腿的尺寸、形狀和配筋，確保牛腿能夠承受梁傳來的荷載，保證結構的穩定性。受彎與受剪承載力計算節點類型牛腿構造設計要點某海外三層酒店式公寓采用螺栓連接體系，該地區抗震設防烈度為8度半。在這樣高的抗震要求下，螺栓連接體系能夠充分發揮其優勢，保證公寓在地震等自然災害作用下的安全。工程概況02結構設計中，確定了多種預制構件種類，以滿足不同部位的結構需求。對柱與基礎、梁柱節點構造進行了精心設計，確保節點連接牢固可靠。對樓板設計也進行了優化，提高了樓板的承載能力和抗震性能。結構設計01工程實例預應力連接裝配式混凝土框架結構使用鋼絞線作為無粘結預應力筋，其表面覆蓋無粘結材料，在結構構件混凝土達到規定強度后，進行張拉錨固。無粘結預應力筋能夠有效地提高結構的承載能力和抗裂性能，使結構在使用過程中更加安全可靠。配備摩擦型、屈服型、黏滯型等耗能裝置，主要設置在節點區域。這些耗能裝置能夠在地震等自然災害作用下，通過自身的變形和耗能，吸收和耗散地震能量，減少結構的地震響應，保護結構主體的安全。無粘結預應力筋耗能裝置結構體系組成耗能裝置設計構造要求梁-柱節點構造U形連接鋼筋梁板脫開區梁與樓板連接構造連接構造地震作用表現在多遇地震作用下，結構處于彈性狀態，能夠保持正常的使用功能；在罕遇地震作用下，耗能裝置開始工作，通過自身的耗能作用，保護結構主體，使其不發生嚴重破壞，確保結構的抗震安全。設計要點梁-柱節點設計受彎承載力（彈性極限與張開角狀態）受剪承載力（張開前后計算）設計要點梁柱構件設計梁柱構件設計時，應進行荷載組合計算，考慮結構在各種可能荷載作用下的受力情況。同時，設計應符合GB50010《混凝土結構設計規范》的相關要求，確保梁柱構件具有足夠的承載能力、剛度和耐久性。設計要點惠靈頓維多利亞大學教學樓該教學樓采用水平和豎向預應力筋，同時設置外置耗能裝置。水平和豎向預應力筋的設置有效地提高了結構的承載能力和抗裂性能，外置耗能裝置則在地震作用下能夠充分發揮耗能作用，保護結構安全。武漢同心花苑幼兒園采用預應力連接技術，僅用10天就完成了施工，并且現場實現了“零垃圾”。預應力連接技術的應用提高了施工效率，縮短了施工周期，同時現場“零垃圾”的實現體現了該技術的環保優勢，為幼兒園的快速建設和綠色施工提供了保障