裝配式結構,預制構件如何設計?

點擊:    日期:2019-12-11 16:02:38

——預制構件的設計——

裝配式結構在進行結構布置時,為了減少裝配的數量及減小裝配中的施工難度,往往不設置次梁。在進行梁柱等構件布置時,應提前知道工廠生產設備生產構件截面尺寸的邊界條件,否則設計的構件無法生產。在進行剪力墻布置時,墻的布置應盡量去方便工藝拆分。


板的傳力模式應根據產業化公司板的類型確定,如果采用雙向疊合板,則可以不改變受力模式,如果采用單向預應力疊合板或者單向預應力空心板,則應把板的受力模式改為對邊傳到,單向傳力。樓板的配筋,在非主要受力方向,應該進行包絡設計(構造+現澆厚度雙向板該方向計算)。


裝配式結構用PKPM 等軟件進行計算時,周期折減系數梁剛度增大扭矩折減系數等與傳統設計有細微的差別,在設計中應認真對待。


裝配式結構在繪制施工圖時,應盡量減少柱或者剪力墻邊緣構件中的套筒個數,節省造價。裝配式剪力墻結構中剪力墻進行布置時,除了按傳統剪力墻結構中的思維去布置剪力墻外,還應注意如下要點:


(1) 在對剪力墻結構進行布置時,多布置L、T 型剪力墻,少在L、T 型剪力墻中再加翼緣,特別是外墻,否則拆墻時被拆分的很零散。


(2) 剪力墻結構中翼緣長度,有兩種不同的思路:

第一種是,對于L 型外墻翼緣長度一般≦600mm,T 型翼緣分長度一般≤1000mm(防止邊緣構件現澆長度太長而在澆筑中出現問題),在門窗處留出≥200mm 的門垛,如圖1 所示:



1、1800mm 為窗寬,200mm 為留出的窗垛(方便拆分),1000mm 為翼緣長度;


2、箭頭處在層高方向,只有梁與現澆邊緣構件鋼筋進行錨固,在其下的200mm 窗垛與現澆邊緣構件之間沒有鋼筋連接,只有預制混凝土與現澆混凝土相連,咬合力不是很好,在地震作用時是薄弱部位,不會與邊緣構件形成整體一起受力,不應有安全問題。


3、當窗垛≥600mm 時,可以做空心外隔墻,也能與現澆邊緣構件在交接處形成薄弱部位,不會與邊緣構件形成整體一起受力,不應有安全問題。


4、裝配式規范要求約束邊緣構件部位宜現澆,且窗戶一般應帶≥200 的垛,所以留出200mm 的混凝土垛也是出于此方面考慮。第二種是,對于L 型外墻翼緣長度可≥600mm,T 型翼緣分長度可≥1000mm,翼緣端部頂著窗戶,如圖1-2 所示:



1、1800mm 為窗寬,1400mm 為翼緣長度,其中600mm 為現澆,400mm 為預制;


2、梁帶外隔墻(含窗戶)與400mm 剪力墻一起預制,再把鋼筋錨入600mm 現澆混凝土中;


3、箭頭處在層高方向,與400mm 預制邊緣構件整體相連,由于開了很大的窗洞,在箭頭處是薄弱部位(地震作用時),不會與邊緣構件形成整體一起受力,不應有安全問題。


(3)剪力墻與帶梁隔墻的連接,主要是滿足梁的錨固長度,在平面內一般不會出現問題,因為往往暗柱留有400mm 現澆(200 厚墻)或者與暗柱一起預制;一字型剪力墻平面外一側伸出的墻垛一般可取100mm(可能出現套筒個數太多,不好安裝。無論在剪力墻平面內還是平面外,門垛或者窗垛≥200mm 或者為0mm。當梁鋼筋錨固采用錨板的形式時,梁縱筋應≤14mm(200 厚剪力墻)。


(4)有時候梁帶墻一起預制,起重質量過大,不得不把剪力墻的長度加大;


(5)有時候,門跺部位預制構件長度太短,可以讓其與剪力墻一起預制,加大剪力墻長度;


(6)剪力墻結構中梁無論現澆預制,面筋一般一排2 根鋼筋,最多做2 排(現澆時,從理論上面筋可以放三根18,但施工時無法澆筑混凝土)。


(7)電井旁邊管線較多時,現澆部分厚度一般60~80mm,以80mm 居多。


(8)盡量將柱子的截面尺寸一樣,模具不變,根數相同,直徑不相同。剪力墻與連梁也是一樣,根數一樣,直徑不一樣,側模不變。


(9)板跨6m 以上用預應力,效果比較好,才比較經濟,主要是撓度。所以一棟房屋中,建議采用雙向疊合板(桁架鋼筋)+單項預應力疊合板,這樣一般比較經濟。


——墻體的拆分設計——


本文分為二部分:


第一部分,墻常規拆分方法;


第二部分,分析問題與解決問題的拆分方法。


第一,墻常規拆分方法


(1)對于裝配式剪力墻結構,L、T 形等外部或內部剪力墻中墻身長度≥1000mm 時,墻身(非陰影部分)一般預制,但其邊緣構件處現澆(圖1~圖5 中陰影部位)。外隔墻(帶梁)一般為預制,如圖3 所示。



1. 邊緣構件現澆,基于以下因素設計:第一是受力的角度,邊緣構件為重要受力部位,應該現澆;第二,邊緣構件兩端一般為梁的支座,梁鋼筋在此部位錨固,應該做成現澆。


2. 預制外墻比較短且全部都開窗或者門洞時,預制外墻可以與相鄰剪力墻的邊緣構件(暗柱)一起預制,將現澆部位向內移。


3 .如果預制長度太短,在滿足起吊總重量的前提下,該范圍的剪力墻可以與邊緣構件及外隔墻帶梁一起預制,減少裝配構件的個數。


(2)L、T 形等形狀的外部或內部剪力墻中暗柱長度范圍內平面外沒有與之垂直相交的梁時,如果滿足起吊重量,此暗柱與相鄰的外隔墻(帶梁)、墻身進行預制,如圖4 所示。



(3)外隔墻或內隔墻垂直方向一側有剪力墻與之垂直相交時,如果滿足起吊重量,可將隔墻連成一塊,方便吊裝與施工,與剪力墻的連接如圖5 所示。圖5



(4)現場裝配的外部剪力墻設計時,圖6 中暗柱區域現澆,此時尚存200mm 長度的施工空間,現場施工困難,可采用圖7 中的設計方法。



(5)電梯井、樓梯處的剪力墻宜現澆。


(6) 剪力墻與帶梁隔墻的連接,主要是滿足梁的錨固長度,在平面內一般不會出現問題,因為往往暗柱留有400mm 現澆(200 厚墻)或者與暗柱一起預制;一字型剪力墻平面外一側伸出的墻垛一般可取100mm,門垛≥200m,整體預制時可為0。無論在剪力墻平面內還是平面外,門垛或者窗垛≥200mm 或者為0(留刀把)。當梁鋼筋錨固采用錨板的形式時,梁縱筋應≤14mm(200 厚剪力墻,平面外)。需要注意的是,現澆暗柱的位置可以在圖集規定的位置附近轉移。


第二,分析問題與解決問題的拆分


(1)圖8 中,梁帶隔墻中的外隔墻會直接傳力給下一層梁,并逐漸累加至以下幾層,實際受力與計算模型不符合,本工程在重新進行拆分時,將400mm 長現澆部分轉移,剪力墻下面隔一定間距布置20mm 厚墊塊,梁帶隔墻下不布置,很好的解決了以上問題,如圖9所示。




(2)圖10 中樓梯間外墻采用現澆時,會導致施工周期延長,成本增加等,本工程在重新進行設計時,加大樓梯間相鄰板厚,讓預制樓梯梯段兩側的剪力墻全部為預制,很好的解決了以上問題,拆墻方法如圖11 所示。



注:圖中虛線為預制梯段板范圍。


(3)預制化率不高


《裝配式混凝土結構技術規程》中規定構造邊緣構件可以采用“預制+構造”的施工方法,經相關的研究,把“XX 技術”應用到構造邊緣構件中,通過在預制剪力墻上開缺,能提高結構預制化率,采用新的拆墻工藝設計原則后,墻拆如圖9、圖11~~圖13 所示。


注:邊緣構件上開缺,用現澆混凝土與疊合梁進行連接。

來源:Still設計