裝配式建筑的梁板柱設(shè)計(jì)分析

鄧鴻+練偉+何葉

摘 要：城市建設(shè)中開始采用裝配式建筑物，以滿足人民對建筑面積的需求。目前，裝配式建筑還存在一些不足，對此提出了一種新的裝配式梁板柱的設(shè)計(jì)方式。對裝板式板采用凹凸缺口咬合設(shè)計(jì)，提高了板層間的防水性能。對柱上端開凹槽設(shè)計(jì)，增加了梁端部與柱的接觸面積，限制梁的位移，減少位移產(chǎn)生的應(yīng)變，提高了梁柱結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性能。采用預(yù)留螺紋孔方式及使螺紋鋼筋將梁柱牢固連接，減少節(jié)點(diǎn)處多因素荷載作用，提高了節(jié)點(diǎn)抵抗外力性能。這種新的梁板柱設(shè)計(jì)方式對裝配式建筑具有較好的防水和結(jié)構(gòu)安全性。

關(guān)鍵詞：裝配式；梁板柱；設(shè)計(jì)；穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）29-0164-03

1 引 言

裝配式建筑物就是絕大部分構(gòu)件都是工廠預(yù)先生產(chǎn)，然后運(yùn)輸至建設(shè)場地裝配而成的建筑物[1]。上世紀(jì)六十年代我國開始設(shè)計(jì)建造裝配式建筑，由于當(dāng)時(shí)的起重技術(shù)的限制及計(jì)算機(jī)在工程領(lǐng)域應(yīng)用較少，裝配式建筑物發(fā)展緩慢[2-3]。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑物因其具有較好的承重特點(diǎn)適于建造高層建筑，在城市開發(fā)建設(shè)中發(fā)展迅速。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都是采用現(xiàn)澆構(gòu)件，混凝土澆筑完后需養(yǎng)護(hù)28天方可進(jìn)入下一施工階段，因此，該類結(jié)構(gòu)施工周期較長。鋼結(jié)構(gòu)建筑物一般適用于建造超高層建筑物，且墻體通常是玻璃幕墻，造價(jià)成本偏高。隨著我國城鎮(zhèn)化速度的加快，城市人口增多，住房需求量持續(xù)上升。

為保障城市中低收入群體的住房需求，政府部門準(zhǔn)備建設(shè)一批裝配式房屋，配給低收入者居住。

另外，城市不斷擴(kuò)大環(huán)境問題越來越多，除了受汽車尾氣排放及工業(yè)化生產(chǎn)的影響外，城市中各類建筑物的建設(shè)對環(huán)境也造成一定的影響[4]。

裝配式建筑物因其造價(jià)低廉，對環(huán)境友好，建設(shè)周期短，適于城市發(fā)展的建筑物結(jié)構(gòu)類型。裝配式建筑建設(shè)過程中不產(chǎn)生揚(yáng)沉，噪音小，施工場無須地堆放各類建筑耗材，是一種對生態(tài)環(huán)境破壞性汪的施工方式[5-6]。

目前，我國城市中裝配建筑物占有率不高，大部分還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)建筑。裝配式建筑物中構(gòu)件均為拼接成一個(gè)整體，板層間的防水效果不理想，各結(jié)點(diǎn)連接性能不及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。針對裝配式建筑所存在的不足，本文提出了一種新的裝配式建筑物梁板柱設(shè)計(jì)方法，并與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較。

2 裝配式建筑板的連接

新設(shè)計(jì)的裝配式建筑樓層中板的搭接，如圖1所示，傳統(tǒng)裝配式板的拼接，如圖2所示，兩相比較，圖1的防水效果明顯。傳統(tǒng)裝配式建筑物板與板之間是拼接在一起，存在許多拼接縫隙，且在縫隙中填充防水材料時(shí)易滲漏無法填充均勻。新設(shè)計(jì)的裝配式建筑物板與板之間是采用凹凸缺口搭接，板與板之間相互咬合無通縫口，在縫隙處填充防水材料不易發(fā)生滲漏，使縫口填充均勻。新設(shè)計(jì)的裝配式建筑物樓板相對傳統(tǒng)的裝配式建筑物樓板，其構(gòu)造較復(fù)雜模制需要造用多塊模板組合。由于是采用工廠化批量生產(chǎn)，模板可以重復(fù)利用，采用新設(shè)計(jì)的裝配式樓板對建筑造價(jià)影響較小。

3 裝配式建筑結(jié)點(diǎn)的連接

裝配式建筑物中梁和柱的連接對整個(gè)建筑物的穩(wěn)定起著非常重要的作用，影響到結(jié)構(gòu)的安全性能，因此須保證梁和柱牢固連接。傳統(tǒng)裝配式建筑梁和柱的連接方法很多，分為濕法和干法連接。

濕法連接，是將梁柱結(jié)點(diǎn)處安裝模板進(jìn)行澆筑混凝土，待混凝土硬化后構(gòu)成一個(gè)整體使梁和柱穩(wěn)固連接。干法連接，是將梁搭接在柱的牛腿或柱帽上，用螺栓連接成穩(wěn)定的整體。新設(shè)計(jì)的裝配式建筑梁柱干法連接，如圖3所示。

傳統(tǒng)裝配式建筑梁柱濕法連接，如圖4所示。

傳統(tǒng)裝配式建筑預(yù)制梁和預(yù)制柱接觸面積小，柱支撐梁的荷載受力主要靠現(xiàn)澆結(jié)點(diǎn)承重。現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)混凝土與梁開槽混凝土連接力弱，易造成梁在彎矩作用下節(jié)點(diǎn)處受彎破壞。新設(shè)計(jì)的梁柱結(jié)點(diǎn)是在柱上面開槽形缺口，將柱子安放進(jìn)去。新設(shè)計(jì)裝配式建筑梁柱結(jié)點(diǎn)不需要再制作模板澆筑混凝土，比傳統(tǒng)的梁柱結(jié)點(diǎn)省工省時(shí)，且結(jié)點(diǎn)牢固穩(wěn)定。

新裝配式建筑需要在柱的上端開槽，因此新裝配式建筑柱的橫截面大小要比傳統(tǒng)裝配式建筑大，適應(yīng)于發(fā)展高層裝配式建筑。

裝配式建筑柱與柱之間采用一節(jié)一節(jié)搭接方式連接，上層柱與下層柱之間須安放鋼筋才能穩(wěn)固連接。

傳統(tǒng)裝配式建筑是在柱的一端留孔，另一端留挑出鋼筋，當(dāng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)完成后將上層柱有預(yù)留孔一端與下層柱的鋼筋對接。

傳統(tǒng)裝配式建筑因柱端有鋼筋吊裝時(shí)易碰撞變形，使上下層柱難吻合連接。新設(shè)計(jì)裝配式建筑。梁和柱均采用預(yù)留帶螺紋的孔徑，鋼筋選用一端帶螺紋一端帶肋。梁和柱按設(shè)計(jì)尺寸搭接好后，梁和柱的預(yù)留孔應(yīng)重合在一條線上，將螺紋鋼筋旋入梁和柱預(yù)留孔中。因使用的是螺紋鋼筋，保證了鋼筋和柱平面垂直，便于安放上層柱。

新裝配式建筑梁柱結(jié)點(diǎn)，梁和柱搭接處接觸面積大，混凝土所受應(yīng)力小不易壓碎破壞。上層柱傳下來的荷載，通過螺紋鋼筋傳遞至與層柱，分擔(dān)了結(jié)點(diǎn)處所受的壓力荷載。

傳統(tǒng)裝配式建筑梁柱結(jié)點(diǎn)，因采用現(xiàn)澆混凝土，結(jié)點(diǎn)與上下層柱及梁是一個(gè)整體，結(jié)點(diǎn)承受彎力、剪力、拉力、壓力等各種荷載作用，結(jié)點(diǎn)受破壞因素較多，安全性能降低。新裝配建筑結(jié)點(diǎn)縫隙小，可有效防止室外雨水滲入結(jié)位處墻梁柱構(gòu)件部分所造成的一種雨水侵蝕破壞。

4 結(jié) 語

本文對裝配式建筑的梁板柱進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過對板采用凹凸缺口咬合設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其有利于增強(qiáng)樓板的防水作用。傳統(tǒng)裝配式建筑板層間的采用涂防水材料進(jìn)行防水，當(dāng)縫隙形成通縫時(shí)，防水材料難以涂布均勻，積水處會(huì)沿著通縫線向下滲。

對其進(jìn)行室內(nèi)裝修時(shí)，通縫處易開裂。咬合板的搭接，使裝配式建筑樓板層不形成通縫，且縫隙緊密防水性能較好。對于廚房、衛(wèi)生間防水要求高的板層，可采用加鋪防水卷材進(jìn)行多重防水。

新設(shè)計(jì)裝配式建筑的咬合板防水是基礎(chǔ)防水，在此基礎(chǔ)上布設(shè)防水層可提高裝配式建筑樓板層的防水性能。

裝配式建筑的梁柱連接是整個(gè)建筑安全的制約因素，傳統(tǒng)的濕法連接方式構(gòu)造復(fù)雜，梁一端挖空形成凹槽，降低了梁端部的受力性能。結(jié)點(diǎn)整體澆筑，要進(jìn)行制模及混凝土的養(yǎng)護(hù)增加了工作量和施工周期。改進(jìn)后新設(shè)計(jì)的裝配式梁柱結(jié)點(diǎn)是在柱上端開槽，梁與柱的接觸面積增加，同時(shí)槽口阻礙梁的位移增強(qiáng)梁柱結(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性。

另外，在梁柱上布置預(yù)留螺紋孔，易于裝配式建筑的梁柱搭接施工，螺紋鋼筋的傳力性能，分擔(dān)了節(jié)點(diǎn)承受的豎直壓力和水平剪力，提高了節(jié)點(diǎn)抵抗外力破壞作用。

改進(jìn)后的裝配式建筑提高板層防水效果和節(jié)點(diǎn)連接牢固穩(wěn)定，對發(fā)展裝配式建筑具有較好的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳建偉，蘇幼坡.預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)[J].世界地震工 程，2013，（29）1：38-48.

[2] 孫燕飛.節(jié)能裝配式輕型房屋的分配與設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2014.

[3] 陳子康，周云，張季超，等.裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用[J].工程 抗震與加固改造，2012，34（4）：1-11.

[4] 王召新.混凝土裝配式住宅施工技術(shù)研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)， 2012.

[5] 黃祥海.新型全預(yù)制裝配式混凝土框架結(jié)點(diǎn)的研究[D].南京：東南大 學(xué)，2006.

[6] 蔣勤儉.國內(nèi)外裝配式混凝土建筑發(fā)展綜述[J].建筑技術(shù)，2010，（41）12： 1074-1077.