裝配式混凝土框架結構預制構件拼裝節點設計方法

邵明路

（中國建筑第五工程局有限公司，長沙410004）

1 裝配式混凝土框架結構預制構件拼裝節點設計要點整體說明

預制混凝土構件是工廠生產，在施工現場拼裝。與傳統的現澆結構相比，預制構件的鋼筋在預制完成后無法再調整。因此，鋼筋間距應在滿足規范要求的前提下，預留現場拼裝時施工誤差及鋼筋相互避讓所需間距。為保證鋼筋避讓的鋼筋間距控制要求，并使現場安裝方便，在前期結構截面設計時，特別要注意構件截面寬度的確定，要適當加大構件截面面積，控制構件的截面配筋率及鋼筋數量，為預制構件安裝節點設計創造相互避讓的條件，從而為生產與安裝提供便利。

進行截面選取時，除考慮結構計算需要，還要根據鋼筋的錨固形式考慮鋼筋的錨固構造要求，如框架梁的底筋錨入柱中的最小長度、頂層柱的縱向鋼筋錨入屋面梁的長度、次梁底筋深入主梁的最小長度等，構件截面的尺寸應滿足鋼筋錨固要求，以實現拼裝節點設計的合規性和安全性目的。

節點設計要兼顧現場施工現澆與鋼筋如何放置的問題，現澆層的鋼筋在節點處的施工操作空間要留足，如梁柱連接節點核心區箍筋的放置空間，現場施工的接駁鋼筋、焊接鋼筋的施工操作空間等。

節點設計要結合現場預制構件吊裝順序綜合考慮，提前確定現場預制構件的吊裝順序，然后根據吊裝順序考慮節點鋼筋的避讓做法，從而避免現場安裝出現碰撞導致無法安裝的情況發生。

2 預制梁柱拼裝通用節點的設計要點分析

某裝配整體式預制混凝土框架結構教學樓，地下1層，地上5層，地震設防烈度為7度，0.1g，設計地震分組第一組，Ⅱ類場地。50年重現期的基本風壓ωo=0.40kN/m2。預制構件種類有預制框架柱、預制框架疊合梁、預制疊合次梁、預制疊合板等預制PC構件，通過預留現澆接頭達到整體作用，形成整體受力的結構體系。

本工程預制梁柱拼裝通用節點（見圖1）采用在梁柱相交位置預留現澆接頭，在預制構件現場拼裝完成后，在接頭處澆筑混凝土連接成整體，形成剛性連接，等同于現澆節點。該梁柱連接節點在設計時主要有以下幾個要點：

1）適當控制預制框架疊合梁底筋深入支座的縱筋數量。傳統結構設計時，無論框架梁底筋多少，很多設計人員習慣把底筋錨固到柱內，但在進行預制裝配式框架結構設計時，框架梁錨固到柱內的底筋數量原則上控制為一排，第二排及以上的鋼筋不伸入支座。伸入鋼筋數量是否滿足要求，主要是通過結構分析軟件計算結果確定；另外，還根據GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》[1]的要求，框架梁端截面的底面和頂面的縱筋縱向鋼筋配筋量的比值一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3，設計時要根據頂部鋼筋配置情況考慮。如果僅底部一排鋼筋滿足不了上述要求，可以考慮調整截面尺寸的方式來滿足以上要求。

圖1梁柱拼裝節點示意圖

2）預制疊合梁底筋在梁柱節點處要選擇適當的錨固形式。為便于現場拼裝，底部鋼筋的預留長度不宜超出柱截面，通過使一側梁的底筋向上彎避開底筋在拼裝時相互碰撞的問題。底筋要采用合適的錨固形式，如果柱截面足夠大，滿足直錨要求，優先采用直錨；若柱截面尺寸不具備直錨條件，可采用錨固板錨固的形式。具體的錨固構造做法按照規范JGJ 256—2011《鋼筋錨固板應用技術規程》[2]設計要求即可。根據工程實踐，底筋上下方向避讓比水平方向避讓更便于設計和施工，而底筋一旦采用了上下避讓的方式，底筋的錨固形式就不能采用彎錨的錨固形式。

3）預制疊合梁腰筋在梁柱節點處的錨固處理要根據腰筋的受力情況確定。如果腰筋僅是構造鋼筋，根據GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》的相關規定，可以在柱邊處斷開，不錨入柱內；如果腰筋是抗扭受力鋼筋，則需要錨入柱內，這里推薦的方法是采用接駁螺栓后接鋼筋的設計方式，也可以采用在預制梁端部腰筋位置預留凹槽，將腰筋露出足夠的焊接搭接長度，采用后焊鋼筋連接。

4）對于預制疊合梁，要提前考慮現場構件的安裝順序，根據安裝順序調整底筋在拼裝節點的上彎位置，從而保證現場吊裝時可以安裝到位，只有先安裝預制梁YKL-L，而后再安裝預制梁YKL-R，才能確保時拼裝不碰撞。

3 預制主次梁柱拼裝通用節點的設計要點分析

本工程預制主次拼裝通用節點采用在主次梁相交位置處，預制主梁上對應預留一段缺口，在次梁現場就位完成后，在接頭處澆筑混凝土連接成整體，形成整體連接，等同于現澆連接節點。該主次梁連接節點在設計時主要有以下幾個要點：

1）主次梁拼裝通用節點處的缺口斷開采用全斷開，僅主梁底部縱筋貫穿缺口，缺口數量根據主梁上的次梁數量確定。采用這種預留缺口做法，預制疊合梁吊裝時要采用水平鋼吊梁進行輔助吊裝，保持吊鏈與預制梁垂直狀態，避免吊裝造成缺口處的底筋彎曲的問題。

2）次梁底筋深入拼接節點內的錨固長度可根據G310—1002《裝配式混凝土結構連接節點構造》[3]圖集的要求確定，一般采用直錨固，不小于12d（d為鋼筋直徑）。如果主梁截面寬度滿足不了次梁的錨固條件，可以適當調整主梁的截面寬度，或調整鋼筋的直徑，達到次梁底筋的錨固條件。

3）缺口的預留寬度尺寸主要取決于主梁腰筋作用和次梁寬度的大小。如果腰筋僅是構造鋼筋，則直接在缺口位置斷開，缺口尺寸可取預制次梁寬度和預留施工誤差之和。如果腰筋抗扭受力鋼筋，則在缺口位置預留抗扭腰筋接頭，待次梁安裝后，通過焊接將斷開的腰筋焊接起來，缺口尺寸除了考慮預制次梁寬度和預留施工誤差外，還要考慮焊接所需的搭接長度和操作空間。

4）主梁兩側均有次梁相交時，次梁底筋的避讓方式可以采用上下彎避讓，此時，次梁底筋上下彎的具體情況要根據安裝次梁吊裝順序確定。當次梁底筋數量較少時，也可采用水平方向打彎避讓。

4 預制框架柱的上下拼裝節點及其他連接節點做法設計要點分析

本工程預制框架柱的上下拼裝節點采用的是常規的全灌漿套筒連接方式，主要是注意控制柱的截面大小，控制柱縱筋間距，為梁柱拼裝創造條件；疊合板之間的連接采用常規的密拼縫連接方式，設計時僅需要按照相關規范進行設計即可。

總之，在進行預制混凝土框架結構拼裝節點的設計時，一方面要考慮節點設計要滿足規范的構造要求，如錨固長度、錨固形式等，另一方面要滿足預制構件現場安裝的要求，考慮實際施工時的碰撞問題。對于常見的混凝土框架結構的建筑均可上述幾種節點做法進行拼裝節點設計。