預應力裝配式框架結構

許揚歡

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東廣州 510630）

0 前言

進入21 世紀，我國人民生活水平不斷提高，城鎮人口的集聚也促進了建筑行業的發展，而在建筑行業中，裝配式建筑成為政策力推的建筑形式。而在裝配式建筑的施工中，預應力裝配式建筑作為其中之一，其中包含各種類型，而在預應力裝配式框架結構的應用中，由于其特殊的施工方式，具有省材、省時、節能、節水以及節省人工等優勢，并能夠在建筑的過程中減少垃圾的產生，并抑制揚塵的出現，從而能夠達到環保節能的效果，下面就對預應力裝配式框架結構進行簡單的闡述。

1 預應力裝配式框架結構整體性和類型

1.1 預應力裝配式框架結構整體性

預制柱、預應力疊合梁和現澆節點核心區構成了裝配式整體預應力混凝土框架結構體系。施工工藝上，預制框架柱的縱向鋼筋連接采用鋼筋套筒灌漿連接接頭，梁柱節點在現場澆筑混凝土連接，預制框架疊合梁內預埋曲線形波紋管后布置預應力筋、張拉、孔道灌漿來施加預拉力，形成裝配式整體預應力混凝土框架結構體系。裝配式整體預應力混凝土框架節點構造中，預應力筋穿過梁柱節點區域連續布置，在節點域和距梁端一倍梁高長度范圍內，在框架梁截面上端布置，預應力筋采用無粘結的方式。在框架梁中部的預應力筋則布置在靠近梁截面的下端，采用有粘結的方式。整梁看來預應力筋成曲線布置。該種曲線預應力筋，擁有后張、連續、部分有粘結的工藝特點，符合預制梁的力學性能，可以有效避免框架梁端部塑性鉸復雜區域的提前屈服，提高結構的整體性。此外通過在預制框架柱設計、疊合梁設計、疊合次梁設計、預應力空心樓板設計以及預應力結構設計等方面進行整體設計，這可以提高裝配式預應力框架結構的整體性[1]。

1.2 預應力裝配式框架結構的類型

在預應力裝配式框架結構中有較多的類型，其中一種是附加角鋼的裝配式預應力框架結構，是目前建筑設計中較常采用的結構形式。這種形式的結構與傳統的結構類型相比，此框架結構與我國倡導的綠色節能理念相適應，一方面這種結構在制作的過程中能夠對每道工序的精度進行控制，保障其結構構建的質量，同時在施工的過程中能夠快速的完成施工，從而提高施工效率，保證其經濟效益。另一方面施工工藝較為簡單，對周邊的環境影響較少，可保障施工場地周邊的環境，并能夠保障建筑結構的耐久性。具有可恢復功能的預應力裝配式框架結構也是其中之一，通過對其進行設計研究，在地震時結構耗能減震，主體結構在設防地震發生后無損傷、在罕遇地震后損傷小，仍能正常使用，使得結構的性能化目標得以實現。除此之外，局部后張預應力裝配式框架結構也是其中的一種，該框架結構在施工的過程中能夠縮短施工的周期，有效提高施工質量水平，從而提高預應力裝配式框架結構的設計水準[2]。

2 預應力裝配式框架結構設計

2.1 設計要點

在預應力裝配式框架結構的設計中，要從以下幾個方面入手：（1）預應力結構設計，預應力結構設計通常包括兩個方面，預應力混凝土結構形式按照施工工藝分兩種，一種是預應力先張法施工，在施工的過程中，先張拉預應力筋，待混凝土強度達標后放張或者切斷預應力筋。后張法預應力施工第一步是先安放預應力波紋管，再進行構件混凝土澆筑，然后穿預應力筋，張拉預應力，最后進行灌漿和錨頭處理，使得預應力筋和混凝土粘結在一起參與受力。在粘結的過程中可以根據不同的情況采用不同的粘結方式。預應力結構設計除了混凝土結構之外還有預應力梁設計，在預應力梁的設計中可以根據工程的實際情況采取不同的設計方式，分析后張法和先張法兩種方式，然后選擇科學的設計手段[3]。

（2）在裝配式預應力框架結構的施工中，預應力空心樓板也是其中的設計要點，在進行框架結構的施工中，為了提高樓層之間的空間，并減少主次梁的數量，在進行設計的過程中可以根據實際情況采用相應的設計，而在預應力空心樓板的設計中，板端應按照鉸接端進行設計，于板端設置拉錨鋼筋，后澆疊合層設置在板頂面，厚度為60cm 厚，圖1 為SP 板節點圖。

圖1 SP 板節點

在進行設計的過程中板跨度o 為8m，支承長度a 為55mm，允許撓度[a]=o/200。在SP 樓板處頂面設置60mm 厚的后澆疊合層，疊合層按構造要求配筋，可增強樓板整體性，這樣可以保障設計的質量[4]。

（3）預制疊合次梁的設計。在預應力裝配式框架結構設計中的應用，建筑的樓梯位置的設計也是其中的重點。在樓梯位置的設計過程中，如若樓板需要開洞，次梁可設置為樓板封邊梁，設置為兩端鉸接，不直接承受樓面荷載。采用預制疊合次梁，次梁上部筋貫通主梁。次梁端面表面粗糙處理，無抗剪槽，抗剪承載力由牛腿提供。通過預制疊合次梁設計可以保障預應力裝配式框架結構的設計水平[5]。

（4）預制框架柱的設計。預應力裝配式框架結構的設計過程中，需要對建筑的抗震等性能進行設計，如果缺乏相應的設計會影響建筑的使用。此時就需對預制框架柱進行專門設計，在設計的過程中，應充分考慮抗震等級、梁跨度、層高、梁柱截面配筋等因素，在進行設計的過程中要保障柱筋應符合規范相關的要求，并根據實際情況選擇合適的柱配筋截面形式，進而保障框架柱的施工質量[6]。

（5）預制疊合梁的設計，預應力裝配式框架結構的設計過程中，預制疊合梁由于跨度和功能不同，設計方案也不同。梁截面有兩種，X 方向為邊框架梁和Y 方向為預應力主框架梁。X 向為不承受樓板荷載的邊框架梁，而由Y 向為主要承受樓板荷載的主框架預應力框架梁，同時在預制疊合梁的設計中，在疊合梁端部設置抗剪槽，且對粗糙面進行處理[7]。

2.2 工程應用

在預應力裝配式框架結構的設計中，某項目商業配套房采用預制預應力框架結構形式，在建設方案選取中由于跨度較大，而次梁較少，由于新施工材料和施工工藝的投入使用，導致對結構形式的設計要求較高，所以在進行預應力裝配式框架的設計過程中要格外重視。項目的商業配套房位于上海市青浦區，建筑面積約8.3 萬m2，地上建筑面積約5.7 萬m2，容積率2.0。這個項目主要是一個配套的商業建筑結構，高度為11m，建筑耐火等級為二級，屋面防水等級為一級。

該建筑的結構形式采用的是裝配式整體預應力框架結構，使用年限為50 年，抗震等級二級，在實施的過程中，基礎采用混凝土現澆，基礎形式采用承臺下獨立樁基基礎，地下室頂板作為上部結構嵌固端，建筑整體為預制框架結構，包括預應力空心樓板、裝配式預制柱、預制疊合梁，外墻板選用新型輕質外墻板，樓梯選用鋼結構樓梯。施工現場工藝水準高低直接與建筑質量相關，因此需在預應力空心樓板、預制疊合次梁、預制疊合梁、預制框架柱、預應力結構設計以及預應力梁設計等多個方面進行嚴格質量管控，這樣才可以保障整個施工的過程。

3 結語

總而言之，在我國的建筑行業中，裝配式建筑是經濟發展過程中的必經之路，由于具有綠色環保以及廣闊的應用前景使裝配式結構在建筑行業中的應用越來越廣。因此，在預應力裝配式建筑的施工中，應加強對其框架結構的設計和研究，并根據其實際情況進行相應的設計，并結合實際案例對結構進行分析，進而更加深入了解預應力裝配式框架結構，促進建筑行業的發展。