預制混凝土建筑結構體系研究與應用探析

李輝

合肥水泥研究設計院有限公司 安徽合肥 230051

預制建筑是現代建筑工業化生產方式的主流代表，從廣義角度可分為裝配式結構和預制裝修。預制結構體系主要包括預制預制混凝土結構、裝配式鋼結構和預制木結構等，目前，預制預制混凝土結構是應用規模最大、最廣泛的一種結構體系。本文將對預制混凝土框架結構體系和剪力墻結構體系等兩種預制混凝土結構體系中常用節點連接和相關研究應用進行闡述和總結，為今后我國預制混凝土結構的發展提供參考。

1 預制混凝土建筑施工技術優勢分析

1.1 節能減排

近年來，綠色建筑理念得到大范圍推廣，要求建筑工程在建設施工過程中關注其生態效益，注重減少施工過程中對自然環境的破壞，做好環境保護工作，達到良好的經濟效益和生態效益。房屋建筑預制混凝土施工技術的應用，為建筑工程達到良好的生態效益提供了支撐。原因是該種技術應用時一般采用預制材料，因此可有效避免施工現場施工材料的浪費，確保各種資料得到有效應用，實現資源的優化配置，提高資源的利用率，減少資源的浪費。這種技術的應用，可為進一步提高資源應用的效率與質量提供支撐。不僅如此，房屋建筑預制混凝土施工技術還可減少對施工現場自然環境的破壞，有助于保護施工場地周圍自然環境，避免施工對當地生態環境產生嚴重破壞。此外，預制混凝土施工技術的應用還可為周圍居民的正常生活提供支持，避免影響到當地居民的生產生活，有助于達到建筑工程發展與社會經濟活動的協調，強化工程整體發展效益[1]。

1.2 采用預制混凝土結構能增加建筑行業的施工效益

預制混凝土在進行施工時會使用預制結構方式，在前期施工準備過程中能有效降低前期投資使用成本，在施工過程中可以減輕施工人員的施工作業量，減少建筑企業的人工使用成本，同時在使用預制混凝土建筑結構時能減少對施工材料的損耗，能有效地減少材料養護的花費，從整體上提高了建筑企業的經濟效益。

1.3 減少工程造價

在房屋建筑工程施工建設過程中應用預制混凝土結構施工技術，可達到節省成本、減少工程整體造價的效果。這是因為預制混凝土結構，往往在具體場地內施工，需要由相應的專業技術人員進行指導，有效減少人力投入；另外，現場施工主要由相關機械完成，可達到良好的安全性，可減少施工過程中的安全事故發生率，這有助于確保工程的順利施工建設，有助于促進建筑工程的健康發展，為達到良好效益打下基礎[2]。

2 預制混凝土框架結構體系

2.1 “現澆柱+疊合梁”框架結構體系

“現澆柱+疊合梁”結構體系主要的構造特點是框架梁采用疊合梁構造，通過現澆柱及梁柱節點核心區形成結構體系。根據國內外幾次大地震（1976年唐山大地震、1988年的亞美尼亞地震和1999年的土耳其地震）的震害調查表明：地震中預制結構有大量的梁柱節點核心區遭受破壞，所以梁柱節點的構造連接對預制混凝土的抗震性能影響較大。目前該體系節點連接構造主要有兩種形式。節點連接構造二相對構造一，可以使預制梁避開最不利位置，即負彎矩和剪力最大截面，但現場濕作業量和模板支撐數量增大。該體系框架節點的施工順序：①預制梁端架設支撐架；②預制樓板置于梁上，下部設置支撐架體；③綁扎柱中鋼筋；④綁扎板、梁現澆層鋼筋；⑤模板支設；⑥澆筑混凝土。2008年薛偉辰等人對節點連接構造二的現澆柱+疊合梁體系進行了節點抗震性能試驗研究，結果表明：現澆柱疊合梁框架節點的安全性可以滿足設計要求。2009年薛偉辰等人對節點連接構造一的框架節點足尺模型以及框架結構大尺度模型進行了抗震性能試驗研究，結果表明：該體系剛度、承載力、延性與耗能等抗震性能指標與現澆混凝土框架結構體系相近。

2.2 抗震結構體系

筒體、懸掛、剪力墻等作為高層混凝體抗震結構設計的主要形式，在很多的建筑的優化方案中都會被應用。筒結構是建筑構架的核心，以其為例，在開始設計的時候，因為腰桁架加強層和伸臂桁架的設計會使建筑出現一些薄弱層，設計人員一定要時刻注意這方面，因此，要求設計人員在設計時運用限制剛度的思路，以此來對加強層削弱。

2.3 “預制柱+疊合梁”框架結構體系

“預制柱+疊合梁”結構體系是在“現澆柱+疊合梁”體系基礎上，將現澆柱設計為預制形式，其梁柱節點構造可分為整澆節點、部分現澆節點和牛腿連接節點等。預制柱可采用多層柱構造或單層柱構造。目前，對于預制柱節點連接有多種方式，包括法國世構體系、臺灣潤泰體系、榫式接頭連接、漿錨接頭連接、套筒灌漿連接、螺栓連接等多種形式。螺栓連接的構造特點是通過預埋螺栓系統，將上、下柱連接起來，后澆節點核心區澆筑混凝土完成連接，這種構造體系系統施工效率高且質量可靠。代領杰等對這種節點構造進行了試驗研究，結果表明：與現澆混凝土框架節點的承載能力相當，可以為其在抗震設防地區的應用提供借鑒[3]。

3 結語

綜上所述，預制混凝土結構施工技術在房屋建筑施工建設過程中得到有效應用，并發揮出強大作用。分析發現，預制混凝土結構施工技術的應用，不僅能有效提高施工效率與質量，實現資源的最大化利用，還可減少對自然環境的破壞，達到綠色環保的施工效果，有助于實現工程建設施工的節能減排，提高資源利用效率.促進建筑達到良好經濟效益、社會效益和環境效益，促進建筑行業取得進一步發展。在后續建設施工過程中，建筑單位須科學掌握預制混凝土結構施工技術應用要點。