理论教育 装配式混凝土建筑:柱梁拆分设计规定、原则、技巧及必须现浇部位

装配式混凝土建筑:柱梁拆分设计规定、原则、技巧及必须现浇部位

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:高层建筑装配整体式框架结构,首层的剪切变形远大于其他各层;震害表明,首层柱出现塑性铰的框架结构,其倒塌可能性大。试验研究表明,预制柱底的塑性铰与现浇柱底的塑性铰有一定的差别。2)梁与柱的拆分节点要注意避开塑性铰出现位置,具体见本章94问规定。梁的连接部位为每跨有1个;而柱的连接部位则为每两层有1个。3)叠合楼板面层必须现浇。

装配式混凝土建筑:柱梁拆分设计规定、原则、技巧及必须现浇部位

(1)拆分规定

框架结构的拆分应满足下列规定:

1)框架结构的首层柱宜采用现浇混凝土。高层建筑装配整体式框架结构,首层的剪切变形远大于其他各层;震害表明,首层柱出现塑性铰的框架结构,其倒塌可能性大。试验研究表明,预制柱底的塑性铰与现浇柱底的塑性铰有一定的差别。在目前设计和施工经验尚不充足的情况下,高层建筑框架结构的首层柱宜采用现浇柱,以保证结构的抗地震倒塌能力。

2)当底部加强部位的剪力墙、框架结构的首层柱采用预制混凝土时,应采用可靠的技术措施。当底部加强部位的剪力墙、框架结构的首层柱采用预制混凝土时,应进行专门的研究和论证,采取特别的加强措施,严格控制构件加工和现场施工质量。在研究和论证过程中,应重点提高连接接头性能,优化结构布置和构造措施,提高关键构件和部位的承载能力,尤其是柱底接缝与剪力墙水平接缝的承载能力,确保实现“强柱弱梁”的目标,并对大震作用下的首层柱和剪力墙底部加强部位的塑性发展进行控制。必要时进行试验验证。

(2)拆分原则

1)框架结构构件拆分部位宜设置在构件受力最小部位。

2)梁与柱的拆分节点要注意避开塑性铰出现位置,具体见本章94问规定。

3)框架结构构件拆分考虑到构件生产与安装可实现性和便利性,如框架柱拆分点设置在层高处,框架梁的拆分点设置在梁柱节点区或附近。

4)框架结构构件拆分按生产能力,比如工厂台模尺寸、起重机的吨位和厂房高度等是否满足构件生产要求。

5)框架结构构件拆分要考虑运输工具和道路限制。

6)框架结构构件拆分要考虑到模具种类及复杂程度,做到规格少、构件外形简洁。

(3)拆分技巧

拆分设计中的灵活性非常重要。在遵循基本原则的前提下,针对具体项目实际条件和特点,因地制宜地进行拆分,是做好拆分设计的关键。笔者在与日本结构设计师交流时,对他们不因循传统和习惯,尽最大可能在拆分中实现经济合理的目标印象极深,比如某项工程的起重机吨位大,他们就会拆分成跨层柱板或柱梁一体化构件,充分利用设备优势,减少连接节点和吊装频度;如果建筑立面设计的门窗洞口较大,他们就不采用外挂墙板,而是从柱子上伸出袖板,梁伸出腰板和垂板,围成门窗洞口。

1)图6-2所示拆分方法是在PC柱、梁结合部位,叠合梁和叠合楼板的结合部位后浇筑混凝土。拆分时,每根预制柱的长度为一层,连接套筒预埋在柱底;梁主筋连接通常是在柱距的中心部位进行后浇筑混凝土,钢筋连接方式为注胶套筒连接,也可采用机械套筒连接。

2)图6-3拆分方式,考虑到三维构件运输困难,可选择在现场预制。日本的通常做法是在工厂单独生产柱、梁,然后将它们运至现场后组装成三维构件。

3)外部框架用三维PC构件,内部框架在工厂制造莲藕型PC构件(见图6-4)

4)要实现工厂制作,就必须考虑运输问题,单向的梁基本不存在问题,但是当遇到双向交叉十字形梁结构时,必须把十字形的梁一侧调整到运输车辆的车宽以下。也就是说,只能把由梁与楼板连接区域至梁主筋的突出长度缩短,梁主筋的连接位置会因此调整成为梁的端部(图6-5)。

5)图6-6是应用梁端部连接、柱2层层高1节的拆分方法。框架PC柱交替制成2层的拆分效果。梁的连接部位为每跨有1个;而柱的连接部位则为每两层有1个。与普通1节通过连接柱之间的两跨为一体的莲藕梁及楼板连接区域一体化的PC构件,可以取得合理的PC的拆分法相比,可以减少一半的连接套筒的使用量,因此比较经济。PC构件的数量减少了,施工速度也得到了提高。但每个构件单体质量却会增大,因此需要适当地提高塔式起重机的吊装能力。

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图6-2 常规柱梁体系拆分法(www.daowen.com)

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图6-4 单莲藕梁拆分法

6)图6-7为十字形莲藕梁。由于三维柱梁构件无法运输,可在工厂制作十字形PC梁,中间部位是莲藕柱,留有像莲藕一样的预留孔,以便柱子主筋能够穿过。

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图6-5 梁在预制柱顶部用套筒连接拆分法

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图6-6 二层层高1节柱的拆分法

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图6-7 十字形莲藕梁拆分法

7)图6-8是梁浇筑通柱拆分法,柱及梁主筋一体化在工厂预制、梁后浇筑混凝土的组合施工方法,柱到梁与楼板的连接区域一体化装配式建筑。适用于单、双两向咬合结构,即使在XY方向上的梁高不同,也具有易于施工的特点。

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图6-8 梁浇筑通柱预制拆分法

8)图6-9是两跨梁一起预制,节点核心区现浇的拆分方法。这种方法柱子是一层一个柱,梁是两跨一根梁。梁与梁柱节点核心区采用注胶套筒连接,这种拆分方法构件制作简单,安装方便。

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图6-9 预制柱底部套筒连接

(4)现浇部位

1)装配式框架结构叠合梁与叠合楼板的连接必须采用现浇连接。

2)当梁柱构件独立,拆分点在梁柱节点域内,梁柱连接节点域必须现浇。

3)叠合楼板面层必须现浇。

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