预制装配式混凝土建筑结构体系研究

预制装配式混凝土建筑结构体系研究

发表时间：2018-12-18T09:46:34.913Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第26期作者：赵改改

[导读] 预制装配式混凝土中的框架结构体系是被广泛应用的一种结构体系，这种体系是指梁、板、柱部分或全部采用预制混凝土构件。杭州钱运置业有限公司浙江省杭州市 310000

摘要：当代我国建筑中使用的材料主要是混凝土，其中预制混凝土构件占有重要的角色。通过大量实验研究和工程实践，我国在预制装配式混凝土建筑结构体系方面的发展已经取得了比较大的进步。预制装配式混凝土建筑结构体系有很多种，本文就对预制装配式混凝土建筑的剪力墙结构体系和框架结构体系进行分析，并就我国当前发展状况进行介绍，发现其中问题所在，为以后相关方面的研究指明方向。

关键词：预制装配式建筑结构体系；连接；保温外墙；相关研究

一、预制装配式混凝土框架结构体系

预制装配式混凝土中的框架结构体系是被广泛应用的一种结构体系，这种体系是指梁、板、柱部分或全部采用预制混凝土构件，通过现场结构起吊安装完成，具有传力路径明确、装配率高等特点。常用的两种类型有现浇柱—叠合梁体系和预制柱—叠合梁体系。这类结构体系最主要的特征是是结构整体性能好，节点构造易处理，可实现工业化生产等。

预制柱-叠合梁体系是由现浇柱体系慢慢发展而来的，是我国普及范围比较广泛的预制装配式混凝土结构体系之一，前者在后者的基础上把柱在工厂预制完成，运送到现场后，再把预制柱分节段吊装安装完成。预制柱纵向钢筋连接方式有很多种，通常采用套筒灌浆连接，灌浆套筒连接接头要求灌浆料有较高的抗压强度、灌浆套筒应具有较大的刚度和较小的变形能力。预制柱在套筒区箍筋需加强。在吊装和安装过程中需会采用相应的技术和施工措施，如柱底安装保护柱插筋的钢套、柱节段设置支撑防止倾倒、柱节段处采用加强措施等来保证预制柱最后的效果能够满足设计要求。预制柱框架结构体系中梁柱节点区目前采用的比较多的是现浇混凝土形式，其节点力学性能相对比较好。主次梁连接可采用刚接和铰接两种方式，不同形式，结构的刚度也不同，其抗震性能也会有一定的差异。在研究中大量试验和实际案例数据表明，根据项目实际情况选择合适的节点连接形式，其抗震性能能够满足设计的要求。

二、预制装配式混凝土剪力墙结构体系

预制装配式剪力墙结构体系的核心问题是竖向钢筋的连接，目前国内应用较多竖向钢筋的连接技术包括套筒灌浆、浆锚和底部预留后浇带。预制装配式剪力墙结构体系根据预制率可以分为部分预制剪力墙结构和全预制剪力墙结构。其中部分预制剪力墙结构主要指内墙现浇外墙预制的结构，全预制剪力墙结构是指全部剪力墙采用预制构件拼装完成。另外预制装配式剪力墙结构根据剪力墙的形式又可分为预制实心剪力墙、预制空心剪力墙、预制叠合式剪力墙等结构体系，下文就对预制实心剪力墙和预制空心剪力墙两种结构体系做相应介绍。

（一）预制实心剪力墙结构体系

在预制装配式混凝土剪力墙结构体系中，预制实心剪力墙结构体系是经过水平缝和竖向缝的接缝来把预制剪力墙连接而形成的一种整体结构体系。这类墙体的重点在纵向接缝连接和横向接缝连接上，接缝和节点直接会影响到整个墙体的质量。墙体连接有套筒灌浆连接、预留孔浆锚搭接、现浇带连接和机械连接等形式。

（二）预制空心剪力墙结构体系

预制空心剪力墙结构是首先完成预制空心墙和叠合楼板的装配，然后布置受力钢筋，通过在空心墙板内和叠合楼板面同时浇筑混凝土形成结构受力整体，是把相应的预制技术和现浇技术相结合的一种模式，结构整体性较好。这种体系受力钢筋连接是控制性问题，对工艺设备要求较高，较实心剪力墙结构体系来说，其墙体在水平缝和竖向缝的接缝处处理相对会简单些，能够比较有效的控制接缝处的开裂问题，节点构造相对简单。

三、预制装配式混凝土结构体系中的连接

装配式混凝土的连接区有湿连接和干连接两种，湿连接常常在预制构件的节点、叠合楼板处采用，通过混凝土现场浇筑完成。干连接用在全装配式情况下，其采用的干连接有焊接、螺栓、预应力或者栓钉等方式，不需要现浇混凝土，下面主要介绍预应力和螺栓两种形式的连接。

（一）预应力连接

预应力连接是将两个预制构件在接触面上贴合粘结剂通过预应力将构件牢固紧压在一起，构件之间整个接触面为压应力，在地面以上的结构通过此法实现节点、叠合楼板等非现浇方式连接。该连接具有良好的耐久性、力学性能和经济性。

（二）螺栓连接

螺栓连接是预制构件之间通过在构件边缘设置螺栓孔，螺栓孔中穿过螺栓来实现的连接方式。螺栓连接的方法，应用范围广泛、容易操作，步骤少，简单易懂，可靠性更强。该连接是一种具有良好应用前景的连接方式，我国也正在开展研究影响螺栓连接抗震性能的主要因素，根据开展的一些大尺度模型的低周反复荷载试验研究得出的数据，充分说明了该体系在抗震性能方面的性能能够满足设计需要。

四、预制混凝土夹心保温外墙

预制夹心保温剪力墙是混凝土和中间保温层一次成型，研究数据显示该预制夹心保温剪力墙与现浇剪力墙具有相近的耗能能力和位移延性，破坏形式主要是受弯破坏。预制夹心保温剪力墙由三部分组成，分别是内叶、夹心保温层和外叶围护墙板。这种体系，既能保温也能实现墙体本身的承载能力设计值，且可实现保温体系与主体结构具有相同的寿命。预制夹心保温外墙的连接技术是把内外墙板连接为整体的一个关键部分。连接件形状主要有圆柱棒状、片状和格构状三种。棒状和片状抗剪能力和锚固性能较差，格构状安装复杂、施工效率低、价格高、材料用量大等。下面对FRP和不锈钢两种连接件做相应介绍。

（一）FRP连接件构造夹心保温外墙

在构建保温外墙体系中，选用材料最重要。基于此可以使用FRP连接件，FRP是由纤维材料和基体材料两者按照一定的比例配制而成一种高性能纤维增强复合材料。它不仅耐腐蚀性强、传热系数小，而且具有一定抗弯能力，力学性能优良。通过研究发现，FRP连接件具备较高的承载能力，抗拔破坏以连接件拔出破坏为主，连接件损伤较小。连接件的截面尺寸、布置间距、保温材料和混凝土板之间的粘结