装配式建筑深化设计 结构体系和结构设计要点解析

装配式建筑-结构设计要点解析
欧洲典型的干式 连接的铰接节点 框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
美国混凝土规范 AC318 典型的剪力墙和铰接节点框架
32
装配式建筑-结构设计要点解析
二、结构体系和规范
1、规范
装配式建筑-结构设计要点解析
除充分考虑持久设计状况和地震设计状况外，尚应充分考虑制作、运输、安装等短暂设计状况对 设计的影响，其中包括： 脱模阶段；从构件厂到储存场地的运输阶段；储存阶段（支撑和荷载）；从储存场地到施工工地 的运输阶段；吊装阶段；安装阶段
YYJK
装配式建筑深化设计
第二节 装配式建筑结构体系和结构设计要点
主要内容
1、装配式建筑-结构体系 2、装配式建筑-结构设计要点解析
装配式建筑-结构体系 装配式建筑结构体系-从材料的角度分类
装配式混凝土结构
装配式钢结构
装配式木结构
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
5、钢筋混凝土剪力墙结构
装配式建筑-结构设计要点解析
5、钢筋混凝土剪力墙结构
装配式建筑-结构设计要点解析
5、钢筋混凝土剪力墙结构
装配式建筑-结构设计要点解析
5、钢筋混凝土剪力墙结构
装配式建筑-结构设计要点解析
5、钢筋混凝土剪力墙结构
装配式建筑-结构设计要点解析
三、装配式结构设计基本原则
●由于土地的紧缺，城市建设以高层建筑为主 ●按照国家抗震和高层建筑规范的要求，高层建筑以剪力墙和框架-剪力墙结构为主， 框架结构的使用高度和层间位移角控制较严。 ● 根据我国的文化习俗，和室内空间较小的现实，民众不希望室内有露梁、露柱
●抗震设防烈度为8度时，高层装配整体式剪力墙结构中的电梯井筒宜采 用现浇混凝土结构。
●结构转换层、平面复杂或开洞较大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地 下室楼层宜采用现浇楼盖。
装配式建筑-结构设计要点解析
原则2.1
1.建筑底部是受力（剪力、弯矩）最大的部位 2.建筑底部加强部位，是塑性铰出现及保证剪力墙安全的重要部位 3.日本标准不允许将接头设置在塑性铰开展区域 4.墙肢有可能出现拉力 5.建筑底部有可能需要设置约束边缘构件，不便于预制构件中的受力钢
湿连接
弱连接 强连接-强连接弱构件-等同现浇
干连接
刚性连接-强连接弱构件 半刚性连接 铰接
装配式建筑-结构体系 湿连接-弱连接举例：
装配式建筑-结构体系 干连接举例：
装配式建筑-结构体系 干连接举例：
装配式建筑-结构设计要点解析
1、欧美日主要结构体系分析（它山之石可以攻玉） 2、结构体系及规范 3、装配式结构设计基本原则 4、装配式结构设计
●在我国电力和冶金部门也有过二十余年的成功应用 ●在日本和台湾经历了多次实际大地震的考验 ●国外文献有允许100%的接头在同一截面的结论 ● 接头的破坏模式只允许发生在被连接钢筋中
装配式建筑-结构设计要点解析
钢筋灌浆套筒连接接头成套的应用技术
装配式建筑-结构设计要点解析
竖向钢筋采用套筒灌浆连接构造
3、抗震结构的延性和抗震等级
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
4、钢筋混凝土框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析
装配式建筑-结构设计要点解析
装配式结构设计基本原则
1、以一维构件为主，以形成刚性节点的湿式连接为主要技术基础，预制剪力墙宜采用一字形，也 可以采用L形、T形或U形
2、预制和现浇相结合的原则： 1. 预制构件与部分部位的现浇混凝土相结合 2. 预制构件与节点区后浇混凝土相结合
3、预制构件和后浇混凝土的结合面（接缝）采用粗糙面或抗剪键槽 4、预制构件中的受力钢筋的连接以钢筋套筒灌浆连接为主要连接技术，结合浆锚搭接、机械连接
≥300 ≤50
表8.2.4 加密区水平分布钢筋的要求
4
3
最小直径
抗震等级 最大间距（mm）
（mm）
1
一、二级
100
8
2
三、四级
150
8
加强钢筋连接区域，应对塑性铰区上移。
装配式建筑-结构设计要点解析
装配式建筑-结构设计要点解析
钢筋浆锚搭接连接—在预制混凝土构件中采用特殊工艺制成的孔道中插入需搭
双面叠合剪力墙（双皮墙）
装配式建筑-结构体系
外挂外墙体系，也称为内浇外挂体系 ，主体结构为现浇结构，外挂预制混凝土墙板，通过 特殊节点构造，外墙挂板不参与结构受力。严格意义上来讲，不属于我们规范常见的结构 体系，而是一种常见的装配体系。
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系 合肥海龙框架结构外挂墙板工程
△预制构件之间的连接以铰接为 主的框架结构
△节点以干式连接为主 △强调结构的整体性和稳定性 △尽量采用大跨度构件 △预制构件与预应力技术相结合 △预制竖向构件受力钢筋仅在柱
底与基础相部位进行连接 △连接方式主要采用波纹管进行
间接锚固，也称之为间接搭接
装配式建筑-结构设计要点解析
欧洲装配式混凝土结构-节点铰接的框架结构
装配式建筑-结构设计要点解析 原则3
键槽构造
1 1
2 1
2
2
3t≤w≤10t 3t≤w≤10t
1
t≥30
1-1
键槽贯通面
≥50
2
t≥30 2-2
键槽不贯通截面
装配式建筑-结构设计要点解析 原则3
露骨料粗糙面
装配式建筑-结构设计要点解析 原则3
装配式建筑-结构设计要点解析 原则4
受力钢筋之间力的传递
△ 造价高于现浇结构
装配式建筑-结构设计要点解析
2019/12/26
节点区现浇
节点区预制
日本典型的 连接的梁柱节点
装配式建筑-结构设计要点解析
重点使用领域和特点： △对混凝土质量有较高的要求时，
需要使用高强、高性能混凝土如C80～C150的混凝土 △需要使用无污染的混凝土时 △建筑设计使用年限100年以上时
装配式建筑-结构体系
双面叠合剪力墙体系的特点
优点：
➢ 建筑工业化程度较高，竖向钢筋连接费用较低， ➢平板式构件易工厂化生产 不足： ➢预制率25~30% ➢ 平板式剪力墙对建筑房型布置限制较大
装配式建筑-结构体系
带PCF的预制剪力墙体系
装配式建筑-结构体系
夹心保温剪力墙体系
装配式建筑-结构体系 装配式建筑结构体系-从连接的角度分类
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系
装配式建筑-结构体系 装配式混凝土结构
现浇
外挂外墙(内浇外挂)
装配整体式框架
主体竖向构 件进行区分
全部或部分预制 装配整体式框架-剪力墙
叠合现浇
装配整体式剪力墙 单面叠合剪力墙（PCF）
预制剪力墙 带PCF的预制剪力墙 夹心保温预制剪力墙
安装阶段装配式建筑结构设计要点解析2抗震设防三水准两阶段装配式建筑结构设计要点解析2抗震设防三水准两阶段装配式建筑结构设计要点解析3抗震结构的延性和抗震等级装配式建筑结构设计要点解析3抗震结构的延性和抗震等级装配式建筑结构设计要点解析3抗震结构的延性和抗震等级装配式建筑结构设计要点解析3抗震结构的延性和抗震等级装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析4钢筋混凝土框架结构装配式建筑结构设计要点解析5钢筋混凝土剪力墙结构装配式建筑结构设计要点解析5钢筋混凝土剪力墙结构装配式建筑结构设计要点解析5钢筋混凝土剪力墙结构装配式建筑结构设计要点解析5钢筋混凝土剪力墙结构装配式建筑结构设计要点解析5钢筋混凝土剪力墙结构按照国家抗震和高层建筑规范的要求高层建筑以剪力墙和框架剪力墙结构为主框架结构的使用高度和层间位移角控制较严
1 短暂设计状况 2 结构的概念设计 3 结构的计算设计 4 预制构件的连接设计
装配式建筑-结构设计要点解析
一、欧美日主要的结构体系
欧美主要的结构体系 日本主要的结构体系
△ 框架结构：节点铰接 节点刚接
△ ห้องสมุดไป่ตู้力墙结构 △ 框架剪力墙
△ 框架核心筒结构（主要用于高层）
△ 盒子结构
△ 框架结构：节点刚接 △ 剪力墙结构 △ 框架剪力墙
装配式建筑-结构设计要点解析 原则2.1
装配式建筑-结构设计要点解析 原则2.1
装配式建筑-结构设计要点解析 原则2.1
预制墙体竖向分布钢筋，直径14
装配式建筑-结构设计要点解析
原则2.2
●装配整体式框架结构 柱：预制或现浇均可 梁：叠合梁 梁柱节点部位后浇混凝土： 梁柱连接部位 主次梁连接部位 叠合梁的对接部位
现浇混凝土难以实现的，而预制构件由于在工厂生产， 经过蒸汽养护，易于实现高品质。
装配式建筑-结构设计要点解析
欧洲的国情
结构的主要技术要求
△仅部分地区是地震区
△主要应用于：
5层及5层以下的低层、多层公共 建筑，如：停车场、超市、仓 储用房等。
△强大的运输能力，可达150～350 公里，用火车和海运时，最大 的经济距离可达2000公里。
中，用于连结框架结构中的预制混凝土柱。
装配式建筑-结构设计要点解析
装配式建筑-结构设计要点解析
全灌浆套筒接头
半灌浆套筒接头
装配式建筑-结构设计要点解析
受力钢筋的连接技术是我们的生命
为什麽主要推荐套筒灌浆技术
●在国外有大量的试验研究的成果，有成熟的基础理论研 究和工作机理分析的基础
●有四十多年大量的、在高烈度地震区的高层建筑中的、 成功的运用的工程案例和经验
装配式建筑-结构设计要点解析
日本的国情
结构的主要技术要求
△地震频发地区
△预制构件之间的连接以刚接为主的框架
△高烈度地震区，设防烈度8.5级 △节点以湿式连接为主
△主要应用于： 高层、超高层集合住宅
仓储、超市等多层框架
△强调预制和现浇相结合 △ 60米以上建筑为超高层，必须结合隔震减震技术 △预制构件受力钢筋的连接主要采用灌浆套筒
接的钢筋，并灌注水泥基灌浆料而实现的钢筋搭接连接方式。浆锚搭接连接是一种将 需搭接的钢筋拉开一定距离的搭接方式。这种搭接技术在欧洲有多年的应用历史，也 被称之为间接搭接或间接锚固。 螺旋箍筋约束的孔道中搭接的技术，称为钢筋约束浆锚搭接连接。
焊接、绑扎搭接 5、节点设计实现强接缝，弱构件的原则 期望的效果：
使装配式混凝土结构具有与现浇混凝土结构基本等同的整体性能、稳定性能、抗震性能和耐久性 能！
装配式建筑-结构设计要点解析 原则1
装配式建筑-结构设计要点解析
装配式建筑-结构设计要点解析 装配式整体式
装配式建筑-结构设计要点解析
装配式整体剪力墙结构
装配整体式结构中，节点及接缝处的纵向钢筋连接宜根据接 头受力、施工工艺等要求选用：
套筒灌浆连接 浆锚搭接连接 机械连接 焊接连接 绑扎搭接连接 等连接方式
装配式建筑-结构设计要点解析
钢筋连接技术之一 —— 钢筋套筒灌浆连接
● 美国结构工程师，Yee博士 ● 在1970年研发了现在为大家熟知的NMB连结套筒，并获得专利。 ●第一个使用的工程是在檀香山（火奴鲁鲁）的一个38层的Ala Moana 旅馆建筑
装配式建筑-结构设计要点解析
2、抗震设防三水准两阶段
装配式建筑-结构设计要点解析
2、抗震设防三水准两阶段
装配式建筑-结构设计要点解析
3、抗震结构的延性和抗震等级
装配式建筑-结构设计要点解析
3、抗震结构的延性和抗震等级
装配式建筑-结构设计要点解析
3、抗震结构的延性和抗震等级
装配式建筑-结构设计要点解析
筋 的连接 6.许多建筑底部有裙房 7.底部与标准层平面和竖向高度不同，不利于标准化
装配式建筑-结构设计要点解析
原则2.1
6.3.1 在各种设计状况下，装配整体式结构可采用与现浇混凝土结构相同的方 法进行结构分析。当同一层内既有预制又有现浇抗侧力构件时，地震设计状况 下宜对现浇抗侧力构件在地震作用下的弯矩和剪力进行适当放大。
装配式建筑-结构设计要点解析
原则2.1
●高层装配整体式结构中： 1 宜设置地下室，地下室宜采用现浇混凝土； 2 剪力墙结构底部加强部位的剪力墙宜采用现浇混凝土； 3 框架结构首层柱宜采用现浇混凝土，顶层宜采用现浇楼盖结构。
● 带转换层的装配式整体式结构中： 1当采用部分框支剪力墙结构时，底部框支层不宜超过2层，且框支层及 相邻上一层应采用现浇结构； 2 部分框支剪力墙以外的结构中，转换梁、转换柱宜现浇
●装配式整体式剪力墙结构 相邻预制剪力墙连接的边缘构件部位 预制剪力墙顶部设置封闭的后浇钢筋混凝土圈梁 各层楼面位置设置连续的水平后浇带
装配式建筑-结构设计要点解析 原则3
预制构件与后浇混凝土、灌浆料、座浆材料的结合面应设置粗糙面、键槽。
装配式建筑-结构设计要点解析 原则3
预制构件与后浇混凝土、灌浆料、座浆材料的结合面应设置粗糙面、键槽。
装配式建筑-结构体系 世构体系——预制预应力框架结构
世构体系的装配式框架结构采用了预应力技术，可以节省梁柱的钢筋混凝土用量，适合于公建 （学校、医院、商场等）项目应用，具有较好的经济性。
装配式建筑-结构体系
单面叠合剪力墙体系，又称PCF体系，预制剪力墙板（PCF板） 在工厂制作、养护，达到强度后运抵施工现场，安装就位后 和现浇部分整浇形成叠合剪力墙，一般外围为叠合剪力墙， 内部布置为一般剪力墙。