装配式钢和混凝土组合框架结构体系在公建项目中的应用

装配式钢和混凝土组合框架结构体系在公建项目中的应用

摘要： 2016年李克强总理提出在建筑行业大力发展装配式建筑，装配式建筑在

我国蓬勃发展，提升工程效率、缩短施工工期、绿色节能环保、引导建筑行业良

性可持续发展等优点不断凸显，各类结构形式装配式建筑在建筑行业各个领域广

泛应用，目前装配式钢和混凝土组合框架结构体系在公共建筑项目中应用尚少，

本文就此种结构体系在公共建筑的具体应用作分析与阐述。

关键词：装配式建筑；组合框架结构体系；公共建筑

1导言

在装配式建筑在我国不断发展的环境下，不同结构形式装配式建筑在项目实

施过程中得到应用，其中装配式钢和混凝土组合框架结构体系作为一类重要结构

形式，在公共建筑领域应用频次较少，作为新型的装配式结构形式，并结合装配

式建筑建造模式的优势，在设计阶段和装配式施工阶段都起到了良好的示范作用。

本文所述装配式公共建筑项目位于深圳市坪山区，建筑功能为学校，总建筑

面积约10.2万平方米，含6栋6层教学楼、1栋14层宿舍楼，主要预制部位包括：预应力及非预应力叠合楼板、预制钢梁、预制楼梯、预制阳台、内墙等，预

制率分别为64.5%，装配率在80%以上。

3装配式钢和混凝土组合框架结构体系设计原理

3.1设计原理

（1）柱网布置

在平面布置上，教学楼轴网9000*9000mm，标准层轴距为9000mm，符合模

数协调的原则。建筑、结构、构配件及部品部件的优先尺寸系列根据1M的倍数

与M/2的组合确定，构件优先尺寸采用模数100、150、200mm。

（2）模块设计

教学楼普通教室及大部分专业教室形制单一，重复率高，形成标准模块。办

公功能纳入相同模块体系下，通过模块的组合，实现标准化设计。

（3）立面设计

通过模数协调，“少规格、多组合”，实现个性化、多样化。另外外围护采用ALC混凝土条板墙+双T混凝土叠合屋面板。混凝土预制挑板、阳台、预制女儿墙，立面遮阳构件等立面元素均采用标准化设计，在减少部品种类的前提下达到统一

多样的立面效果。

（4）主体结构设计

竖向构件为预制混凝土柱，均为工厂化生产。竖向构件中预制部品部件的应

用比例为100%。水平构件包括钢梁、预制楼梯、预制空调板、预制阳台板、叠

合楼板等，竖向构件中预制部品部件的应用比例为99.4%。

（5）关键节点设计

1）钢和混凝土结构体系节点设计

根据钢筋混凝土与钢构件的特性，钢筋混凝土结构承压性能强，钢构件抗拉

性能优良，本体系竖向构件承压采用钢筋混凝土预制柱，横向受拉构件采用预制

钢构件，充分发挥不同构件材料的优点。

2）梁柱节点

梁柱连接为栓焊连接，混凝土柱为工厂整体预制，工厂预埋柱头连接钢板，

现场通过螺栓和焊接与钢梁连接，节点如下图所示：

4.2施工要点

（1）预制构件进场验收

在预制构件经过工厂加工，运输到达现场后，现场管理人员利用游标卡尺，

卷尺，靠尺等工具，对各个预制构件的开孔位置及大小，尺寸大小，构件水平度

等图纸要求及预制构件验收进行验收，对进场的预制构件进行验收。

（2）预制构件安装准备

1）预制构件在装车时，必须按照现场吊装顺序进行装车

2）在预制构件吊装前，根据预制构件种类及大小，选择不同形式的吊具并安装就位

3）预制柱吊装前，将预留钢筋位置进行复核，并将控制线投放于预制柱上

4）吊装非预应力叠合板前，必须提前完成支撑体系

（3）预制柱安装

1）预制柱吊装流程为：测量放线→吊具安装→预制柱翻身→起吊→悬空钢筋

对位→就位→安装临时斜支撑

2）测量要点：按照定位轴线控制预制柱平面位置，并在柱下设置七字码调节控制预制柱垂直度。

3）预制柱起吊要点：预制柱存在四个吊点，吊点位于柱顶，称正方形布置，柱顶预留钢筋长度达400长,绑扎吊爪时注意各吊索不能缠绕。

4）预制柱翻身要点：预制柱起吊至吊至垂直这个过程塔吊吊钩起吊需缓慢，为避免柱底产生碰撞损坏，需在柱底设置橡胶垫，起吊时密切注意吊索不能拉弯

预留钢筋

5）预制柱悬空钢筋对位要点：预制柱吊装至定位位置上方500mm时，塔吊

悬停，在柱子下方两脚放置平面镜用于辅助对孔，对孔完成后柱身根据柱底定位

线及300mm检查线进行微调，吊钩缓慢下放对孔就位。

6）预制柱安装临时斜支撑：柱垂直度通过临时斜撑进行调整和临时固定，待柱底钢筋孔灌浆达到强度后拆除。

（4）预制钢梁安装

1）预制钢梁安装流程：测量放线→安装钢梁托板及连接板→安装钢梁→高强

螺栓紧固→焊接

2）钢梁托板安装要点：托板安装时，复核托板垂直度，并在安装托板前，检查托板尺寸及孔位位置，保证托板安装无偏差

3）钢梁连接板安装要点：L型夹板一侧采用高强螺栓固定于柱顶预埋螺栓上，另一侧与钢梁腹板相连，位置可通过钢梁开出的椭圆形孔进行微调。

4）高强螺栓紧固要点：采用高强螺栓电动扳手对高强螺栓进行紧固，有个别无法使用电动扳手的部位需用手动扳手进行紧固，达到力矩后，对外漏的螺杆进

行割除。

5）钢梁焊接要点：对钢梁上翼缘板的二级熔透焊及下翼缘板的三级角焊缝进行焊接，注意先进行二级熔透焊的焊接，焊接完成后需进行探伤检测。

（5）预制柱灌浆套筒灌浆

1）预制柱灌浆流程：预制柱及预制钢梁轴线复核→封仓→制作灌浆料→灌浆

料检测→灌浆→浆料清理

2）封仓要点：轴线复核之后，利用专用的封仓卡具对预制柱四周底部进行封仓，封仓座浆料需要达到设计强度

3）制作灌浆料要点：灌浆料制作严格按照配合比设计，先称量灌浆料，后加水均匀搅拌，灌浆料搅拌时间和搅拌后静置时间，需按照国家规范要求

4）灌浆料检测要点：灌浆料制作完成后，立即制作同条件养护试块，并进行浆料流动度检测，达标后才可灌浆

5）灌浆要点：检测合格的灌浆料，利用专用注浆机，插入预制柱下部注浆孔进行注浆，待浆料呈柱状从出浆孔流出时，用橡胶塞对出浆孔逐一封堵。

（6）叠合板安装

1）叠合板安装流程：测量放线→支撑架搭设（预应力叠合板不设置支撑架）→吊具安装→起吊调平→相关构件钢筋对位→调整完成

2）测量放线要点：测量放线时先辨识钢筋位置关系，然后进行标高和控制线测量

3）吊装要点：叠合板起吊前检查四个吊点连接情况，在起吊离地面或车辆

20~-30cm时，复核构件水平度，方便叠合板落位时钢筋对位。

（7）预制阳台、预制楼梯安装

1）预制阳台、预制楼梯安装流程：测量放线→支撑架搭设（预制楼梯不搭设）→吊具安装→预制楼梯角度调整（预制阳台无需此步）→构件吊装→构件落位

2）预制阳台吊装要点：预制阳台吊装前，按照阳台标高位置，调整支撑架标高，在阳台下落至指定位置上方500mm时，辨识钢筋位置关系、边线和控制线

位置，缓慢下落精确调整就位。

3）预制楼梯吊装要点：预制楼梯在下落于指定位置上方500mm时，使用吊

具调整预制楼梯在空中的角度及姿态，调整完毕后，利用引导绳调整就位，在安

装完成后，及时用专用灌浆料对楼梯连接部位进行封堵。

（8）节点、叠合板板面层现浇

1）一个标准层预制构件安装完毕后，仔细检查节点部位钢筋连接情况，完成节点部位封模，并完成叠合层板面钢筋绑扎。

2）进行构件节点部位及叠合板、预制阳台等结构面层混凝土浇筑。

3）待混凝土强度达到规范要求后，按照上述工序进行上层结构安装，依次逐层施工，直至完成整个单体建筑框架结构施工。

6装配式钢和混凝土组合框架结构体系效益

6.1工期效益

在项目实施阶段，设计、招采、施工采用一体化，并在施工现场合理安排装

配式吊装及各专业穿插施工，大幅提高工期效益。

6.2质量及安全效益

预制构件由工厂大型生产线严格按照图纸及规范要求生产，高质量养护，预

制构件到达现场后，按照规范和施工工艺安装，成品质量远高于现浇混凝土施工。

本结构体系，结构形式简单，施工安全管理难度低，因叠合板直接充当模板，免去水平结构支模体系，减少现场施工危险源，利于现场安全管理。

6.3经济效益

装配式施工模式，现场劳动力数量少，劳务支出费用少，并配合ALC墙板、

发泡陶瓷板及轻质空心隔墙板的应用，加快了施工进度，形成了明显的经济效益。

6.4环境及社会效益

装配式预制构件在工厂标准化生产，避免了施工现场的大面积湿作业施工，