目前在我國大范圍推廣建造的裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)主要是采用疊合現(xiàn)澆方式進(jìn)行連接的裝配式整體式混凝土框架,主要構(gòu)件有預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制外掛墻板、預(yù)制內(nèi)墻隔板、預(yù)制樓板、預(yù)制陽臺(tái)板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制樓梯等。
裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)樓板與裝配式整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)一樣采用預(yù)制混凝土疊合板,預(yù)制陽臺(tái)板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制樓梯等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也與裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的構(gòu)件相似。
結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)
裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)主要有柱-柱連接、梁-柱連接、主-次梁連接節(jié)點(diǎn)。
1. 柱-柱連接
裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中,預(yù)制柱之間的連接往往關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的抗震性能和結(jié)構(gòu)抗倒塌能力,是框架結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的最后一道防線,及其重要。
預(yù)制柱之間的連接常采用灌漿套筒連接的方式實(shí)現(xiàn),灌漿套筒預(yù)埋與上部預(yù)制柱的底部,下部預(yù)制柱的鋼筋伸出樓板現(xiàn)澆層之上,預(yù)留長(zhǎng)度保證鋼筋在灌漿套筒內(nèi)的錨固長(zhǎng)度加上預(yù)制柱下拼縫的寬度。
套筒預(yù)埋于柱腳
現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),通過“定位鋼板”等裝置固定下部伸出鋼筋,使得下部伸出鋼筋與上部預(yù)制柱的套筒位置一一對(duì)應(yīng),如圖所示。
下部錨固鋼筋定位鋼板固定
待樓層現(xiàn)澆混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)完畢后,吊裝上部預(yù)制柱,下部鋼筋伸入上部預(yù)制柱的灌漿套筒內(nèi),預(yù)制柱經(jīng)過臨時(shí)調(diào)整和固定后,進(jìn)行灌漿作業(yè)。
預(yù)制柱可以制作成方柱或圓柱等多種形式,采用灌漿套筒的柱-柱連接均可以實(shí)現(xiàn)較好的連接效果,如圖所示。
方柱套筒連接
圓柱套筒連接
2.結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)
在裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)體系中,預(yù)制梁-柱連接節(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)性能如承載能力、結(jié)構(gòu)剛度、抗震性能等往往起到?jīng)Q定性的作用,同時(shí)深遠(yuǎn)影響著預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工可行性和建造方式,故而裝配式混凝土框架的結(jié)構(gòu)形式往往決定于預(yù)制梁-柱連接節(jié)點(diǎn)的形式。
預(yù)制梁-柱連接的形式多種多樣,目前我國普遍常用的連接主要是節(jié)點(diǎn)區(qū)現(xiàn)澆的“濕”連接形式。根據(jù)預(yù)制梁底部鋼筋連接方式不同,分為預(yù)制梁底筋錨固連接和附加鋼筋搭接連接。
前者連接中,預(yù)制梁底外伸的縱向鋼筋直接伸入節(jié)點(diǎn)核心區(qū)位置進(jìn)行錨固,這種節(jié)點(diǎn)必須有效保證下部縱筋的錨固性能,一般做法是將錨固鋼筋端部彎折形成彎鉤或者在鋼筋端部增設(shè)錨固端頭來保證錨固質(zhì)量和減少錨固長(zhǎng)度,如圖所示。
鋼筋錨固端板錨固連接
鋼筋彎鉤錨固連接
采用該連接的預(yù)制梁下部縱筋往往不伸入節(jié)點(diǎn)核心區(qū),而是通過伸入或者跨過節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的附加鋼筋與梁端伸出的鋼筋進(jìn)行搭接,再后澆混凝土形成整體結(jié)構(gòu)。
該連接形式最常見的做法是預(yù)制梁端部預(yù)留一小段U形薄壁鍵槽,梁底縱筋在鍵槽端部截?cái)啵郊愉摻钬灤┕?jié)點(diǎn)核心區(qū),并置于鍵槽內(nèi),如圖所示。
附加鋼筋搭接連接式梁-柱連接
3. 主-次梁連接
我國常規(guī)民用建筑結(jié)構(gòu)中,多采用主、次梁來支撐樓本及承受樓板荷載,故“等同現(xiàn)澆”的裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中也大量存在著預(yù)制主-次梁的連接。
預(yù)制次梁也采用疊合現(xiàn)澆形式,次梁上部受力縱向鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)綁扎到位后,與樓板上部鋼筋一同被澆筑于后澆層內(nèi)。
預(yù)制主-次梁連接節(jié)點(diǎn)常采用整澆式或者擱置式連接形式。多數(shù)整澆式預(yù)制主-次梁連接中,預(yù)制主梁中部預(yù)留現(xiàn)澆區(qū)段,底筋連續(xù),預(yù)制次梁底筋伸出端面,伸入預(yù)制主梁空缺區(qū)段內(nèi),再后澆混凝土形成整體連接,如圖所示。
主梁預(yù)留缺口連接
由于預(yù)制主梁中部預(yù)留缺口,增加預(yù)制和吊裝難度,故也可設(shè)置預(yù)制主梁不留缺口的整澆主-次梁連接。
該連接在主梁的連接位置處設(shè)置抗剪鋼板,同時(shí)預(yù)留與次梁下部鋼筋連接的短鋼筋,預(yù)制次梁吊裝到位后,下部伸出鋼筋與主梁的預(yù)留短鋼筋通過灌漿套筒進(jìn)行連接,如圖所示。
主梁無缺口連接
擱置式預(yù)制主-次梁連接則往往不連接下部次梁鋼筋,僅在次梁端部設(shè)置突出臺(tái)階或者“扁擔(dān)”鋼板,擱置于預(yù)制主梁預(yù)留的小型缺口上,如圖所示。
該連接滿足在預(yù)制次梁受剪承載力的情況下,形成了“鉸接”節(jié)點(diǎn),更加符合一般結(jié)構(gòu)計(jì)算假定。
突出臺(tái)階式擱置連接
“扁擔(dān)”鋼板式擱置連接
非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn)
裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中的墻構(gòu)件與主結(jié)構(gòu)的連接為非結(jié)構(gòu)性節(jié)點(diǎn),根據(jù)墻板的類型不同,主要有外掛墻板連接。
外掛墻板連接
墻板作為裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu),一般不作為結(jié)構(gòu)性構(gòu)件考慮,以減少外掛墻板對(duì)主結(jié)構(gòu)受力和變形的影響。從外掛墻板適應(yīng)主結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下變形的類型不同,可分為轉(zhuǎn)動(dòng)式、平動(dòng)式和固定式。
根據(jù)連接形式不同,又可分為點(diǎn)掛式、線掛式和點(diǎn)線結(jié)合式。
預(yù)制外掛墻板在合適位置處設(shè)置金屬制預(yù)埋件,僅依靠預(yù)埋金屬件通過螺栓或者焊接于主結(jié)構(gòu)相連,呈“點(diǎn)式”連接,如圖所示。
點(diǎn)掛式
這種連接方式允許外掛墻板在主結(jié)構(gòu)建造完成后進(jìn)行安裝施工,屬于“后掛法”,不影響主結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度,安裝較為靈活,但預(yù)埋金屬件往往突出樓板,影響了建筑使用。
采用線掛式連接的外掛墻板往往在上部預(yù)留伸出鋼筋,如圖所示。
線掛式墻板
安裝時(shí),預(yù)留鋼筋深入樓板或者框架梁的后澆區(qū)域,通過預(yù)留鋼筋和后澆混凝土實(shí)現(xiàn)外掛墻板與主結(jié)構(gòu)的“濕連接”,連接性能可靠,整體性較好,但需要與主結(jié)構(gòu)樓層同時(shí)安裝,施工步驟較為固定。
點(diǎn)掛式和線掛式相結(jié)合,即形成了點(diǎn)線結(jié)合的連接方式,如圖所示。
點(diǎn)線結(jié)合
采用該種形式連接的外掛墻板分布式地預(yù)留分布鋼筋,同時(shí)保留預(yù)埋金屬件;現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),主結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)位置處預(yù)留局部后澆區(qū),墻板首先通過預(yù)埋金屬件進(jìn)行固定,預(yù)留鋼筋伸入局部后澆區(qū),再對(duì)該區(qū)域澆筑混凝土,完成整體連接;該連接具有點(diǎn)掛式連接的“后安裝”特點(diǎn),同時(shí)局部“濕連接”保證了較好的整體性,但墻板安裝步驟略繁瑣。