PC 构件深化、构件之间连接节点做法等与相应装配式结构体系密切相关。本节列举目前常见的几种装配式结构体系:装配整体式混凝土剪力墙结构体系、装配整体式混凝土框架结构体系、装配整体式混凝土空腔结构体系(SPCS 体系)、竖向分布筋不连接剪力墙结构体系、装配整体式叠合剪力墙结构体系、螺旋箍筋约束波纹管浆锚连接剪力墙体系、EMC 预制空心叠合剪力墙结构体系、EVE 装配式空心板剪力墙结构体系、纵肋叠合剪力墙体系、NPC 装配整体式剪力墙结构体系
1、装配整体式混凝土剪力墙结构体系
(1)结构体系介绍
装配整体式混凝土剪力墙结构体系(简称装配整体式剪力墙结构)是指全部或部分剪力墙采用预制墙体,并与叠合楼板、楼梯及阳台等混凝土预制构件,通过节点部位的后浇混凝土形成的能够可靠传力,并满足承载力和变形要求的剪力墙结构。装配整体式剪力墙结构是近年来我国装配式住宅建筑中应用最多、发展最快的结构体系,主要适用于抗震设防烈度为 6~8 度区的多、高层住宅建筑。其特点是全部或部分剪力墙大面预制,边缘构件现浇,剪力墙竖向钢筋采用套筒灌浆连接,楼板多采用叠合板。如图 2.2.1 所示。
(2)节点连接技术
目前装配整体式剪力墙结构墙体连接节点主要包括预制剪力墙、预制填充墙、叠合板、预制楼梯等连接节点。叠合板之间主要采用底筋搭接方式连接;叠合板预制底板与现浇层之间主要利用粗糙面与桁架筋以及新老混凝土咬合作用连接成结构受力整体。剪力墙则主要为边缘构件现浇,剪力墙竖向分布筋采取灌浆套筒连接(图 2.2.2)或浆锚搭接(图 2.2.3)。
1—灌浆套筒(图 2.3 中 1 为波纹管);2—水平分布钢筋加密区域(阴影区域); 3—竖向钢筋;4—水平分布钢筋
(3)结构体系优点
①混凝土浇捣量少:竖向墙体除暗柱外全部预制,混凝土浇捣量较少;②竖向构件受钢筋约束,不容易偏位:竖向构件预留孔插入钢筋头后,活动空间基本可控;③复杂构件可预制:包括阳台、飘窗等构件均可预制;④外饰面可一次预制成型:外饰面线条可通过模具一次预制成型,不需要 EPS线条施工;⑤目前技术成熟,行业认可度高,规范成熟,应用广泛,工人熟练度较高。
(4)结构体系难点:
①构件重量太大:在塔吊选型时,往往因为 PC 构件重量太大不得不加大塔吊型号,从而造成成本增加;
②灌浆质量得不到保证:灌浆不容易灌密实,导致竖向构件连接不紧密,造成渗漏、结构隐患等风险;
③暗柱节点工效低:由于节点作业面小、竖向构件外伸的钢筋等原因,造成暗柱钢筋绑扎及模板加固效率低下,占用工期时间久;
④建造成本高:由于构件成本高、节点工效慢、构件安装费用高等原因,造成装配式混凝土建筑的建造成本显著高于现浇混凝土建筑。
2、装配整体式混凝土框架结构体系
(1)结构体系介绍
装配式整体式框架结构是指全部或部分框架梁、柱采用预制构件通过可靠的连接方式装配而成,连接节点处采用现场后浇混凝土、水泥基灌浆料等将构件连成整体的混凝土结构。常见的预制构件类型有:预制梁、预制柱、预制叠合板、预制楼梯。其中,预制柱常用的连接方式为灌浆套筒连接。如图 2.2.4 所示。
(2)节点连接技术
装配整体式框架主要包括框架节点后浇和框架节点预制两大类:前者的预制构件在梁柱节点处通过后浇混凝土连接,预制构件为一字形,如图 2.2.5;而后者的连接节点位于框架柱、框架梁中部,预制构件有十字形、T 形、一字形等并包含节点,如图 2.2.6。由于预制框架节点制作、运输、现场安装难度较大,现阶段工程较少采用。
装配整体式框架结构连接节点设计时,应合理确定梁和柱的截面尺寸以及钢筋的数量、间距及位置等,钢筋的锚固与连接应符合国家现行标准相关规定,并应考虑构件钢筋的碰撞问题以及构件的安装顺序,确保便于现场施工。装配整体式框架结构中,预制柱的纵向钢筋可采用套筒灌浆、机械冷挤压等连接方式。
当梁柱节点现浇时,叠合框架梁纵向受力钢筋应伸入后浇节点区锚固或连接,其下部的纵向受力钢筋也可伸至节点区外的后浇段内进行连接。当叠合框架梁采用对接连接时,梁下部纵向钢筋在后浇段内宜采用机械连接、套筒灌浆连接或焊接等连接形式连接。叠合框架梁的箍筋可采用整体封闭箍筋及组合封闭箍筋形式。
3、装配整体式混凝土空腔结构体系(SPCS 体系)
(1)结构体系介绍
SPCS 装配整体式钢筋焊接网叠合混凝土结构成套技术(简称:SPCS 装配式体系),钢筋网笼可实现一体成型,全部或部分抗侧力构件采用叠合剪力墙、叠合柱,以预制部分的钢筋混凝土结构承受施工荷载并以其作为混凝土浇筑模板,待现浇混凝土达到设计强度后,再由预制部分和现浇部分形成的整体叠合截面承受使用荷载。主要包括空腔预制墙和空腔预制柱技术。如图 2.2.7 所示。
(2)节点连接技术
SPCS 体系利用混凝土叠合原理,把竖向叠合构件、水平叠合构件、墙体边缘约束构件等通过现浇混凝土结合为整体,充分发挥了预制混凝土构件和现浇混凝土的各自优点,整体性能安全可靠,保证与现浇结构体系相同的抗震能力以及建筑保温、防水、隔音等性能,实现现浇混凝土与高精度预制构件的结合。预制构件间通过在空腔内设置搭接钢筋、空腔内现场浇筑混凝土的方式连接形成整体的叠合受力剪力墙,如图 2.2.8 所示。
SPCS 空腔墙板构件叶板间采用整体钢筋笼连接,与国内整体现浇剪力墙钢筋形态一致, 钢筋笼由梯子形水平钢筋网片与纵向钢筋组合而成,钢筋笼在叶板内整体锚固,对两侧叶板形成整体强拉接;预制墙板间水平及竖向连接钢筋均采用封闭的环状,并在水平连接钢筋端部增加竖向插筋,增强锚固作用,便于现场构件安装。
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