装配式建筑用预制混凝土构件生产与应用

根据《混凝土结构设计规范》，有关装配式混凝土结构的定义如下：

（1）装配式混凝土结构：由预制混凝土构件或部件装配、连接而成的混凝土结构。

（2）装配整体式混凝土结构：由预制混凝土构件或部件通过钢筋、连接件或施加预应力加以连接，并在连接部位浇筑混凝土而形成整体受力的混凝土结构。

（3）叠合构件：由预制混凝土构件（或既有混凝土结构构件）和后浇混凝土组成，以两阶段成型的整体受力结构构件。

根据《工程结构设计基本术语标准》，相关概念定义如下。

1.房屋建筑结构相关概念

（1）结构：能承受和传递作用并具有适当刚度的由各连接部件组合而成的整体，俗称承重骨架。

（2）结构构件：结构在物理上可以区分出的部分，如柱、梁、板、基础桩等。

（3）部件：结构中由若干构件组成的具有一定功能的组合件，如楼梯、阳台、屋盖等。

（4）组合结构：同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制成的结构，如钢与混凝土组合结构由型钢（或钢管、钢板）与钢筋混凝土组合形成的结构构件制成。

（5）混合结构：由不同材料的构件或部件混合组成的结构，如由钢框架与钢筋混凝土核心筒体组成并共同承受水平和竖向作用的结构。

（6）结构体系：结构中所有承重构件及其共同工作的方式，如平面结构、空间结构、杆系结构、板系结构、抗侧力墙体结构等。

（7）建筑结构：组成工业与民用建筑包括基础在内的承重体系，是房屋建筑结构的简称。

（8）墙板结构：由竖向构件为墙板、水平构件为楼板和屋面板所组成的房屋建筑结构。

（9）板柱结构：由水平构件为板和竖向构件为柱所组成的房屋建筑结构。

（10）框架结构：由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。

（11）剪力墙结构：由剪力墙组成的能承受竖向和水平作用的结构。

（12）框架-剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

（13）板柱-剪力墙结构：由无梁楼板和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

（14）框架-支撑结构：由框架和支撑共同承受竖向和水平作用的结构。

（15）冷弯轻钢结构：采用冷弯薄壁型钢构件组成的低层房屋结构体系，其中以轻钢墙柱、底梁、顶梁、拉条组成墙体框架，以轻钢搁栅、檩条作为楼盖、屋盖等承重构件。

（16）拱结构：由拱作为承重体系的结构。

（17）折板结构：由多块条形或其他外形的平板组合而成的具有承重、围护功能的薄壁空间结构。

（18）壳体结构：由各种形状的曲面板与梁、拱、桁架等边缘构件组成的大跨度覆盖或围护的空间结构。

（19）空间网格结构：网架结构和网壳结构等空间结构的统称。

（20）网架结构：由多根杆件按一定网格形式通过节点连接而成的大跨度覆盖的空间结构，主要承受整体弯曲内力。

（21）网壳结构：按一定规律布置的杆件通过节点连接而成的曲面空间杆系或梁系结构，主要承受整体薄膜内力。

（22）立体桁架结构：由上弦杆、腹杆与下弦杆构成的剖面为三角形或四边形的格构式桁架结构。

（23）索结构：由拉索作为主要承重构件而形成的预应力结构体系。

（24）膜结构：由膜材及其支承构件组成的建筑物或构筑物。

（25）充气结构：在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空气后而形成房屋的结构。分气承式和气管式两种结构形式。

（26）筒体结构：由竖向筒体为主组成能承受竖向和水平作用的高层建筑结构。筒体分为剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。

（27）框架-筒体结构：由中央薄壁筒与外围的一般框架组成的高层建筑结构。

（28）单框筒结构：由外围密柱筒与内部一般框架组成的高层建筑结构。

（29）框架-核心筒结构：由核心筒与外围的稀柱框架组成的筒体结构。

（30）筒中筒结构：由核心筒与外围框筒组成的筒体结构。

（31）成束筒结构：由若干并列筒体组成的高层建筑结构。

（32）悬挂结构：将楼（屋）盖荷载通过吊杆传递到竖向承重体系的建筑结构。

（33）连体结构：除裙楼以外，两个或两个以上塔楼之间带有连接体的结构。

（34）高耸结构：高度大、水平横向剖面相对小，并以水平荷载控制设计的结构。分自立式（塔式）结构和拉线式（桅式）结构两大类。

2.房屋建筑结构构件和部件相关概念

（1）梁：由支座支承的直线或曲线形构件，主要承受各种作用产生的弯矩和剪力，有时也承受扭矩。

（2）拱：由支座支承的曲线或折线形构件，主要承受各种作用产生的轴向压力，有时也承受弯矩、剪力或扭矩。

（3）板：由支座支承的平面尺寸大而厚度相对较小的平面构件，主要承受各种作用产生的弯矩和剪力。

（4）壳：一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力，有时也承受弯矩、剪力或扭矩。

（5）柱：竖向直线构件，主要承受各种作用产生的轴向压力，有时也承受弯矩、剪力或扭矩。

（6）墙：竖向平面或曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力，有时也承受中面外的弯矩和剪力。

（7）桁架：由若干杆件构成的一种平面或空间的格架式结构或构件，各杆件主要承受各种作用产生的轴向力，有时也承受节点弯矩和剪力。

（8）叠合梁：截面由同一材料若干部分重叠而成为整体的梁。

（9）桩：沉入、打入或浇筑于地基中的柱状承载构件，如木桩、钢桩、混凝土桩等。

（10）屋盖：在房屋顶部，用以承受各种屋面作用的屋面板、檩条、屋面梁或屋架及支撑系统组成的部件，或以拱、网架、薄壳和悬索等大跨度空间构件与支撑边缘构件所组成的部件的总称。分平屋盖、坡屋盖、拱形屋盖等。

（11）屋面板：直接承受屋面荷载的板。

（12）屋面檩条：将屋面板承受的荷载传递到屋面梁、屋架或承重墙上的梁式构件。

（13）屋面梁：将屋盖荷载传递到墙、柱、托架或托梁上的梁。

（14）屋架：将屋盖荷载传递到墙、柱、托架或托梁上的桁架式构件。如三角形屋架、梯形屋架、多边形屋架、拱形屋架、空腹屋架等。

（15）屋盖支撑系统：保证屋盖整体稳定并传递纵横向水平力而在屋架间设置的各种连系杆件的总称。如横向水平支撑、纵向水平支撑、竖向支撑、系杆等。

（16）网架：由上弦杆、下弦杆和腹杆组成的主要承受整体弯曲内力的大跨度空间构件或部件。

（17）网壳：由上弦杆、下弦杆和腹杆组成或由梁构成，主要承受整体薄膜内力的大跨度空间构件或部件。

（18）立体桁架：由上弦杆、腹杆和下弦杆构成的剖面为三角形或四边形的格构式桁架构件或部件。

（19）悬索：由柔性拉索与边缘构件组成的大跨度空间构件或部件。

（20）薄壳：由曲面形薄板与边缘构件组成的大跨度空间构件或部件。按中面形状分球壳、圆柱壳、双曲面壳、圆锥壳、扁壳和旋转壳等。

（21）楼盖：在房屋楼层间用以承受各种楼面作用的楼板、次梁和主梁等所组成的部件总称。

（22）楼板：直接承受楼面荷载的板。(www.xing528.com)

（23）次梁：将楼面荷载传递到主梁上的梁。

（24）主梁：将楼盖荷载传递到柱、墙上的梁。

（25）过梁：设置在门窗或孔洞顶部，用以传递其上部荷载的梁。

（26）承重墙：直接承受外加作用和自重的墙体。

（27）结构墙：主要承受侧向力或地震作用，并保持结构整体稳定的承重墙，又称剪力墙、抗震墙等。

（28）非承重墙：主要起围挡或分割空间作用，不承受自重以外的竖向荷载，结构设计不作为受力构件考虑的墙体，也称自承重墙。

（29）抗风柱：为承受风荷载而在房屋山墙处设置的柱。

（30）楼梯：由包括踏步板、栏杆的梯段和平台组成的沟通上、下不同楼面的斜向部件。分板式楼梯、梁式楼梯、悬挑楼梯和螺旋楼梯等。

（31）组合构件：由两种或两种以上材料组合而成的整体受力构件。如钢管混凝土构件。

（32）组合屋架：用钢材作拉杆并以木材或钢筋混凝土作压杆组成的屋架。

（33）压型钢板楼板：在压型钢板上浇筑混凝土组成的楼板。

（34）组合楼盖：用钢筋混凝土楼板或压型钢板楼板与型钢梁或板件组合的型钢梁组成的楼盖。

3.钢筋混凝土构件中的钢筋

钢筋混凝土构件中的钢筋按其作用分为受力筋、架立筋、箍筋、分布筋、构造筋等。

（1）梁中的钢筋

梁中的钢筋有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋、架立筋等，如图1.1所示。

图1.1　钢筋混凝土梁的配筋

纵向受力钢筋应配置在梁的受拉区，其主要作用是承受由梁中弯矩产生的拉力。梁上部纵筋净距不小于30 mm和1.5d；梁下部纵筋净距不小于25 mm和d；各层钢筋净距不小于25 mm和d（d为钢筋直径）。

弯起钢筋是由纵向受力钢筋弯起而成，其作用是：弯起段承受弯矩和剪力产生的主拉应力，跨中水平段承受弯矩产生的拉力，弯起后的水平段承受支座处的负弯矩。弯起钢筋的弯起角度为45°（梁高小于800 mm）或60°（梁高大于800 mm）。

箍筋一般垂直于纵向受力钢筋，其作用是承受由梁中剪力和弯矩产生的主拉应力，防止斜截面破坏。此外，箍筋通过绑扎和焊接将其他钢筋连结在一起，形成钢筋骨架。箍筋分为开口、闭口两种形式，箍筋的肢数有单肢、双肢、四肢，如图1.2所示。

图1.2　箍筋的形式和肢数

架立筋设置在梁的受压区外缘两侧、平行于纵向受力钢筋，其作用是：固定箍筋的位置，形成钢筋骨架，承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力，防止开裂。

当梁的腹板高度hw≥450 mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，其作用是防止因温度变化和混凝土收缩等原因造成梁侧中部开裂。每侧纵向构造钢筋的间距不宜大于200 mm，如图1.3所示。

图1.3　侧面构造钢筋（单位：mm）

图1.4　钢筋混凝土板的配筋

（2）板中的钢筋

板中通常配置受力钢筋和分布钢筋，如图1.4所示。

板中受力钢筋沿板的跨度方向布置在受拉区，承担由弯矩产生的拉力。板中受力钢筋的间距不应大于200 mm（板厚h≤150 mm）、250 mm和1.5h（板厚h＞150 mm），也不宜小于70 mm；当板中受力钢筋需要弯起时，其弯起角不宜小于30°。

板中分布钢筋布置在受力钢筋的内侧，与受力钢筋垂直，交点处用细铁丝绑扎或焊接，形成钢筋网片。分布钢筋的作用是固定受力钢筋的位置，抵抗因温度变化和混凝土收缩产生的拉应力，将板上的荷载有效地传到受力钢筋上。板中分布钢筋的间距不应大于250 mm。

（3）柱中的钢筋

柱中的钢筋有纵向受力钢筋和箍筋，如图1.5所示。

图1.5　钢筋混凝土柱的配筋

轴心受压柱内的受力钢筋，其作用是与混凝土共同承担压应力；偏心受压柱内的受力钢筋，其作用是承担压应力、由偏心荷载引起的拉应力。箍筋的作用是保证柱内受力钢筋的位置正确、防止受力钢筋被压弯。

矩形截面柱的纵向受力钢筋数量不应少于4根，圆形截面柱的纵向受力钢筋数量不宜少于8根、不应少于6根。纵向受力钢筋的净距不应小于50 mm、不宜大于300 mm。

柱中的箍筋应采用封闭式，箍筋间距不应大于400 mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d（d为纵筋最小直径）。当柱截面短边尺寸大于400 mm且各边纵向钢筋多于3根时，或柱截面短边尺寸不大于400 mm但各边纵向钢筋多于4根时，应设置复合箍筋，如图1.6所示。柱内纵向钢筋搭接长度范围内，箍筋间距应按规范规定适当加密。

图1.6　钢筋混凝土柱中的复合箍筋（单位：mm）

图1.7　钢筋混凝土墙的配筋

（4）墙中的钢筋

钢筋混凝土墙体内，可根据计算要求配置单层或双层钢筋网片，钢筋网片主要由竖向钢筋和横向钢筋组成，在双层钢筋网片之间通常还设置撑筋，如图1.7所示。

竖向受力钢筋主要承受水平荷载对墙体产生的拉应力；横向受力钢筋的作用是固定竖向受力钢筋的位置，并承担一定的剪力。

（5）预应力混凝土构件中的预应力钢筋

先张法预应力混凝土构件的生产，是在浇筑混凝土之前张拉预应力钢筋，待混凝土具有一定强度后放松钢筋，使混凝土受到预压力。如图1.8所示。

图1.8　先张法预应力混凝土构件的生产工艺

后张法预应力混凝土构件的生产，是在已成型并具有一定强度的混凝土构件上张拉预应力钢筋并锚固住钢筋，使混凝土受到预压力。如图1.9所示。

图1.9　后张法预应力混凝土构件的生产工艺

先张法预应力钢筋间净距不应小于其公称直径的1.5倍，且不应小于15 mm（热处理钢筋及钢丝）或20 mm（三股钢绞线）或25 mm（七股钢绞线）。

后张法预应力构件，孔道间的水平净距不宜小于50 mm，孔道至构件边缘的净距不宜小于30 mm且不小于0.5D（D为孔道外径）。在构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，其孔距不宜大于12 m。

预应力构件端部加强措施如图1.10所示。

图1.10　预应力构件端部加强措施

①对单根预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于150 mm且不少于4圈的螺旋筋；当有可靠经验时，亦可利用支座垫板上的插筋代替螺旋筋，但插筋数量不应少于4根，其长度不宜小于120 mm。

②对采用预应力钢丝的薄板，在板端100 mm范围内应适当加密横向钢筋。

③对分散布置的多根预应力钢筋，在构件端部10d（d为预应力钢筋的公称直径）范围内应设置3～5片钢筋网，与预应力钢筋垂直。