混凝土框架结构计算理论比较成熟,布置灵活,容易满足不同的建筑功能需求,在多层、高层结构中应用较广。框架结构的构件比较容易实现规模化和标准化,连接节点较简单,种类较少,构件连接的可靠性容易得到保证。因此,相比较而言,装配式框架结构的等同现浇设计理念容易实现。
装配式框架结构的单个构件重量较小,吊装方便,对现场起重设备的起重量要求较低,可以根据具体情况确定预制方案。结合外墙板、内墙板、预制楼板或预制叠合楼板的应用,装配式框架结构可以实现较高的预制率,详见图2-2所示:
图2-2 装配式混凝土框架结构示意
目前,国内研究和应用的装配式混凝土框架结构,根据构件的预制率及连接形式,可以大致分为以下几种做法:
(1)竖向构件(框架柱)现浇,水平构件(梁、板、楼梯等)采用预制构件或预制叠合构件(图2-3a),这种构件预制及连接形式是早期装配式混凝土框架结构的常用做法。
(2)竖向构件及水平构件均采用预制,通过梁柱后浇节点区进行整体连接(图2-3b),这种构件预制及连接形式已纳入了《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ 1—2014)中,是目前装配式混凝土框架结构设计的常用做法。
(3)竖向构件及水平构件均采用预制,梁、柱内预埋型钢通过螺栓连接或焊接,并结合节点区后浇混凝土,形成整体结构(图2-3c)。
(4)采用钢支撑或耗能减震装置替代部分剪力墙,实现高层框架结构构件的全部预制装配化。这种装配式混凝土框架-钢支撑结构体系,提高了结构的抗震性能和装配式框架结构的适用高度。国内首次在南京万科上坊保障房项目中采用了装配式混凝土框架-钢支撑结构体系(图2-3d),该项目已在2012年12月通过竣工验收。该项目整体装配率为81.31%,是当时国内预制装配率最高的项目。(www.xing528.com)
(5)梁柱节点区域和周边部分构件整体预制,在梁柱构件应力较小处连接(图2-3e)。这种做法优点是将框架结构施工中最为复杂的节点部分在工厂预制,避免了节点区各个方向钢筋交叉避让的问题,但其对预制构件精度要求高,运输和吊装较为困难。
图2-3-1 常见装配式混凝土框架结构连接形式(a)(b)(c)
图2-3-2 常见装配式混凝土框架结构连接形式(d)(e)
上述各类装配式混凝土框架结构的外围护结构通常采用预制混凝土外挂墙板,梁、板为叠合构件,楼梯、空调板、女儿墙为预制构件。
日本以及我国台湾地区等地的装配式框架结构大量应用于包括居住建筑在内的高层、超高层民用建筑中,而我国装配式框架结构的适用高度较低,仅适用于多层、小高层建筑中(表2-1),其最大适用高度低于剪力墙结构或框架-剪力墙结构。因此,我国装配式混凝土框架结构主要应用于厂房、仓库、商场、停车场、办公楼、教学楼、医务楼、商务楼以及住宅等建筑,这些建筑一般要求开敞的大空间和相对灵活的室内布局,同时建筑总高度不高。
表2-1 装配式混凝土框架结构房屋的最大适用高度 (m)
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