装配式混凝土框架结构设计要点

装配式混凝土框架结构的设计要点主要包括预制柱的连接、梁柱的连接、主次梁的连接、预制板与梁的连接、预制板与预制板的连接及其他连接等。

1）预制柱的连接

（1）预制柱的结合面

预制柱的底部应设置键槽且宜设置粗糙面（图2-11）。键槽应均匀布置，键槽深度不宜小于30 mm，键槽端部斜面倾角不宜大于30°。柱顶应设置粗糙面，粗糙面的面积不宜小于结合面的80%，预制柱端的粗糙面凹凸深度不应小于6 mm。

图2-11　预制柱底部键槽

（2）预制柱的钢筋连接与锚固

预制柱纵向钢筋宜采用套筒灌浆连接。套筒灌浆连接技术成熟，是装配式混凝土框架结构的关键、核心的技术之一，详见图2-12所示：

图2-12　预制柱套筒灌浆连接

套筒灌浆连接接头要求灌浆料有较高的抗压强度，套筒具有较大的刚度和较小的变形能力。根据行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》（JGJ 355—2015）的有关规定，套筒主要有全灌浆套筒和半灌浆套筒两种。全灌浆套筒的两端均采用套筒灌浆连接，半灌浆套筒的一端采用套筒灌浆连接，另一端采用机械连接。其中，套筒灌浆连接端用于钢筋锚固的深度（L0）不宜小于8倍钢筋直径的要求，详见图2-13所示。

为便于预制柱纵向受力钢筋的连接及节点区钢筋的布置，应采用较大直径钢筋及较大的柱截面，以减少钢筋根数，增大钢筋间距。预制柱的纵向受力钢筋直径不宜小于20 mm，矩形柱截面宽度或圆柱直径不宜小于400 mm，且不宜小于同方向框架梁宽的1.5倍。

当预制柱纵向受力钢筋在柱底采用套筒灌浆连接时，套筒连接区域柱截面刚度及承载力较大，柱的塑性铰可能会上移到套筒连接区域以上。因此，至少在套筒连接区域以上500 mm高度范围内将柱箍筋加密，套筒上端第一道箍筋距离套筒顶部不应大于50 mm，详见图2-14所示。

图2-13　灌浆套筒

图2-14　钢筋采用套筒灌浆连接时柱底箍筋加密区域构造
1—预制柱；2—半套筒灌浆连接接头；
3—箍筋加密区（阴影区域）；4—加密区箍筋

在预制柱叠合梁框架中，柱底接缝宜设置在楼面标高处，厚度取20 mm并采用灌浆料填实，详见图2-15所示。柱底接缝灌浆与套筒灌浆可同时进行，柱底键槽的形式应便于灌浆料填缝时气体的排出。后浇节点区混凝土上表面应设置粗糙面，增加与灌浆层的粘结力及摩擦系数，柱纵向受力钢筋应贯穿后浇节点区连接。

图2-15　预制柱底接缝构造
1—后浇节点区混凝土上表面粗糙面；2—接缝灌浆层；3—后浇区；4—柱纵向受力钢筋连接

2）梁柱的连接

在预制柱叠合梁框架节点中，梁钢筋在节点中锚固及连接的方式是决定施工可行性以及节点受力性能的关键。

设计时，应充分考虑到施工装配的可行性，合理确定梁、柱的截面尺寸，梁、柱构件应尽量采用较粗直径、较大间距的钢筋布置方式，避免梁柱钢筋在节点区内锚固时位置发生冲突。另外，当节点区的主梁钢筋较少时，有利于节点的装配施工，保证施工质量。

节点区施工时，应注意合理安排节点区箍筋，控制节点区钢筋的位置（图2-16）。

图2-16　梁柱节点区钢筋布置

采用预制柱及叠合梁的框架节点，梁纵向受力钢筋可伸入后浇节点区内锚固或连接，也伸至节点区外后浇段内连接。

（1）框架中间层中节点

在框架中间层的中节点，节点两侧的梁下部纵向受力钢筋宜锚固在后浇节点区内，也可采用机械连接或焊接的方式直接连接，梁的上部纵向受力钢筋应贯穿后浇节点区。对框架中间层端节点，当柱截面尺寸不满足梁纵向受力钢筋的直线锚固要求时，宜采用锚固板锚固，也可以采用90°弯折锚固，详见图2-17所示：

图2-17-1　预制柱及叠合梁框架中间层梁柱节点

图2-17-2　预制柱及叠合梁框架梁柱节点现场装配图

（2）框架顶层中节点

对于框架顶层的中节点，梁纵向受力钢筋的构造同框架中间层中节点。柱纵向受力钢筋宜采用直线锚固，当梁截面尺寸不满足直线锚固要求时，可采用锚固板锚固。对框架顶层端节点，梁下部纵向受力钢筋应锚固在后浇节点区内，且宜采用锚固板的锚固方式。梁、柱其他纵向受力钢筋的锚固应符合下列规定：

①柱宜伸出屋面并将柱纵向受力钢筋锚固在伸出段内，伸出段长度不宜小于500 mm，伸出段内箍筋间距不应大于5倍的柱纵向受力钢筋直径，且不应大于100 mm。柱纵向钢筋宜采用锚固板锚固，锚固长度不应小于40倍的纵向受力钢筋直径，梁上部纵向受力钢筋宜采用锚固板锚固，详见图2-18所示：

图2-18　预制柱及叠合梁框架中间层端节点构造
1—后浇区；2—梁下部纵向受力钢筋锚固板锚固；3—预制梁；4—柱延伸段

②柱外侧纵向受力钢筋也可与梁上部纵向受力钢筋在后浇节点区搭接，其构造要求应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）中的规定，柱内侧纵向受力钢筋宜采用锚固板锚固。

（3）预制柱叠合梁框架节点区

当柱截面较小，梁下部纵向钢筋在节点区内连接困难时，叠合梁下部纵向受力钢筋也可伸至节点区外的后浇段内连接。为保证梁端塑性铰区的性能，钢筋连接接头与节点区的距离不应小于1.5倍的框架梁截面有效高度，详见图2-19所示：

图2-19　梁纵向钢筋在节点区外的后浇段内连接
1—后浇区；2—预制梁；3—纵向受力钢筋连接

3）主次梁的连接

（1）后浇段连接

主梁与次梁可采用后浇段连接，在主梁上预留后浇段，混凝土断开而钢筋连续，以便穿过和锚固次梁钢筋。

次梁下部纵向钢筋伸入主梁后浇段内的长度不应小于12倍的纵向钢筋直径，次梁上部纵向钢筋应在主梁后浇段内锚固。当锚固直段长度小于la时，可采用弯折锚固或锚固板；若充分利用钢筋强度，则锚固直段长度不应小于0.6lab；若按铰接设计，则锚固直段长度不应小于0.35lab；弯折锚固的弯折后直段长度不应小于12倍的纵向钢筋直径。主次梁后浇段连接详见图2-20、图2-21所示。

图2-20　主次梁连接节点
1—主梁后浇段；2—次梁；3—后浇段混凝土叠合层；
4—次梁上部纵向钢筋；5—次梁下部纵向钢筋

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图2-21　主次梁后浇段连接节点三维图

（2）挑耳连接

当主梁截面较高且次梁截面较小时，主梁预制混凝土可不完全断开，采用预留凹槽的形式与次梁连接，同时次梁端做成挑耳搭搁置于主梁的凹槽上（图2-22）。在完成主、次梁的负筋绑扎后，与楼层的后浇层一起施工，从而形成主梁、次梁的整体式连接。

图2-22　主次梁挑耳连接节点三维图

4）预制板与梁的连接

（1）预制板与边梁的连接

预制板内的纵向受力钢筋宜从板端伸出并锚入支承梁的后浇混凝土中，锚固长度不应小于5倍的纵向受力钢筋直径，且宜伸过支座中心线（图2-23a）。

当采用桁架钢筋混凝土叠合板时，若桁架钢筋混凝土叠合板满足后浇混凝土叠合层厚度不小于100 mm且不小于预制板厚度的1.5倍时，预制板板底受力钢筋可采用分离式搭接锚固，预制板底受力钢筋可不伸出板端，但需在现浇层内设置附加钢筋伸入支座梁锚固（图2-23b），同时满足：

①附加钢筋面积不应少于受力方向跨中板底钢筋面积的1/3。

②附加钢筋直径不宜小于8 mm，间距不宜大于250 mm。

③当附加钢筋为构造钢筋时，伸入楼板的长度不应小于与板底钢筋的受压搭接长度，伸入支座梁的长度不应小于15倍的附加钢筋直径，且宜过梁中心线；当附加钢筋承受拉力时，伸入楼板的长度不应小于与板底钢筋的受拉搭接长度，伸入支座梁的长度不应小于受拉钢筋锚固长度。

④垂直于附加钢筋的方向应布置横向分布附加钢筋，在搭接范围内不宜少于3根，且钢筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于250 mm。

图2-23　预制板端与边梁的连接
1—后浇区；2—支承梁；3—预制板；4—板面纵向钢筋；
5—附加通长构造钢筋；6—板底连接纵筋

单向叠合板内的分布钢筋若伸入支承梁的后浇混凝土中，应符合上述要求。当叠合板底分布钢筋不伸入支承梁的后浇混凝土中时，宜在紧邻预制板顶面的后浇混凝土叠合层中设置板底连接纵筋，其截面面积不宜小于预制板内的同向分布钢筋面积，间距不宜大于600 mm，在板的后浇混凝土叠合层内锚固长度不应小于15倍的附加钢筋直径，在支承梁内的锚固长度不应小于15倍的附加钢筋直径且宜伸过支承梁中心线（图2-24）。

图2-24　叠合板侧与边梁连接构造
1—后浇区；2—支承梁；3—预制板；
4—附加通长构造钢筋；5—板底连接纵筋

（2）预制板与中梁的连接

预制板与中梁的连接应遵循以下几个原则：

①上部负弯矩钢筋与另一侧板的负弯矩钢筋共用一根钢筋。

②底部伸入中梁的钢筋与端部边梁或侧边梁一样伸入即可。

③如果中梁两边的板都是单向板侧边（图2-25），连接钢筋合为一根，如果有一个板不是单向板侧边，则与板侧边梁一样，伸到中心线位置。

图2-25-1　单向板与中梁连接节点（a）
1—单向板侧边；2—中梁；3—板底连接纵筋；4—附加通长构造钢筋

图2-25-2　单向板与中梁连接节点（b）

5）预制板与预制板的连接

（1）单向预制板

单向预制板板侧的分离式接缝宜配置附加钢筋，并应符合下列规定：

①接缝处紧邻预制板顶面宜设置垂直于板缝的附加钢筋，附加钢筋伸入两侧后浇混凝土叠合层的锚固长度不应小于15倍的附加钢筋直径。

②附加钢筋截面面积不宜小于预制板中该方向钢筋面积，钢筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于250 mm（图2-26）。

图2-26　单向叠合板板侧分离式拼缝

（2）双向预制板

双向预制板板侧的整体式接缝宜设置在叠合板的次要受力方向上且宜避开最大弯矩截面，可设置在距离支座0.2～0.3 L尺寸的位置（L为双向板次要受力方向净跨度）。接缝可采用后浇带形式，详见图2-27所示，并应符合下列规定：

①后浇带宽度不宜小于200 mm。

②后浇带两侧板底纵向受力钢筋可在后浇带中焊接、搭接连接、弯折锚固。

③后浇带两侧板底纵向受力钢筋在后浇带中弯折锚固时，叠合板厚度不应小于10d，且不应小于120 mm（d为弯折钢筋直径的较大值）；接缝处预制板侧伸出的纵向受力钢筋应在后浇混凝土叠合层内锚固，且锚固长度不应小于la；两侧钢筋在接缝处重叠的长度不应小于10d，钢筋弯折角度不应大于30°，弯折处沿接缝方向应配置不少于2根通长的构造钢筋，且直径不应小于该方向预制板内钢筋直径。

图2-27　双向预制板整体式接缝

6）其他连接

（1）叠合阳台板

与叠合楼板类似，叠合阳台板在装配式混凝土结构中占有很大的应用比例。叠合阳台板由预制阳台板和叠合部分组成，主要通过预制阳台板的预留钢筋和叠合层的钢筋搭接或焊接与主体结构连为整体（图2-28）。

图2-28　叠合阳台板

（2）预制混凝土空调板

在预制混凝土空调板内，预留弯矩钢筋伸入主体结构后浇层（图2-29），与主体结构梁板钢筋可靠绑扎，浇筑成整体。负弯矩钢筋伸入主体结构水平长度不应小于1.1la。

图2-29　预制混凝土空调板