混凝土建筑构件与节点设计

1.预制混凝土柱

《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》JGJ 224中规定可以采用多节柱，但是通过对构件及节点的研究发现采用多节柱时主要存在如下问题：

（1）多节柱的脱膜、运输、吊装、支撑都比较困难；

（2）多节柱在高层建筑中的安装累积误差没有较好的解决；

（3）多节柱梁柱节点区钢筋绑扎困难以及混凝土浇筑密实性难以控制。

经过研究并学习国内外先进的预制装配技术，本项目设计中决定将多节柱改为单节柱（图6-5），每层可以保证柱垂直度的控制调节，进而也使建筑的预制装配构件完全标准化，从制作、运输、吊装均采用标准化操作，简单、易行，保证质量控制。柱截面主要采用（mm×mm）600×550，600×500，550×550，550×500，单节柱长度2 880 mm，重量约1.8～2.0 t。

图6-5　单节预制混凝土柱

2.预制混凝土叠合梁

本项目设计中主、次梁均采用预制混凝土叠合梁，梁截面主要采用（mm×mm×mm）300×560×140，300×310×140，300×260×140，其中叠合层厚度140 mm。

3.预制预应力混凝土叠合板

本项目全部楼板采用预制预应力混凝土叠合板技术（图6-6），传统的现浇楼板存在现场施工量大、湿作业多、材料浪费多、施工垃圾多、楼板容易出现裂缝等问题。预应力混凝土叠合板采取部分预制、部分现浇的方式，其中的预制板在工厂内预先生产，现场仅需安装，不需模板，施工现场钢筋及混凝土工程量较少，板底不需粉刷，预应力技术使得楼板结构含钢量减少，支撑系统脚手架工程量为现浇板的31%左右，现场钢筋工程量为现浇板的30%左右，现场混凝土浇筑量为现浇板的57%左右。本项目设计中叠合楼板板厚140 mm，其中预制板厚60 mm，叠合层80 mm。

4.柱钢筋连接

本项目预制柱钢筋连接采用钢筋套筒灌浆连接方式（图6-7），此连接方式相对于传统预制构件浆锚搭接连接方式具有连接长度大大减少，构件吊装就位方便的优点。灌浆料为流动性能很好的高强度材料，在压力作用下可以保证灌浆的密实性，是目前装配整体式框架结构中框架柱钢筋连接的首选技术。

图6-6　预制预应力混凝土叠合板(www.xing528.com)

图6-7　直螺纹灌浆套筒

预制柱内套筒钢筋的连接长度仅仅为8d，d为钢筋直径，现场预制柱吊装后采用专用的灌浆料压力灌注，灌浆料的28天强度需大于85 MPa，24小时竖向膨胀率在0.05%～0.5%，通过大量试验验证套筒灌浆连接技术是可靠的，《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1）中规定套筒灌浆连接技术为首选连接方式。

5.梁柱节点

本项目预制梁柱节点采用了键槽后浇筑技术（图6-8）。叠合梁在构件厂预制生产时梁端部预制键槽，键槽净空尺寸：200 mm（宽）×210 mm（高）×500 m（长），键槽壁厚50 mm。键槽钢筋绑扎时，为确保钢筋位置的准确，键槽预留“U”形开口箍，待梁柱钢筋绑扎完成，在键槽上安装“∩”形开口箍与原预留“U”形开口箍双面焊接5d。梁柱支座节点钢筋连接采用端锚新技术，解决了钢筋锚固施工困难的问题，同时解决单节柱与柱接头钢筋连接、绑扎的施工难题，采用端锚新工艺，可减少成本一半，提高功效一倍。

6.预应力叠合板非支承边的钢筋拉结

预制叠合板是当时建筑工业化项目中应用最广泛的结构构件。由于施工工艺的特点，预应力叠合板均为单向板，而楼板尺寸大多为双向板。因此楼板一般是由单向板拼成。由于单向板分支承边与非支承边，所以仅支承边留有与其他构件连接的钢筋，而非支承边则无预留连接钢筋。这样会造成下列问题：①楼板与竖向构件的连接在非支承边仅有一半的楼板厚度，使楼板水平力的传递受到影响。②楼板下部存在几条拼缝，使楼板的刚度受到影响，楼板的整体性削弱，与结构分析采用的计算模型有误差。

图6-8　梁柱节点

在工程中，预应力叠合板的非支承边利用原预制板内的分布筋外伸作为连接钢筋，实现了非支承边与竖向构件的可靠连接以及单向板非支承边的相互可靠连接，提高了建筑的抗震性能（图6-9）。

图6-9-1 叠合板非支承边连接方式（a）
1—预应力混凝土叠合板；2—预应力钢筋；3—分布筋；
4—现浇叠合层；5—分布筋拼缝处弯起；6—楼面梁

图6-9-2 叠合板非支承边连接方式（b）