装配式混凝土建筑主要构件设计

1.主要构件设计

（1）预制混凝土框架柱

预制混凝土框架角柱和边柱外侧设置PC外模，预制混凝土框架柱外皮需根据脱膜、吊装、支撑的要求留设所需的预埋件；预制混凝土框架柱与现浇剪力墙采用单向预留墙体水平钢筋的方式连接，交界面在预制混凝土框架柱上设置抗剪齿槽；在预制混凝土框架柱底每根柱主筋的位置埋设钢套筒，柱的纵向钢筋采用套筒灌浆（直螺纹+灌浆）连接。预制混凝土框架柱的底部设置键齿，键齿均匀布置，键齿深度50 mm，同时柱底、柱顶做成粗糙面，粗糙面的凹凸深度6 mm。预制混凝土框架柱构件设计图和成品见图6-69、图6-70所示：

图6-69　预制混凝土框架柱构件设计图

图6-70　预制混凝土框架柱成品图

（2）预制混凝土框架梁

预制混凝土框架边梁两端设抗剪键槽，在外侧边和高低板连接处叠合梁高的一侧设计PC模板；预制混凝土框架梁叠合面的凹凸不小于6 mm。预制混凝土框架边梁构件设计图和成品见图6-71至图6-73所示：

图6-71　预制混凝土框架中梁设计图

图6-72　预制混凝土框架边梁设计图

图6-73　预制混凝土框架梁成品图

（3）预制混凝土叠合板

本工程的楼板为带钢筋桁架的预制混凝土叠合板和现浇混凝土叠合成整体，其凹凸不小与4 mm。预制混凝土叠合板设计图和成品见图6-74、图6-75所示：

图6-74　预制混凝土叠合板设计图

图6-75　预制混凝土叠合板成品图

（4）楼梯

本工程楼梯采用预制混凝土梯段板，预制混凝土梯段板采用清水混凝土饰面，现场采取措施加强成品保护。预制楼梯产品和安装见图6-76、图6-77所示：

图6-76　预制楼梯产品图

图6-77　预制楼梯安装图

2.主要节点设计

（1）柱连接节点

本工程预制混凝土框架柱的上下连接接头设置于每层预制混凝土框架柱底，在预制混凝土框架柱底每根柱主筋的位置埋设钢套筒（直螺纹+灌浆），吊装上层预制混凝土框架柱时需在下层预制混凝土框架柱顶四角放置20 mm厚的钢垫片将上下预制混凝土框架柱隔开作为灌浆的填充面。预制混凝土框架柱顶留出钢筋，并保证钢筋伸入上层预制混凝土框架柱钢套管内满足8d。上下预制混凝土框架柱间及连接钢套管内采用高强度灌浆料压力填充，灌浆料强度远大于柱自身混凝土强度，可以很好地弥补钢套管及灌浆管对柱混凝土截面削弱的影响，同时确保了上下预制混凝土框架柱间的整体受力性能。钢套筒范围内设柱箍筋不少于三道，且预制混凝土框架柱下部箍筋加密区长度比一般现浇框架柱加长300 mm。柱纵筋套筒连接大样见图6-78所示，灌浆连接工厂制作和现场施工图见图6-79所示：

图6-78　柱纵筋套筒连接大样

图6-79　灌浆连接工厂制作和现场施工图

（2）梁、柱连接节点

本工程梁、柱节点采用现浇键槽节点，这种节点连接性能可靠，从总体上能够与现浇节点相当。

结合本工程的特点，梁、柱连接节点设计主要构造措施创新处：

①预制混凝土框架梁的下部纵筋尽量集中在梁两侧布置，方便柱纵筋穿过。

②现浇梁、柱节点混凝土等级采用C60，减小梁纵筋的锚固长度，尽量采用直锚，直锚不够时采用加端头螺帽直锚。

③通过调整两个方向框架梁的梁高，方便节点区两个方向纵筋的交叉穿越，实现梁底筋拉通。

④梁下部钢筋按弯矩包络图设计，部分纵筋不锚入节点区，同时保证锚入节点区的梁下部钢筋满足《建筑抗震设计规范》6.3.3条的相关要求，以减少锚入节点区梁下部纵筋的数量；按《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》（JGJ 224—2010）构造设置2根Ф18 U形钢筋。(https://www.xing528.com)

⑤对于两个方向不等高梁，在较小的梁底设调平支撑钢牛腿，宽度同梁宽，起到侧模和临时支撑的双重作用。

预制混凝土框架梁与楼层中柱、边柱，顶层中柱、边（角）柱连接节点见图6-80至图6-83所示：

图6-80　预制混凝土框架梁与楼层中柱连接节点

图6-81　预制混凝土框架梁与楼层边柱连接节点

图6-82　预制混凝土框架梁与顶层中柱连接节点

图6-83-1　预制混凝土框架梁与顶层边（角）柱连接节点（a）

图6-83-2　预制混凝土框架梁与顶层边（角）柱连接节点（b）

由于预制混凝土框架梁吊装为从上往下，顶层柱纵筋弯锚会影响预制混凝土框架梁的放置，为方便施工顶层柱纵筋采用机械直锚。取消了柱纵筋的弯锚段，对柱顶段箍筋进行加强，比柱身箍筋直径加大一个级，并设附加U形箍（U形箍位于最顶层梁纵筋上，三级12@150，肢数同梁箍筋），满足规范对柱顶纵筋的锚杆要求。

为保证梁柱纵筋能够互相可靠传力，在不影响建筑立面的前提下，有两种方式：

①柱顶标高抬高，梁纵筋采用直锚，柱顶高出梁面不小于500 mm，且柱纵筋从梁底起算锚固长度不小于40d。

②柱顶标高不抬高，梁纵筋弯锚，下弯直线段长度不小于梁纵筋的40d，并沿梁纵筋设置三级12@150附加U形箍。

（3）主、次梁连接节点

主次梁连接通常采用缺口梁方式，次梁端部采用缺口梁，截面抗剪、抗扭承载力均有所削弱。考虑本工程大部分次梁跨度较大，对于大跨度（L＞5.0 m）或受力较大的梁采用主梁预留钢筋现浇段套筒连接，该方式不仅与计算模型相吻合，而且满足国标设计图集11G 101-1的相关要求；对于小跨度或受力较小的次梁采用“牛担板方式”，构造简单，施工方便。

①大跨次梁的连接——现浇段套筒连接（图6-84）

在主梁外侧预留200 mm的牛腿，按次梁弯矩包络图，将需要伸入支座的下部纵筋预留连接长度10d，次梁的纵筋分为两部分，即需要伸入支座的纵筋与主梁预留纵筋用套筒灌浆连接，不需伸入支座的纵筋按相关图集截断。

图6-84　现浇段套筒连接

②小跨次梁的连接——牛担板企口梁（图6-85）

次梁在企口局部设置牛担板，端部箍筋加密一倍。牛担板上焊接栓钉，预制主梁与牛担板连接处预埋钢板。

图6-85　主次梁牛担板连接方式

（4）预制混凝土框架柱与现浇剪力墙的连接（图6-86）

预制混凝土框架柱与现浇剪力墙采用预留水平钢筋连接，其连接构造满足图标设计图集11G 101-1的相关要求；在预制混凝土框架柱表面做侧齿槽，并进行粗糙处理。作为剪力墙端柱的梁柱节点构造同梁柱节点做法。

（5）预制混凝土叠合板的连接（图6-87）

为方便现场施工，预制混凝土叠合板底筋与梁、墙连接采用Ф4高强钢丝（间距同板底筋）连接，并在预制混凝土叠合板面设支座附加筋，重叠长度不小于0.8La，伸入梁、墙内不小与100 mm。预制混凝土叠合板在整体计算中采用刚性板和弹性膜（厚度取叠合层厚80 mm）两种方式计算，进行包络设计。

单向预制混凝土叠合板在接缝处设垂直于接缝的附加筋，附加筋与预制混凝土叠合板的重叠长度不小于15d，规格同该方向板底筋（图6-88）。

双向预制混凝土叠合板接缝采用后浇带形式，垂直于板缝的板底受力钢筋按计算结果增大15%配置（图6-89）。

图6-86　预制混凝土框架柱与现浇剪力墙的连接

图6-87　预制混凝土叠合板连接大样

图6-88　单向板侧拼缝构造

图6-89　双向板侧拼缝构造