装配式框架板材建筑：建筑构造实践

1.装配式框架板材建筑概述

装配式框架建筑

装配式框架板材建筑是由框架结构主体和轻型板材组成的建筑，如图12-50所示。柱、梁、楼板是其承重构件，墙板仅起围护与分隔的作用，因此其外墙板可以是自承重的，也可以是悬挂的。除必要的抗剪墙板外，多数为轻质墙板。框架板材建筑具有空间分隔灵活、节约材料、自重轻、结构面积小、有利于提高抗震性能、改善施工条件等优点。其缺点是钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装、接头工作量大、工序多。设计时，通过柱网的合理布置，可减少构配件制品类型规格，满足建筑设计中多种功能使用的要求，具有一定的灵活性。

图12-49　材料防水（单位：mm）

（a）塑性材料嵌缝防水；（b）弹性材料嵌缝防水

图12-50　装配式框架板材建筑

装配式框架板材建筑适用于各种住宅公共建筑，以及地基较软弱和地震区的建筑，用于高层建筑较为经济。

（1）装配式框架板材建筑的优缺点。

装配式框架板材建筑的优点如下。

①自重轻。砌体结构自重为1500 kg/m3；框架板材结构自重为400～600 kg/m3，仅为砌体结构的1/3。

②房间布置灵活。由于框架轻板建筑的承重结构为框架本身，墙板只起围护和分隔作用，因而布置比较灵活。

③增加了有效面积。由于选择了轻型板材，重量轻、厚度薄，相对地增加了房屋的使用面积。

④节省水泥用量。砌体结构的水泥用量为90kg/m3；框架板材结构的水泥用量为75kg/m3。此外，为了减轻建筑自重，还可以采用一些非水泥的构件。

⑤有利于建筑向工业化的方向发展。

装配式框架板材建筑的缺点如下。

①用钢量比砌体结构约高出30%。

②采用复合墙板，构造较复杂。

③造价偏高。

（2）装配式框架板材建筑的分类。

①装配式框架按材料不同分为钢筋混凝土框架、钢框架和木框架。钢筋混凝土框架防火性能好，造价较低，施工方便，适用于30层以下的建筑。目前我国多采用钢筋混凝土框架结构。钢框架自重轻，施工速度快，适用于高层、超高层建筑及大跨度建筑，但钢结构防火性能较差，应采取防火措施，且造价较高。钢框架建筑的柱、梁均采用钢材，楼板可采用钢筋混凝土板或钢板。木框架结构的柱、梁、楼板均采用木材制成，这种框架目前较少使用。

②按构件数量不同分为完全框架、不完全框架和板柱式框架。完全框架指由柱、纵梁、横梁、楼板组成的框架。不完全框架指由柱、纵梁、楼板组成的框架。板柱式框架指由柱、楼板组成的框架。

③按框架的受力不同分为纯框架和框架加剪力墙。采用纯框架时，垂直荷载和水平荷载全部由组成框架结构的柱、梁、板承担。采用框架加剪力墙（简称“框剪”）时，垂直荷载和20%左右的水平荷载由框架承担，80%左右的水平荷载由现浇的钢筋混凝土板墙承担。

④当采用预制楼板时，根据楼板的支承构件不同分为横向框架、纵向框架和纵横向框架。采用横向框架时，预制楼板支承在横向梁上，横向梁是主梁，纵向梁是连系梁。采用纵向框架时，预制楼板支承在纵向梁上，纵向梁是主梁，横向梁是连系梁。采用纵横向框架时，预制楼板一部分支承在横梁上，另一部分支承在纵梁上。

⑤框架按主要构件组成不同可分为以下几种类型。

a.梁板柱框架体系。

梁板柱框架体系是由梁柱组成的横向或纵向框架，再由楼板或连梁将框架连接而成，是通常采用的框架形式，如图12-51（a）所示。其中框架中的纵、横向梁均为承重梁。此外，还有框架的承重主梁为横向梁的横梁板柱框架体系，如图12-51（b）所示，由于框架体系在房屋进深方向上，平面布置灵活，房间上部空间完整。框架的承重主梁为纵向梁的纵梁板柱框架体系如图12-51（c）所示，框架体系在房屋纵向上，平面布置灵活，但结构稳定性较差。

b.板柱框架体系。

板柱框架体系是由楼板和柱组成的框架，如图12-51（d）所示。板柱框架中不设梁，楼板可以是梁板合一的大型肋形楼板，也可以是实心大楼板。柱直接支承楼板的四个角，成为四角支承，楼板的平面形式为正方形或接近正方形。实心大楼板由于去掉了梁，室内顶棚表面没有突出物，增大了净高，空间体形规整。板柱框架建筑平面布置灵活，适用于大空间布置的需要。

c.框-剪体系。

框-剪体系是框架中增加剪力墙共同组成承担水平力的结构。其中剪力墙承担大部分水平荷载，框架主要承受垂直荷载，它综合了框架体系布置灵活和剪力墙体系刚度大的优点，因此这种结构体系在高层建筑中采用较为普遍，如图12-51（e）所示。钢筋混凝土纯框架一般不宜超过10层，框-剪结构多用于10～25层的建筑，国外已建成的钢筋混凝土框-剪结构建筑有70层高的住宅和50层高的办公楼。

d.框-筒体系。

框-筒体系的框架为板柱结构，利用现浇井筒加强结构整体性，如图12-51（f）所示。该体系整体刚性好，筒体几乎承担全部水平荷载，框架只承担竖向荷载。

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图12-51　框架类型

（a）梁板柱框架体系；（b）横梁板柱框架体系；（c）纵梁板柱框架体系；（d）板柱框架体系；（e）框-剪体系；（f）框-筒体系

2.装配式钢筋混凝土框架的构件连接

（1）梁与柱的连接。

装配式钢筋混凝土框架的梁与柱通常在柱顶进行连接，最常用的是叠合梁现浇连接，其次是浆锚叠压连接。图12-52（a）为叠合梁现浇连接构造，叠合方法是把上下柱、纵横梁的钢筋都伸入节点，加配箍筋后浇筑混凝土成为整体。其优点是节点刚度大，故经常使用。图12-52（b）为浆锚叠压连接构造，将纵横梁置于柱顶，上下柱的竖向钢筋插入梁上的预留孔中后，再用高强砂浆将柱筋锚固，使梁柱连接成整体。

图12-52　梁与柱的连接

（a）叠合梁现浇连接构造；（b）浆锚叠压连接构造

（2）楼板与梁的连接。

为了使楼板与梁形成整体连接，常采用楼板与叠合梁现浇连接方式，如图12-53所示。叠合梁由预制和现浇两部分组成，在预制梁上部留出箍筋，预制板安放在梁侧，沿梁纵向放入钢筋后浇筑混凝土，将梁和楼板连成整体。这种连接方式的优点是整体性强，并可减少梁占据的室内空间。

图12-53　楼板与梁的连接

（3）楼板与柱的连接。

在板柱框架中，楼板直接支承在柱上，其连接有现浇连接、浆锚叠压连接和后张预应力连接三种连接方法，如图12-54所示。前两种连接方法与梁柱连接是相同的。后张预应力连接法是在柱上预留穿筋孔，预制大型楼板安装就位后，预应力钢丝索从楼板边槽和柱上预留孔中通过，待预应力钢丝张拉后，在楼板边槽中浇筑混凝土，等到混凝土强度达到70%时放松预应力钢丝索，便将楼板与柱连成整体。后张预应力连接法构造简单，连接可靠，施工方便快速，在我国各地均有采用。

图12-54　楼板与柱的连接（单位：mm）

（a）现浇连接；（b）浆锚叠压连接；（c）后张预应力连接

3.框架结构构件的特点

（1）柱。

框架结构中的柱一般多选用钢筋混凝土，高层框架也可选用钢材。其断面大小与柱的计算长度有关（计算长度用l0表示，其数值大致为层高的1.5倍）。截面宽度b≥l0/30，截面高度h≥l0/25。工程实际表明，框架结构柱截面的最小尺寸为400mm×400mm，常用尺寸为450mm×450mm、500mm×500mm、550mm×550mm等。

（2）承重梁。

框架结构中承重梁（又称托板梁）多采用花篮形截面，这是由于框架结构的节点均承受弯矩。施工时多采用二次浇筑的方式完成（这种做法叫“叠合”）。承重梁的高度一般取跨度的1/10 左右，梁的宽度应小于梁高的1/2。花篮形的翼缘大小应满足板的支承长度，预制板在翼缘上的支承尺寸应不小于80mm，翼缘厚度应不小于80mm。工程中承重梁的宽度多采用200mm、250mm、300mm。

（3）连系梁。

框架结构中连系梁多采用矩形截面，但由于安装门窗和建筑外形的需要，常采用L形、Z 形等形状。连系梁也多采用叠合方式。梁的高度多取跨度的1/15 或比承重梁减少100mm，梁宽为梁高的1/3～1/2。

（4）板。

框架结构中板可以采用现浇和预制两种方式。现浇板的厚度为板跨的1/40～1/30，且不小于80mm厚，常用尺寸为80mm、90mm、100mm。预制板则应根据各个地区的预制构件选用。以北京地区为例，可供框架结构选用的预制楼板有以下三种板型。

①预应力短向圆孔板：这种板的标志跨度为1800～4200mm，按300mm进级；板的构造尺寸为标志跨度减90mm（90mm为板端预留构造缝）。板宽的标志尺寸为1200mm、900mm，构造尺寸为1180mm、880mm。板厚一律为130mm。构件代号为ZB33.1、ZB36.（1）等。板间缝应不小于40mm。

②预应力长向圆孔板：这种板的标志跨度为4500～6600mm，按300mm进级，板的构造尺寸为标志跨度减100mm（100mm为板端预留构造缝）。板宽的标志尺寸为1200mm、900mm，构造尺寸为1180mm、880mm。板厚为185～190mm（190mm仅用于板跨为6300mm、6600mm的两种板）。构件代号为KB60.1、KB57.（1）等。板间缝应不小于60mm。

③预应力叠合长向圆孔板：这种板的标志跨度为4500～6900mm，按300mm进级，板的构造尺寸为标志跨度减320mm（320mm为板端预留构造缝）。板宽的标志尺寸为1200mm、900mm，构造尺寸为1180mm、880mm。板厚为185～190mm（190mm仅用于板跨为6300mm、6600mm、6900mm的三种板）。构件代号为DKB60.1、KDB57.（1）等。板间缝应不小于60mm。

（5）剪力墙。

框架结构中的剪力墙主要承受水平力。剪力墙的长度按每平方米建筑面积取50mm，剪力墙的厚度取楼层高度的1/25，且不小于140mm，剪力墙的间距与框架宽度之比应不大于4，剪力墙一般采用C20 混凝土浇筑。

（6）围护墙。

框架结构中的围护墙起填充作用，以选用轻型墙体材料（加气混凝土块、水泥陶粒空心砌块、黏土空心砖等）和采用复合墙体为主。为节约土地和减少能源消耗，规定不能采用普通黏土砖作为框架结构的填充墙。围护墙应满足保温、防水等构造要求。

（7）分隔墙。

框架结构的内墙只起分隔作用，其选材应以轻型材料（石膏板、加气混凝土块、碳化石膏板等）为主。分隔墙应满足隔声、防水等要求。