葉 森 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230032）

1 引言

目前，我國建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，進(jìn)程穩(wěn)步健康發(fā)展，裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用越來越多。目前所采用的裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系，完全滿足現(xiàn)行國家規(guī)范、行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求，甚至比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)具有更好的安全性、適用性和耐久性。預(yù)制構(gòu)件能夠最大程度改善結(jié)構(gòu)精度，減少墻體開裂等質(zhì)量通病。在精確度上以混凝土柱的主尺度誤差為例，按照傳統(tǒng)施工方法制作的混凝土構(gòu)件尺寸誤差允許值范圍為5～8mm，而預(yù)制構(gòu)件尺寸誤差在2mm以內(nèi)。由于裝配式結(jié)構(gòu)中的預(yù)制構(gòu)件是將結(jié)構(gòu)拆分成模數(shù)化的構(gòu)件單元先在預(yù)制廠澆筑生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)成型，因此可不受施工現(xiàn)場(chǎng)的條件限制，從而大大減少了現(xiàn)場(chǎng)施工的強(qiáng)度，節(jié)省了大量的模板，有的分項(xiàng)工程還省去了砌筑和抹灰工序，從而極大的縮短了現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)間，降低了施工成本，而且安裝過程降低了現(xiàn)場(chǎng)施工的噪音，減少了施工過程對(duì)環(huán)境和大氣的污染，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展。

2 整體設(shè)計(jì)

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系的房屋最大使用高度、最大高寬比和結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)應(yīng)按《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1-2014）中表6.1.1、表6.1.2和表6.1.3確定，并應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）的相關(guān)規(guī)定和要求。

國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1-2014）中規(guī)定，配整體式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足“等同現(xiàn)澆”的設(shè)計(jì)原則，可采用與混凝土結(jié)構(gòu)相同的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。結(jié)構(gòu)樓層梁的剛度增大系數(shù)可根據(jù)具體情況近似取1.30～2.00。在豎向荷載作用下，應(yīng)考慮塑性變形內(nèi)力重分布，框架梁彎矩系數(shù)可取0.80～0.85。次梁支座需根據(jù)與主梁的連接節(jié)點(diǎn)考慮是否按鉸接考慮，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)，疊合樓板的荷載傳遞方式可以與現(xiàn)澆板相同。

3 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)

3.1 預(yù)制桁架疊合樓板

預(yù)制桁架疊合樓板的厚度不宜小于60mm，現(xiàn)澆層厚度不宜小于60mm，疊合板總厚度不小于120mm。桁架鋼筋應(yīng)沿著主受力方向布置，距板邊不應(yīng)大于300mm，間距不應(yīng)大于600mm，弦桿鋼筋直徑不宜小于8mm，腹桿鋼筋直徑不應(yīng)小于4mm，弦桿保護(hù)層不小于15mm；下弦間距100mm，腹桿焊接點(diǎn)間距200mm，端頭距板端15mm。

疊合板應(yīng)滿足使用期間及施工過程的承載力及變形要求。設(shè)計(jì)按施工階段有可靠支撐的疊合受彎構(gòu)件進(jìn)行按整體受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算，但其斜截面受剪承載力和疊合面受剪承載力應(yīng)按混凝土規(guī)范附錄H計(jì)算。當(dāng)預(yù)制板間按分離式接縫，按單向板設(shè)計(jì)；長寬比不大于3的四邊支承疊合板，當(dāng)預(yù)制板采用整體式接縫或不接縫時(shí)，按雙向板設(shè)計(jì)。整體分析中荷載傳遞根據(jù)單向疊合板或雙向疊合板指定荷載傳遞方向。

3.2 疊合梁

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中如果采用疊合梁時(shí)，疊合梁的現(xiàn)場(chǎng)后澆部分疊合層厚度不宜小于0.150m，次梁的現(xiàn)場(chǎng)后澆部分疊合層厚度不宜小于0.120m，當(dāng)采用凹口截面預(yù)制混凝土梁時(shí)，預(yù)制混凝土梁的凹口深度不宜小于0.050m，預(yù)制梁凹口邊厚度不宜小于0.060m。預(yù)制混凝土梁與現(xiàn)場(chǎng)后澆部分之間的疊合層結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗骨料粗糙面，粗糙面有相應(yīng)的凹凸要求；而預(yù)制混凝土梁兩端面應(yīng)設(shè)置鍵槽，且宜設(shè)置粗骨料粗糙面。預(yù)制混凝土梁鍵槽的尺寸和數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第7.2.2條的規(guī)定，并應(yīng)按規(guī)范規(guī)定計(jì)算復(fù)核，滿足相應(yīng)要求。

3.3 預(yù)制柱

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系中預(yù)制柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求，應(yīng)符合國家規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010）的規(guī)定，具體要求如下：矩形柱截面寬度或圓柱直徑不宜小于400mm，且不宜小于同方向梁寬的1.5倍。柱縱向受力鋼筋直徑不宜小于20mm，柱縱向受力鋼筋采用灌漿套筒連接時(shí)，柱箍筋加密區(qū)長度不應(yīng)小于縱向受力鋼筋連接區(qū)域長度與500mm之和，套筒上端第一個(gè)箍筋距離套筒頂部不應(yīng)大于50mm。

4 連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

裝配式框架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足（GB 50010-2010）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的基本構(gòu)造要求、（JGJ355-2015）《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的接頭性能要求、（JCJ 1-2014）《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》預(yù)制構(gòu)件結(jié)合面和構(gòu)造的要求。除此之外，還需考慮預(yù)制柱水平接縫收件承載力驗(yàn)算、疊合板的水平結(jié)合面受剪承載力驗(yàn)算、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力驗(yàn)算、疊合梁端豎向結(jié)合面受剪承載力驗(yàn)算以及疊合梁疊合面受剪承載力驗(yàn)算，以確保連接節(jié)點(diǎn)區(qū)的各項(xiàng)受力性能。

接縫的受剪承載力應(yīng)滿足：

持久設(shè)計(jì)狀況時(shí):γ0Vjd≤Vu；

地震設(shè)計(jì)狀況時(shí):VjdE≤VuE/γ RE

γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，安全等級(jí)為一級(jí)時(shí)不應(yīng)小于1.1，安全等級(jí)為二級(jí)的時(shí)候不應(yīng)小于1.0；Vjd為持久設(shè)計(jì)狀況下接縫剪力設(shè)計(jì)值，VjdE為地震設(shè)計(jì)狀況家接縫剪力設(shè)計(jì)值，Vu為持久設(shè)計(jì)狀況下梁端、柱端、剪力墻底部接縫受剪承載力設(shè)計(jì)值；VuE為地震設(shè)計(jì)狀況下梁端、柱端、剪力墻底部接縫受剪承載力設(shè)計(jì)值；γ RE為梁、柱受剪承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取0.85。接縫混凝土等效抗壓強(qiáng)度，應(yīng)該取構(gòu)件、接縫處灌漿及后澆混凝土中的較低值。

4.1 疊合板的疊合面受剪承載力設(shè)計(jì)值

疊合板受彎構(gòu)件構(gòu)件斜截面和疊合面受剪承載力應(yīng)按下式計(jì)算：

V/bh0≤0.4（N/mm2）。

V為剪力設(shè)計(jì)值；b為矩形截面寬度；h0為截面有效高度。

4.2 疊合梁端豎向結(jié)合面受剪承載力設(shè)計(jì)值

持久設(shè)計(jì)狀況：Vu=0.07fcAcl+0.10fcAk+1.65Asd√fcfy；

地震設(shè)計(jì)狀況：VuE=0.04fcAcl+0.06fcAk+1.65Asd√fcfy。

Acl為疊合梁端截面后澆混凝土疊合層截面面積；Ak為各鍵槽的根部截面面積之和；Asd為垂直穿過結(jié)合面所有鋼筋的面積，包括疊合層內(nèi)的所有縱向鋼筋；fc為預(yù)制構(gòu)件混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fy為穿過結(jié)合面鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。比對(duì)剪力包絡(luò)圖，框架梁滿足梁端接縫受剪承載力VuE/γ RE≥梁端剪力，次梁滿足梁端接縫受剪承載力Vu≥梁端剪力。

4.3 疊合梁端疊合面受剪承載力設(shè)計(jì)值

疊合梁端疊合面受剪承載力設(shè)計(jì)值：V≤1.2ftbh0+0.85fyv×（Asv/s）×h0。

V為剪力設(shè)計(jì)值；b為矩形截面寬度；h0為截面有效高度；ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fyv為橫向鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Asv為受拉區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積；s為沿構(gòu)件軸線方向上橫向鋼筋間距、螺旋筋的間距或箍筋的間距。比對(duì)剪力包絡(luò)圖，疊合梁疊合面受剪承載力V≥梁端剪力。

4.4 預(yù)制柱水平接縫收件承載力設(shè)計(jì)值

地震設(shè)計(jì)狀況：VuE=0.8N+1.65Asd√fcfy。

N與剪力設(shè)計(jì)值V相應(yīng)的垂直于結(jié)合面的軸向力設(shè)計(jì)值；疊合層內(nèi)的所有縱向鋼筋的截面面積Asd為垂直穿過疊合層疊合面所有鋼筋的實(shí)際計(jì)算面積。比對(duì)剪力包絡(luò)圖，框架柱滿足柱端接縫受剪承載力VuE/γ RE≥柱端剪力。

4.5 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力設(shè)計(jì)值

節(jié)點(diǎn)核心區(qū)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱接縫計(jì)算：在地震設(shè)計(jì)狀況時(shí)應(yīng)符合ηj V mua≤VuE。

ηj為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)接縫處受剪承載力增大系數(shù)，抗震等級(jí)不同，取值不同，具體分別為：一、二級(jí)取1.2，三、四級(jí)取1.1。V mua為被連接構(gòu)件端部按實(shí)配鋼筋面積計(jì)算的斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語

由于我國工程建設(shè)穩(wěn)步發(fā)展，工程量居高不下，傳統(tǒng)施工模式弊端較多，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響也越來越

大，因此，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系發(fā)展勢(shì)在必行，而裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系相比較裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系有它自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，且完全滿足現(xiàn)行國家規(guī)范、行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求和規(guī)定，因此應(yīng)用也越來越多，呈快速發(fā)展趨勢(shì)。但是，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)在我國仍處于初步發(fā)展階段，各種設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、施工、吊裝、管理等問題非常突出，影響了建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展速度和規(guī)模，亟待解決。在國家對(duì)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)和綠色建筑健康發(fā)展的要求和推動(dòng)下，裝配式建筑發(fā)展仍將成為焦點(diǎn)，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步分析研究，解決現(xiàn)有問題，進(jìn)而有效的推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展。