装配式整体混凝土结构设计探讨培训讲义PPT

1、 PC结构结构体系及体系及设计设计 Precast Concrete 混凝土预制（构件）装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念定义：定义：由预制混凝土构件或部件通过各种可靠的方式进行连接，并与现场浇筑的混凝土形成整体的混凝土结构。期望的效果：期望的效果： 使装配式混凝土结构具有与现浇混凝土结构完全等同 整体性、稳定性和延性。装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念关键技术问题：关键技术问题：（1）水平缝、竖缝的钢筋连接技术（2）结合面抗剪性能：粗糙面、键槽、抗 剪钢筋（3）新型配筋技术：大直径、大间距（4）结构分析方法、设计方法装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝

2、土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的概念装配整体式混凝土结构的施工过程装配整体式混凝土结构的施工过程柱吊装柱吊装小梁小梁吊装吊装叠合板底板叠合板底板吊装吊装大梁吊装大梁吊装节点节点 箍筋箍筋下一楼层下一楼层梁板钢筋铺设梁板钢筋铺设浇筑混凝土浇筑混凝土START所涉及的规范及图集所涉及的规范及图集 基本设计原则基本设

3、计原则混凝土结构设计规范 961 装配式、装配整体式混凝土结构中各类预制构件及连接构造应按下列原则进行设计： 1 应在结构方案和传力途径中确定预制构件的布置及连接方式，并在此基础上进行 整体结构分析和构件及连接设计； 2 预制构件的设计应满足建筑使用功能，并符合标准化要求； 3 预制构件的连接宜设置在结构受力较小处，且宜便于施工；结构构件之间的连接 构造应满足结构传递内力的要求； 4 各类预制构件及其连接构造应按从生产、施工到使用过程中可能产生的不利工况 进行验算，对预制非承重构件尚应符合本规范第968条的规定。951 二阶段成形的水平叠合受弯构件，当预制构件高度不足全截面高度的40时，施工阶

4、段应有可靠的支撑。 施工阶段有可靠支撑有可靠支撑的叠合受弯构件，可按整体受弯整体受弯构件设计计算，但其斜截面受剪承载力和叠合面受剪承载力应按本规范附录H计算。 施工阶段无支撑无支撑的叠合受弯构件，应对底部预制构件及浇筑混凝土后的叠合构件按本规范附录H的要求进行二阶段受力计算二阶段受力计算。（一）（一）装配式混凝土结构技术规程装配式混凝土结构技术规程规程规程适用范围适用范围 适用于抗震设防烈度为68度地区的装配整体式混凝土框架结构、装配整体式混凝土框架-现浇剪力墙结构、装配整体式混凝土剪力墙结构及装配整体式混凝土部分框支剪力墙结构的民用建筑。 （一）（一）装配式混凝土结构技术规程装配式混凝土结构

5、技术规程规程规程适用范围适用范围结构类型抗震设防烈度6度7度8度（0.2g）8度（0.3g）装配整体式框架结构60504030装配整体式框架-现浇剪力墙结配整体式剪力墙结构130（120） 110（100）90（80）70（60）装配整体式部分框支剪力墙结构110（100）90（80）70（60）40（30）装配整体式结构房屋的最大适用高度（装配整体式结构房屋的最大适用高度（m m）注：注：1 房屋高度指室外地面到主要屋面的高度，不包括局部突出屋顶部分； 2 2 在规定的水平力作用下，装配整体式剪力墙结构和装配整体式部分框支剪力墙结构中，当预制剪力墙构件底部承担的总剪

6、力大于该层总剪力的50%时，最大适用高度应适当降低；当预制剪力墙构件底部承担的总剪力大于该层总剪力的80%时，应取括号中数值； 3 3 当结构中仅采用叠合梁、板构件，而竖向承重构件全部现浇时，其最大适用高度同现浇结构。（二）结构布置要求（二）结构布置要求p 装配整体式混凝土结构应重视结构布置的规则性。特别不规则的建筑应采用现浇结构。p 特别不规则，是指具有较明显的薄弱部位，可能引起不良后果者，参照建筑抗震设计规范GB50011-2010第3.4.1条。（三）叠合楼盖（三）叠合楼盖p装配整体式结构的楼盖宜采用叠合楼盖。装配整体式结构中，下列部位楼盖宜采用现浇混凝土 ： 1 结构顶层、地下室顶层；

7、 2 作为上部结构嵌固部位的地下室楼层及其相关范围； 3 结构体型收进处的楼层及相邻上、下各一层； 4 平面复杂或开洞较大的楼层； 5 斜柱上、下端周围局部楼盖 。1.1.叠合板叠合板装配叠合板的形式桁架钢筋混凝土叠合板预应力钢筋混凝土预制板适用范围：板跨6m,宜采用桁架钢筋混凝土叠合板板跨6m,宜采用预应钢筋混凝土预制板1.1.叠合板叠合板n 在预制板内设置桁架钢筋，可增加预制板的整体刚度和水平界面抗剪性能。n 钢筋桁架的下弦与上弦可作为楼板的下部和上部受力钢筋使用。n 施工阶段，验算预制板的承载力及变形时，可考虑桁架钢筋的作用，减少预制板下的临时支撑。 1.1.叠合板叠合板a.叠合板采用的

8、标准图集叠合板采用的标准图集1.1.叠合板叠合板b.楼板制图示例：楼板制图示例：1.1.叠合板叠合板c.板图说明板图说明板图比现浇结构板图图纸量增加：底板布置图与现浇层配筋图分开绘制底板布置图：根据板跨与受力形式在图集中选用相应的板，并将图集中板编号 表示在底板布置图中，较大的板可采用现浇接缝将大板分为较小 的板，并在图中注明接缝位置及宽度，标准接缝在接缝表中引用 图集节点，非标准接缝画出接缝大样。现浇层配筋图：根据计算值画出支座负筋，其表示方法同现浇板结构。叠合板胡子筋1.1.叠合板叠合板2.2.叠合梁叠合梁n 叠合梁预制部分的截面形式： 叠合梁预制部分可采用矩形或凹口截面形式。123605

9、0150123150（a）矩形截面（b）凹口截面2.2.叠合梁叠合梁n 叠合梁的箍筋形式： 可采用整体封闭箍筋或组合封闭箍筋的形式。 抗震等级为一、二级的叠合框架梁的梁端箍筋加密区宜采用整体封闭箍筋。1313124134（a）整体封闭箍（b）组合封闭箍复合组合箍筋2.2.叠合梁叠合梁2.2.叠合梁叠合梁n 叠合梁的梁梁拼接节点： 宜在受力较小截面 。 梁下部纵向钢筋在后浇段内宜采用机械连接或焊接连接；上部纵向钢筋应在后浇段内连续 。123n 叠合梁接缝的受剪承载力验算：651 装配整体式结构中，接缝的正截面承载力应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的规定。接缝的受剪承载力应符合

10、下列规定： 1 持久设计状况： （外力抗力） 2 地震设计状况： （外力抗力） 在梁、柱端部箍筋加密区及剪力墙底部加强部位，尚应符合下式要求：式中：0结构重要性系数，安全等级为一级时不应小于11， 安全等级为二级时不应小于10； Vjd持久设计状况下接缝剪力设计值； VjdE地震设计状况下接缝剪力设计值； Vu持久设计状况下梁端、柱端、剪力墙底部接缝受剪承载力设计值； VuE地震设计状况下梁端、柱端、剪力墙底部接缝受剪承载力设计值； Vmua被连接构件端部按实配钢筋面积计算的斜截面受剪承载力设计值； j接缝受剪承载力增大系数，抗震等级为一、二级取12，抗震等级为三、 四级取11。2.2.叠合梁

11、叠合梁n 叠合梁接缝的受剪承载力验算：722 叠合梁端竖向接缝的受剪承载力设计值应按下列公式计算： 1 持久设计状况 2 地震设计状况 式中：Acl叠合梁端截面后浇混凝土叠合层截面面积； fc预制构件混凝土轴心抗压强度设计值； fy垂直穿过结合面钢筋抗拉强度设计值； Ak各键槽的根部截面面积(图722)之和，按后浇键槽根部截面 和预制键槽根部截面分别计算，并取二者的较小值； Asd垂直穿过结合面所有钢筋的面积，包括叠合层内的纵向钢筋。 n 叠合梁接缝的受剪承载力验算： Vmua被连接构件端部按实配钢筋面积计算的斜截面受剪承载力设计值，按混规计算，如下： 以300 x700高的框架梁为例，计算如

12、下n 框架梁接缝验算实例：（四）竖向预制构件的钢筋连接技术（四）竖向预制构件的钢筋连接技术n 竖向预制承重构件的纵向受力钢筋连接是装配整体混凝土结构中最为关键的技术，装配整体混凝土结构正是在连接技术的进步与革新的基础上得到应用和发展的。n 目前国内外比较成熟的竖向预制承重构件的钢筋连接技术主要有两种： （1）套筒灌浆连接 （2）浆锚搭接连接 1. 1. 套筒灌浆连接套筒灌浆连接套筒灌浆连接是指在预制混凝土构件中预埋的金属套筒中插入钢筋并灌注水泥基灌浆料而实现的钢筋连接方式。钢筋套筒灌浆连接的技术在美国和日本已经有近四十年的应用历史，是一项十分成熟的技术。美国ACI已明确将这种连接列入机械连接的

13、一类，不仅将这项技术广泛应用于预制构件受力钢筋的连接，而且还用于现浇混凝土受力钢筋的连接。我国部分单位对这种接头进行了一定数量的试验研究工作，证实了它的安全性。1. 1. 套筒灌浆连接套筒灌浆连接连接套筒1. 1. 套筒灌浆连接套筒灌浆连接1. 1. 套筒灌浆连接套筒灌浆连接连接套筒包括全灌浆套筒和半灌浆套筒两种形式。 全灌浆套筒：两端均采用灌浆方式与钢筋连接； 半灌浆套筒：后者一端采用灌浆方式与钢筋连接，而另一端采用非灌浆方式与钢筋连接（通常采用螺纹连接）。（a）全灌浆套筒（b）半灌浆套筒1. 1. 套筒灌浆连接套筒灌浆连接全灌浆套筒1. 1. 套筒灌浆连接套筒灌浆连接半灌浆套筒需注意的问题

14、需注意的问题钢筋通过套筒连接时，套筒的保护层厚度从套筒外边算起，剪力墙为15mm，框架柱为20mm。常用的套筒直径比被连接的钢筋直径大3040mm，因此，对于框架柱，被连接的纵筋的保护层厚度实际是3540mm。柱截面设计时，应考虑这一问题，截面尺寸不宜太小；模型计算时，应注意调整参数。由于所有钢筋均在同一位置通过套筒连接，而规范要求套筒之间的净距不应小于25mm。因此宜采用大直径的钢筋，以减少钢筋的根数。钢筋连接处箍筋须加密，具体详见相关规范。2. 2. 浆锚搭接连接浆锚搭接连接浆锚搭接连接是指在预制混凝土构件中采用特殊工艺制成的孔道中插入需搭接的钢筋，并灌注水泥基灌浆料而实现的钢筋搭接连接方

15、式。这种搭接技术在欧洲有多年的应用历史，也被称之为间接搭接或间接锚固。2. 2. 浆锚搭接连接浆锚搭接连接目前主要采用的是在预制构件中有螺旋箍筋约束的孔道中进行搭接的技术，称为钢筋约束浆锚搭接连接。 金属波纹管浆锚搭接连接：墙板主要受力钢筋采用插入一定长度的钢套筒或预留金属波纹管孔洞，灌入高性能灌浆料形成的钢筋搭接连接接头。 金属波纹浆锚管：采用镀锌钢带卷制形成的单波或双波形咬边扣压制成的预埋于预制钢筋混凝土构件中用于竖向钢筋浆锚接的金属波纹管。另外比较成熟的还有金属波纹管浆锚搭接连接技术。 2. 2. 浆锚搭接连接浆锚搭接连接预制内墙板间竖向钢筋的金属波纹管浆锚搭接连接2. 2. 浆锚搭接连

16、接浆锚搭接连接预制外墙板间竖向钢筋的金属波纹管浆锚搭接连接 （外墙拼缝截面采用内高外低的防雨水渗漏构造）（外墙拼缝截面采用内高外低的防雨水渗漏构造）2. 2. 浆锚搭接连接浆锚搭接连接2. 2. 浆锚搭接连接浆锚搭接连接浆锚搭接连技术的关键在于孔洞的成型技术、灌浆料的质量以及对被搭接钢筋形成约束的方法等各个方面。目前我国的孔洞成型技术种类较多，尚无统一的论证，因此规程要求纵向钢筋采用浆锚搭接连接时，对预留孔成孔工艺、孔道形状和长度、构造要求、灌浆料和被连接钢筋，应进行力学性能以及适用性的试验验证。3. 3. 两种钢筋连接方式的比较两种钢筋连接方式的比较相比较而言，钢筋套筒灌浆连接技术更加成熟，

17、适用于较大直径钢筋的连接；钢筋浆锚搭接连接适用于较小直径的钢筋（d20mm）的连接，连接长度较大，不适用于直接承受动力荷载构件的受力钢筋连接。长沙会展中心项目设计交流长沙会展中心项目设计交流相比较而言，钢筋套筒灌浆连接技术更加成熟，适用于较大直径钢筋的连接；钢筋浆锚搭接连接适用于较小直径的钢筋（d20mm）的连接，连接长度较大，不适用于直接承受动力荷载构件的受力钢筋连接。（五）预制框架柱（五）预制框架柱装配整体式结构中一般部位的框架柱采用预制柱；重要或关键部位的框架柱应现浇，比如穿层柱、跃层柱、斜柱，高层框架结构中地下室部分及首层柱。（楼梯间的柱，重要，边于设置梯梁）注意，预制框架柱钢筋宜只排

18、一排，以免注浆困难。（五）预制框架柱（五）预制框架柱上下层预制柱连接位置：采用预制柱及叠合梁的装配整体式框架中，柱底接缝宜设置在楼面标高处。钢筋连接方式：框架柱抗震性能比较重要，而且框架柱的纵向钢筋直径较大，故宜采用灌浆套筒连接。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙剪力墙结构中一般部位的剪力墙可采用部分预制、部分现浇，也可全部预制；（注意规范中对预制剪力墙比例与房屋最大适用高度的要求）底部加强部位的剪力墙现浇。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙1. 预制剪力墙截面形式及要求： 预制剪力墙宜采用一字形，也可采用L形、T形或U形；预制墙板洞口宜居中布置。 当预制剪力墙外墙

19、采用夹心保温墙板时（即夹心外墙板），应满足下列要求 ： （1） 外叶墙板厚度不应小于50mm，且外叶墙板应与内叶墙板可靠连接； （2）夹心墙板的夹层厚度不宜大于120mm； （3） 内叶墙板应按剪力墙进行设计。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙2.楼层内相邻预制剪力墙之间连接接缝应现浇形成整体式接缝。相邻预制剪力墙之间竖向接缝位置的确定： 一方面应避免接缝对结构整体性能产生不良影响，同时也要便于预制剪力墙构件的标准化生产、吊装、运输和就位。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（1）当接缝位于纵横墙交接处的约束边缘构件区域时，约束边缘构件的阴影区域宜全部采用后浇混凝土，并应在后浇段内设置封闭箍筋 。2

20、121bf且300bwlc且300bfbw且300bf2bf2bf且300bfbwlcbf且300bwlc（a）有翼墙 （b）转角墙图 约束边缘构件阴影区域全部后浇构造示意lc约束边缘构件沿墙肢的长度1后浇段；2预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（2）当接缝位于纵横墙交接处的构造边缘构件区域时，构造边缘构件宜全部采用后浇混凝土； 当仅在一面墙上设置后浇段时，后浇段的长度不宜小于300mm。2001212400200400bw200400200（a）转角墙 （b）有翼墙图 构造边缘构件全部后浇构造示意（阴影区域为构造边缘构件范围）1后浇段；2预制剪力墙3001212200400bw300

21、400400200200（a）转角墙 （b）有翼墙图 构造边缘构件部分现浇构造示意（阴影区域为构造边缘构件范围）1后浇段；2预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙 （3）非边缘构件位置，相邻预制剪力墙之间应设置后浇段，后浇段的宽度不应小于墙厚且不宜小于200mm；后浇段内应设置不少于4根竖向钢筋，钢筋直径不应小于墙体竖向分布筋直径且不应小于8mm。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙3.上下层预制剪力墙的连接：连接位置：剪力墙底部接缝宜设置在楼面标高处。上下层预制剪力墙的竖向钢筋连接方式： （1） 剪力墙边缘构件抗震性能比较重要，而且竖向钢筋直径较大，故宜采用灌浆套筒连接，且应逐根连接。 （2

22、） 剪力墙其他部位的竖向钢筋连接可采用套筒灌浆连接，也可采用浆锚搭接连接。 竖向钢筋可部分连接：被连接的同侧钢筋间距不应大于600mm，且在剪力墙构件承载力设计和分布钢筋配筋率计算中不得计入不连接的分布钢筋；不连接的竖向分布钢筋直径不应小于6mm。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙236006001AA12A-A图 预制剪力墙竖向分布钢筋连接构造示意1不连接的竖向分布钢筋；2连接的竖向分布钢筋；3连接接头（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙l 国家建筑标准设计图集15G310-2装配式混凝土结构连接节点构造（剪力墙）（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙对于约束边缘对于约束边缘构件能否采用构件能否采用墙身水平钢筋墙身水平钢筋计入边缘构件计入边缘构件体积配箍率的体积配箍率的问题，尚需请问题，尚需请教专家。教专家。（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙预制剪力墙的设计制图预制剪力墙的设计制图A.平面图示例平面图示例（六）预制剪力墙（六）预制剪力墙B.预制剪力墙平面说明 图中包括：剪力墙平面布