装配式建筑结构设计 课件 第5章 探索装配式混凝土框架结构

装配式结构建筑设计第5章装配式混凝土框架结构Catalogue目录1.装配整体式框架结构PartOne螺栓连接装配式混凝土框架结构PartTwo2.预应力连接装配式混凝土框架结构PartThree3.装配整体式框架结构装配整体式框架结构采用“湿连接”技术，是一项成熟的技术，在建筑领域应用广泛。它以其独特的优势，在住宅和办公楼等建筑类型中得到了大量应用，成为现代建筑结构的重要选择之一。梁柱预制，节点核心区后浇：这种形式下，梁和柱在工厂预制完成，然后运输到施工现场进行组装，而节点核心区则在现场进行后浇混凝土施工，使整个结构形成一个整体，确保了结构的稳定性和整体性。梁柱节点与构件同预制，设后浇段连接：将梁柱节点与构件一同在工厂预制，在施工现场通过设置后浇段进行连接。这种方式既保证了预制构件的质量和精度，又通过后浇段的连接，增强了结构的整体性和抗震性能。三维构件（双T形、双十字形）：三维构件如双T形和双十字形，具有独特的结构形状和力学性能。它们在一些特定的建筑结构中应用，能够有效地提高空间利用率，同时也为建筑设计提供了更多的灵活性和创新性。发展与应用三种形式结构体系简介连接概述连接原理破坏形式主要构造要求柱-柱连接连接概述构造要求梁-柱连接节点连接与构造连接概述柱-柱连接节点连接与构造在装配整体式框架结构中,上下层框架柱间常采用钢筋套筒灌浆连接。在该连接方式中,通常为上柱下端预埋套筒,安装时将下柱预埋钢筋插入上部预埋套筒中,并灌入水泥基灌浆料。根据套筒连接方式的不同,钢筋套筒灌浆连接一般分为全灌浆式套筒和半灌浆式套筒两种方式。在全灌浆式套筒中,套筒两端均采用灌浆方式与钢筋连接;而在半灌浆式套筒中,套筒一端采用灌浆方式进行连接,另一端则采用螺纹连接等非灌浆方式与钢筋连接。连接原理柱-柱连接节点连接与构造钢筋与套筒的传力主要以内部灌浆料为介质进行传递。钢筋套筒灌浆连接中所用灌浆料应当具备一定的微膨胀性。破坏形式柱-柱连接节点连接与构造通常,套筒灌浆连接的破坏模式主要包含以下几种:①

钢筋拔出破坏:当钢筋与灌浆料之间的黏结作用不足以提供钢筋所受的拉力,则容易出现该类破坏模式。通过增大钢筋锚固长度可以避免该类破坏模式。②

套筒被拉断:当套筒强度不足时,套筒的抗拉强度不足以提供钢筋所受拉力,则易出现该类破坏模式。通过减小钢筋强度等级和直径,以削弱每根钢筋所受拉力,可以避免该类破坏模式。③

灌浆料拔出破坏:当灌浆料与套筒之间的黏结作用不足以提供钢筋所受拉力时,则易出现该类破坏模式。通过增加套筒内壁中的剪力键数量增强咬合力,可以避免该类破坏模式。④

灌浆料劈裂破坏:当灌浆料强度不足时,套筒与灌浆料之间的黏结作用以及钢筋与灌浆料之间的黏结作用易使灌浆料出现斜向裂缝,易出现该类破坏模式。通过增大灌浆料强度或套筒直径,可以避免该类破坏模式。主要构造要求柱-柱连接节点连接与构造套筒灌浆连接的施工步骤较为复杂,精度要求高。为了便于节点区域钢筋布置以及钢筋连接施工,可以采用大直径的纵向钢筋,以减少钢筋数量。由于套筒灌浆连接区域截面钢部件较多,其柱截面刚度和强度偏大,其余部位则相对偏小,这会使得柱底的塑性铰区域可能会上移至套筒灌浆连接区域顶部位置,需要对其进行箍筋加密,柱箍筋加密区不应小于纵向受力钢筋连接区域长度和500mm之和。连接概述梁-柱连接节点连接与构造当前,典型的梁-柱连接方式为整浇式连接,其特点是将柱-柱连接节点与梁-梁连接节点交会在一起,通过后浇混凝土形成刚性节点

(图5-5),这是一种典型的节点区现浇的“湿连接”形式。构造要求梁-柱连接节点连接与构造在采用预制柱与叠合梁的整浇式核心区框架节点区域中,锚固方式主要包含钢筋弯折锚固、钢筋机械锚固、钢筋锚固板锚固和钢筋直线锚固。构造要求梁-柱连接节点连接与构造当整浇式核心区框架节点位于框架中间层边柱时,可采用的连接方式包含钢筋锚固板锚固、钢筋直线锚固和钢筋弯折锚固三种形式承载能力与抗震验算设计时需确保结构的承载能力和抗震性能符合GB50010《混凝土结构设计规范》和GB50011《建筑抗震设计规范》的相关要求。通过精确的计算和分析，合理确定结构的尺寸、材料强度等参数，使结构在正常使用和地震等自然灾害作用下，都能保持稳定，不发生破坏。叠合梁设计叠合梁设计需要进行受剪承载力计算，分别考虑持久状况和地震状况下的受力情况。在持久状况下，叠合梁要承受长期的荷载作用，需保证其受剪承载力满足设计要求；在地震状况下，叠合梁要具备足够的抗剪能力，以抵抗地震力的作用，确保结构的安全。预制柱接缝预制柱接缝应进行受剪承载力计算，主要考虑轴压摩擦力和钢筋销栓作用对受剪承载力的影响。通过合理设计接缝的构造和钢筋配置，充分利用轴压摩擦力和钢筋销栓作用，提高预制柱接缝的受剪承载力，保证柱子之间的连接牢固可靠。设计要点010203某医院项目采用装配整体式套筒灌浆连接技术，该地区抗震设防烈度为7度。在这样的抗震要求下，装配整体式套筒灌浆连接技术能够有效地保证结构的抗震性能，为医院的安全使用提供保障。工程概况建筑设计采用功能模块化理念，将医院的各个功能区域进行合理划分和组合，提高了空间利用效率和使用便利性。同时，对预制构件进行了优化设计，使其在满足结构要求的前提下，更加符合建筑设计的美观和功能需求。建筑设计结构设计中，对构件尺寸进行了精确计算和确定，以保证结构的承载能力和稳定性。对节点构造进行了精心设计，确保节点连接的牢固可靠。对键槽与粗糙面进行了特殊处理，增加了构件之间的摩擦力和咬合力，进一步提高了结构的整体性和抗震性能。结构设计设计实例螺栓连接装配式混凝土框架结构采用螺栓连接器实现干连接，柱子可以分段预制，也可以一柱到顶，梁则可以采用叠合梁或全预制梁。这种多样化的组合方式，能够根据不同的工程需求和建筑设计要求，灵活选择合适的结构形式，提高了结构体系的适应性和灵活性。干连接形式01节点核心区采用预制方式，在施工过程中，可使用临时或永久牛腿进行支撑。预制节点核心区能够保证其质量和精度，临时或永久牛腿的支撑则为施工过程中的结构稳定性提供了保障，确保施工安全顺利进行。节点核心区02结构体系组成连接概述连接原理破坏模式主要构造要求柱-柱连接节点连接与构造在装配式混凝土框架结构中,螺栓连接是一种高效便捷的重要连接方式。这种连接方式通常在上柱的下端角部预埋螺栓连接器,同时在下柱的上端相应位置预埋锚固螺栓。在安装过程中,需将上柱的螺栓连接器与下柱预埋的锚固螺栓对准并进行紧固。随后,当螺栓达到设计所需的预紧力后,将水泥基灌浆料注入连接节点处。柱与基础的连接方式与柱与柱的连接方法相似。连接概述连接原理破坏模式主要构造要求柱-柱连接节点连接与构造柱-柱螺栓连接在安装阶段和使用阶段中,其受力形式存在一定差异。在安装阶段,作用在连接节点上的力是由柱自重、风荷载等引起的弯矩和剪力组成,分别如图5-16(a)中NEd,0、MEd,0和VEd,0。柱-柱螺栓连接在安装阶段和使用阶段的特性有所不同。在安装时,由于螺栓拧紧即可参与受力传递,但此时灌浆料尚未形成足够的强度,上下柱的内力传递主要依赖螺栓。因此,螺栓必须经过屈曲和弯曲验证,确保在安装阶段能够有效传递内力。连接概述连接原理破坏模式主要构造要求柱-柱连接节点连接与构造连接概述连接原理破坏模式主要构造要求柱-柱连接节点连接与构造对采用螺栓连接的装配整体式框架结构,在预制柱水平接缝处的安装过程中,需控制施工精度,因为吊装不当则容易使得螺栓出现拉力,进而影响螺栓的性能充分发挥。为增强拼缝处的抗剪承载力,拼缝处混凝土表面需要设计成粗糙面。为了方便预制柱的安装施工,柱端接缝的宽度不宜小于50mm,并应采用灌浆料填实接缝,确保结构的稳固连接。连接概述主要构造要求梁-柱连接节点连接与构造全预制混凝土梁端节点连接和叠合预制混凝土梁端节点连接是梁与柱连接的两种常见方式连接概述主要构造要求梁-柱连接节点连接与构造预制梁的设计应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010)的要求,竖向接缝宜设置在梁柱交界面处,而预制梁与预制节点核心区中伸出的预埋螺栓连接,确保节点连接的可靠性,需要采取紧固措施来确保螺帽紧固。节点分为刚性节点和半刚性节点，不同类型的节点对结构的刚度和承载力有不同的要求。在设计时，需要根据结构的受力特点和使用要求，合理选择节点类型，并确保节点的刚度和承载力满足设计要求。计算受弯与受剪承载力时，将螺栓作为受拉钢筋进行考虑，同时要考虑施工阶段的受力情况进行验算。在施工阶段，结构的受力状态与使用阶段不同，需要对施工过程中的各种荷载和力进行分析和计算，确保结构在施工过程中的安全可靠。牛腿构造的受剪承载力计算应符合GB50010《混凝土结构设计规范》和GB50017《钢结构设计标准》的相关要求。通过合理设计牛腿的尺寸、形状和配筋，确保牛腿能够承受梁传来的荷载，保证结构的稳定性。受弯与受剪承载力计算节点类型牛腿构造设计要点某海外三层酒店式公寓采用螺栓连接体系，该地区抗震设防烈度为8度半。在这样高的抗震要求下，螺栓连接体系能够充分发挥其优势，保证公寓在地震等自然灾害作用下的安全。工程概况02结构设计中，确定了多种预制构件种类，以满足不同部位的结构需求。对柱与基础、梁柱节点构造进行了精心设计，确保节点连接牢固可靠。对楼板设计也进行了优化，提高了楼板的承载能力和抗震性能。结构设计01工程实例预应力连接装配式混凝土框架结构使用钢绞线作为无粘结预应力筋，其表面覆盖无粘结材料，在结构构件混凝土达到规定强度后，进行张拉锚固。无粘结预应力筋能够有效地提高结构的承载能力和抗裂性能，使结构在使用过程中更加安全可靠。配备摩擦型、屈服型、黏滞型等耗能装置，主要设置在节点区域。这些耗能装置能够在地震等自然灾害作用下，通过自身的变形和耗能，吸收和耗散地震能量，减少结构的地震响应，保护结构主体的安全。无粘结预应力筋耗能装置结构体系组成耗能装置设计构造要求梁-柱节点构造U形连接钢筋梁板脱开区梁与楼板连接构造连接构造地震作用表现在多遇地震作用下，结构处于弹性状态，能够保持正常的使用功能；在罕遇地震作用下，耗能装置开始工作，通过自身的耗能作用，保护结构主体，使其不发生严重破坏，确保结构的抗震安全。设计要点梁-柱节点设计受弯承载力（弹性极限与张开角状态）受剪承载力（张开前后计算）设计要点梁柱构件设计梁柱构件设计时，应进行荷载组合计算，考虑结构在各种可能荷载作用下的受力情况。同时，设计应符合GB50010《混凝土结构设计规范》的相关要求，确保梁柱构件具有足够的承载能力、刚度和耐久性。设计要点惠灵顿维多利亚大学教学楼该教学楼采用水平和竖向预应力筋，同时设置外置耗能装置。水平和竖向预应力筋的设置有效地提高了结构的承载能力和抗裂性能，外置耗能装置则在地震作用下能够充分发挥耗能作用，保护结构安全。武汉同心花苑幼儿园采用预应力连接技术，仅用10天就完成了施工，并且现场实现了“零垃圾”。预应力连接技术的应用提高了施工效率，缩短了施工周期，同时现场“零垃圾”的实现体现了该技术的环保优势，为幼儿园的快速建设和绿色施工提供了保障