干法連接全裝配式結構的探索

2023年12月14日發(作者：當我們老了)

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第50卷

增 刊

2020年12月

建筑結構

Building Structure

Vol.50 S2

Dec. 2020

干法連接全裝配式結構的探索

谷 昊，黃莉萍

（佛山建投城市建設有限公司，佛山 528200）

［摘要］ 以廣州市某標準化生態廁所為例，對裝配式建筑的干法連接技術進行了研究和嘗試。提出了主體結構構件間、非承重墻板與主體結構間的干法連接節點，同時開展了各專業間及設計、生產、安裝各環節間的一體化研究，為裝配式建筑的推廣應用提供了有益的借鑒。

［關鍵詞］ 干法連接；全裝配式結構；一體化；預留預埋

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1002-848X(2020)S2-0408-05

Rearch on fully asmbled building with dry connections and its application

GU Hao, HUANG Liping

(Foshan Urban Construction Investment & Development Co., Ltd., Foshan 528200, China)

Abstract: Taking a standardized bio-toilet in Guangzhou as an example, rearch and a practical exploration on this fully

asmbled building with dry connection was made. Dry connection joints between main structure elements and retaining

precast walls and main structure elements were put forward. Besides, rearch on integration of specialities, design,

production and construction was carried out. The uful reference for the promotion and application of prefabricated

buildings was provided.

Keywords: dry connection; fully asmbled buildings; integration; pre-burying and pre-rerving

0 前言

近年以來隨著建筑工業化的深入推進，裝配式建筑以其質量好、節能、節材、減排等優點，成為建筑業的發展方向和建筑工業化的必然選擇。但目前的裝配式混凝土結構多采用預制＋現澆的方式，即構件預制或疊合、節點現澆，由此帶來了成本高、工期長、施工繁瑣、污染大等問題，成為裝配式建筑迅速發展的主要障礙。針對此問題，進行了深入的研究，提出了干式連接的技術方案，并在廣州某生態廁所項目上成功進行了嘗試。

1 項目概況

本項目位于廣州市，一期一次性建設24座標準化生態廁所。建筑主體1層，建筑面積100m2，建筑高度4.5m。該項目對于施工進度要求特別苛刻，24套廁所要求在1個月內完成上部結構、設備管線和裝修的施工。在施工單位人力、機械等因素的制約下，要在如此短的時間內完成任務，按照傳統的磚混結構、現澆混凝土結構等方式完全不具備可行性，而鋼結構雖然具有抗震性能好、施工快等優勢，但也存在造價高、后期維護費用高等不利因素[1]，不適宜在本項目中全部采用。從而，裝配式混凝土結構成為最優選擇。但常規的裝配式混凝土結構因存在大量的現澆作業仍不

能滿足本項目的工期要求，于是提出了采用干法連接的全裝配式結構。項目效果圖見圖1。

圖1 項目效果圖

主體采用全裝配式混凝土框架結構，屋蓋采用鋼結構。預制構件類型包括全預制柱、全預制梁、預制外墻板、預制內墻板等，柱斷面有300×300、300×450兩種，梁斷面有300×300和300×400兩種，墻板厚度為120mm，混凝土強度等級均為C30。預制構件主要的連接方式有螺栓連接、波紋管插筋連接等。預制構件拆分示意圖見圖2。

根據《裝配式建筑評價標準》（GB/T 51129-

2017）[2]，各項得分見表1，總體裝配率計算如下：

作者簡介：谷昊，碩士，高級工程師，Email:*****************。

第50卷

增 刊

評價項

主體結構

（50分）

建筑結構 409

表1

評價分值

20~30

10~20

5

2~5

5

5

6

6

3~6

3~6

4~6

—

6

10

最低分值 本項目得分（應用比例）

20

30（100%）

20（100%）

5（100%）

0

5（100%）

5（100%）

6（100%）

0

缺項

4.62（80.8%）

0

裝配式建筑評分

評價要求

35%≤比例≥80%

70%≤比例≥80%

比例≥80%

50%≤比例≥80%

比例≥50%

50%≤比例≥80%

—

比例≥70%

70%≤比例≥90%

70%≤比例≥90%

50%≤比例≥70%

柱、支撐、承重墻、延性墻板等豎向構件

梁、板、樓梯、陽臺、空調板等構件

非承重圍護墻非砌筑

圍護墻和內隔墻

（20分）

圍護墻與保溫、隔熱、裝飾一體化

內隔墻非砌筑

內隔墻與管線、裝修一體化

全裝修

干式工法樓面、地面

裝修和設備管線

（30分）

集成廚房

集成衛生間

管線分離

底板，鋼底板留孔，孔位上方預制柱設置操作用凹槽，柱腳錨栓穿過鋼底板留孔后用螺帽擰緊焊死，最后用干硬性砂漿將凹槽填塞密室。同時為保證柱腳節點的抗剪能力，在預制柱底板上焊接槽鋼，槽鋼插入現澆基礎短柱頂面的凹槽里，并用高強砂漿灌密實。為保證柱腳錨栓與預制柱鋼底板留孔的精確對位，預埋柱腳錨栓采用專用的定位鋼板進行定位，見圖3。

圖2 預制構件拆分示意圖

P?Q1?Q2?Q3?100%100?Q4

(30?20)?(5?5?5)?(6?4.62)??100%

100?6?80.4%式中：P為裝配率；Q1為主體結構指標實際得分值；Q2為圍護墻和內隔墻指標實際得分值；Q3為裝修和設備管線指標實際得分值；Q4為評價項目中缺少的評價項分值總和。

項目裝配率達80.4%，可評價為AA級裝配式建筑。

2 構件及連接設計

鋼-混凝土組合節點連接具備混凝土和鋼結構的共同優勢，能有效保證節點連接強度以及施工質量[3]。

2.1 柱腳連接

借鑒鋼結構柱腳節點的做法，預制混凝土柱與現澆基礎短柱采用柱腳錨栓的方式連接。在現澆基礎短柱內預埋柱腳錨栓，預制柱底部設置鋼

圖3 預制柱腳與定位板大樣

該節點簡潔高效，受力可靠。經過核算，柱腳節點接近于理想剛接。現場施工只需保證柱腳錨栓位置和基礎頂面標高的精確度，柱子安裝可在數分鐘內完成。

2.2 梁柱連接

梁柱連接包括頂接與側接兩種形式。頂接即梁支承于柱頂，用于柱高不超過梁面的情況；側接即梁支承于柱側面，用于柱頂高出梁面的情況。

頂接連接采用預制柱縱筋出筋、梁端對應位置開通孔，伴隨著梁吊裝就位，縱筋插入梁孔中，再用高強灌漿料對孔位進行灌漿。梁與柱接近于鉸接連接，計算中梁按簡支梁設計。該連接方式因為基本沒有濕作業，且不需要為梁設置支撐，安裝非常簡便，施工速度快。對于角柱，因為有兩個方向相互垂直的梁需支承于柱頂，為提供足 410 建筑夠的支承面，柱截面由標準的方形擴大為矩形斷面300×450。如圖4所示。

(a) 梁柱頂接立面示意圖

(b) 角柱與梁頂接平面示意圖

圖4 梁柱頂接

側接連接借鑒柱腳節點的做法，預制梁端部設置鋼板，梁縱筋焊接于鋼板上，鋼板留孔，孔位處設置操作用凹槽，通過高強螺栓連接于在柱內預埋好的鋼筋連接套筒中。該連接方式中，梁端的彎矩可以通過上下螺栓的拉力和軸力傳遞到柱上，同時梁端的剪力也利用螺栓的受剪傳遞至柱上。但該節點難以達到全剛性的程度，近似于半剛性節點[4]。梁端的凹槽采用干硬性無收縮砂漿填充密實。梁柱側接見圖5。

圖5 梁柱側接

結構 2020年

2.3 墻梁連接

墻板包括外墻板和內墻板。項目地處臺風影響區域，風荷載是墻板水平方向的主要荷載。外墻板下部支承于現澆基礎梁面上，預制柱和上部預制梁可為外墻板提供側向支撐，從而外墻板在水平方向的受力近似為四邊簡支的樓板。在連接方式上，均采用角鋼+螺栓的方式。墻板上預留螺栓孔，現澆基礎、預制柱和預制梁的對應位置采用現場鉆孔的形式，這樣更便于安裝對位。同時，角鋼的開孔采用一側圓孔、一側長圓孔的形式，為構件連接提供更大的靈活性。

內墻板基本上上方無預制梁、端部無預制柱為其提供側向支撐，能利用的只有現澆基礎底板以及垂直方向的墻板，使得內墻板的受力近似于底部固結、側面簡支、頂部自由的狀態。墻板底部預留波紋管，在現澆基礎中預留插筋，在墻板安裝過程中，插筋伸入波紋管孔中，再用高強砂漿填塞密實。

垂直墻板間的連接同樣采用角鋼+螺栓的形式，方便快捷。墻板連接見圖6。

圖6 墻板連接

2.4 屋面鋼結構與預制梁連接

屋面為不等高的雙坡折板造型，相對于預制混凝土構件，輕鋼結構更容易實現。屋面鋼梁與預制混凝土梁的連接也是采用比較簡潔高效的干法連接，即在預制梁上預埋錨栓，鋼結構通過錨栓固定于下部結構。工廠預制的混凝土構件能夠將預埋的定位做到非常精確，大大方便了現場鋼結構的安裝。

2.5 拼縫構造

本項目為獨立的公共衛生間，屬半開敞型建筑，對保溫、隔熱、防水等的要求不高，但外墻板間的拼縫較多，拼縫的填塞仍需要做一定的防水處理，采用的方式為“空腔+PE棒+建筑第50卷

增 刊 建筑密封膠”。

3 一體化設計

傳統的建筑設計及施工方式，各專業及各環節間往往存在沖突、脫節、遺漏等問題，造成現場大量的開鑿、改造、變更等情況，費時費力費錢，施工質量和精度差。裝配式建筑的特點要求建筑、結構、機電、裝飾裝修等各專業和環節的一體化、精細化的設計前置，同時工程相關人員在設計、生產、施工各環節相互緊密配合，從而提升工程項目的管理水平和建筑質量，是建筑行業轉型升級的一個必然要求和趨勢[5-6]

。

3.1 基于機電與室內設計的一體化

本項目智能化設計和室內設計要求較高，大量的管線均需暗敷在墻板內。如果在施工現場對預制墻板進行開鑿，不但效率低下，對構件造成損害，也不符合作為裝配式建筑的初衷。這就要求主體建筑各專業的設計與預制構件深化設計需嚴密地配合，精準確定各類洞口、管線、線盒的位置、規格，保證位置合理且互不干涉、沖突，并最終落實到構件的生產上。從而實現了預制墻板的一體化設計、生產與集成化協同安裝。外墻板預埋線盒與預留水管線槽見圖7。

圖7 外墻板預埋線盒與預留水管線槽

前文所述墻板與其他構件的連接采用的是角鋼+螺栓的連接形式。因為本項目室內設計要求較高，如果按照常規方式直接在構件表面上做角鋼和螺栓連接，則會大大影響室內的美觀與整潔。為了保證室內效果，該連接節點處均在構件上作了凹槽處理，凹槽深度25mm，角鋼緊貼凹槽底面， 25mm的深度也保證了螺栓不會突出構件整體表面。在構件安裝完成后，采用砂漿將凹槽抹平，巧妙地將連接節點進行了遮擋，同時對鋼材起到了保護作用，見圖6。

結構 411

3.2 基于生產和施工的設計

裝配式建筑的設計要充分考慮生產、運輸和安裝的可行性與便利性。項目開始階段，對項目現場進行了踏勘，調研了構件的運輸路線和現場施工布置情況，從而確定合理的運輸路線、構件放置方式和構件拆分的大小，確保構件能夠順利地運輸與吊裝。

構件的拆分還要考慮盡量提高模具的通用性，盡可能地使構件尺寸、開洞開槽尺寸等做到標準化，保證生產工藝的便利性和經濟性。另外對構件在脫模、起吊、運輸、安裝等不同階段的受力進行復核，必要時采用臨時加固措施，避免因應力集中、道路顛簸等因素而產生破損、開裂，保證構件在整個過程中的完好。

同時，由于場地大都比較狹小，無法提供構件堆放場地，構件需直接從運輸車上吊裝至安裝位置，構件廠與安裝施工隊伍密切配合，一起制定了構件運輸計劃、裝車順序以及吊裝計劃，確保吊裝的連續性。吊裝過程中的裝配式結構見圖8。

圖8 吊裝過程中的裝配式結構

3.3 外墻裝飾的一體化

平面預制構件以鋼模臺為底模進行生產，表面平整度高，具備以下優點：

（1）外立面不需要抹灰，節約了人工和材料，減少了對環境的不利影響；

（2）消除了抹灰開裂、空鼓甚至脫落等諸多質量通病。

4 結論

（1）干法連接的全裝配式結構在小型低層建筑上的應用具有可行性，具有施工速度快、環境整潔、后期維護費用低的優點。在數量達到一定程度的情況下，還具有成本優勢，具有較高的推廣價值。

（2）干法連接在主體結構間、主體結構與非412 建筑結構

參 考 文 獻

2020年

承重墻板之間均可應用，滿足結構受力和結構整體剛度要求，操作簡便快捷，顯著優于現澆節點。

（3）一體化的重點在于設計，要充分考慮各專業間以及生產、運輸、吊裝各環節的相互影響與配合，從而大大減少反復變更所造成的費用和時間上的浪費，并顯著提升工程質量。

（4）水、電氣、智能化等的線盒、線管、線槽在預制墻板上實現了精確的預留預埋，保證了室內的設計效果。

（5）應充分發揮混凝土和鋼結構兩種材料各自的優勢，造型復雜、混凝土不易實現的構件，可考慮采用鋼結構。同時預制混凝土構件的連接節點可充分借鑒鋼結構的做法。

[1] 黃莉萍, 谷昊, 王世華. 低層全裝配式混凝土結構的實踐探索[J]. 廣東土木與建筑, 2019, 26(11): 15-20.

[2] 裝配式建筑評價標準: GB/T 51129-2017[S]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2018.

[3] 朱東烽, 顏新星, 張偉生, 等. 基于一種新型鋼連接節點的裝配式混凝土施工技術[J]. 廣東土木與建筑,

2019, 26(11): 61-64

[4] 趙斌, 呂西林, 劉麗珍. 全裝配式預制混凝土結構梁柱組合件抗震性能試驗研究[J]. 地震工程與工程振動廣東土木與建筑, 2005, 25(1): 81-87

[5] 葉浩文, 王兵, 田子玄. 裝配式混凝土建筑一體化建造關鍵技術研究與展望[J]. 施工技術, 2018, 47(6): 66-69.

[6] 蔣文龍, 李磊, 侯靜, 等. 預制裝配式建筑設計施工一體化研究[J]. 施工技術, 2017, 46(22): 72-74.

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