装配式混凝土结构设计方法

3主要内容引言1.结构分析方法2.结构设计基本要求3.结构连接节点设计4.设计考虑的施工问题结束语引言装配式混凝土结构：由预制混凝土构件通过各种可靠的连接方式装配而成的混凝土结构。目前国内流行采用装配整体式混凝土结构装配整体式混凝土结构：由预制混凝土构件通过各种可靠的方式进行连接并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成的装配式混凝土结构。（从施工工艺而不是从结构性能角度定义）装配整体式混凝土结构的特点：1）节点区域钢筋构造与现浇结构相同；2）节点区域的混凝土后浇或者纵筋采用灌浆套筒连接、浆锚搭接连接；3）采用叠合楼盖。“等同现浇”的设计方法没有问题，但机械化地照搬现浇结构的构造措施，对装配需要考虑不够，且现场施工组织与协调也是现浇工程的模式，造成的结果就是难于安装且效率低、经济性差，会给PC发展造成困难。[王晓锋.新型装配式混凝土结构的发展问题.新营造，2017（1）]装配整体式混凝土结构的施工质量不容乐观引言引言在设计、施工工作中，贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全、适用、经济，保证工程质量，是为关键。2016年2月6日《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出：力争10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。7主要内容引言1.结构分析方法2.结构设计基本要求3.结构连接节点设计4.设计考虑的施工问题结束语1结构分析方法6.3.1在各种设计状况下，装配整体式结构可采用与现浇混凝土结构相同的方法进行结构分析。当同一层内既有预制又有现浇抗侧力构件时，地震设计状况下宜对现浇抗侧力构件在地震作用下的弯矩和剪力进行适当放大。6.3.2装配整体式结构承载能力极限状态及正常使用极限状态的作用效应分析可采用弹性方法。6.3.4在结构内力与位移计算时，对现浇楼盖和叠合楼盖，均可假定楼盖在其自身平面内为无限刚性；楼面梁的刚度可计入翼缘作用予以增大；梁刚度增大系数可根据翼缘情况近似取为1.3～2.0结构类型层间位移角限值装配整体式框架结构1/550装配整体式框架-现浇剪力墙结构1/800装配整体式剪力墙结构装配整体式部分框支剪力墙结构1/1000多层装配式剪力墙结构1/1200建模计算时，可以采用目前常用的各类设计软件，包括PKPM、YJK、MIDAS、ETABS等。采用的各种参数与现浇结构计算基本相同，注意抗震等级的划分高度与现浇结构不同。连梁刚度折减系数、周期折减系数、楼面梁刚度放大系数等与现浇结构相同。9主要内容引言1.结构分析方法2.结构设计基本要求3.结构连接节点设计4.设计考虑的施工问题结束语规程JGJ1-2014第3.0.1条在装配式建筑方案设计阶段，应协调建设、设计、制作、施工各方之间的关系，并应加强建筑、结构、设备、装修等专业之间的配合。设计制作施工构件深化设计施工图深化设计规范GB50666-2011第3.1.3条由施工单位完成的深化设计文件应经原设计单位确认。2结构设计基本要求2结构设计基本要求JGJ1的房屋最大适用高度JGJ3的房屋最大适用高度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，最大适用高度应取表6.1.1中括号内的数值。房屋最大适用高度2结构设计基本要求抗震等级1.装配整体式剪力墙结构抗震等级的划分高度比现浇结构适当降低。2.乙类装配整体式结构应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；当本地区抗震设防烈度为8度且抗震等级为一级时，应采取比一级更高的抗震措施；当建筑场地为I类时，仍可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。3.当建筑场地为三、四类时，对设计基本地震加速度为0.15g的地区，宜按照抗震设防烈度8度（0.2g）时各类建筑的要求采取抗震措施。4.当建筑场地为三、四类时，对设计基本地震加速度为0.30g的地区，不宜采用装配式混凝土结构，或采取隔震等特殊措施。5.乙类建筑、建造在为三、四类场地时且设计基本地震加速度为0.15g地区的丙类建筑，按规定提高一度确定抗震等级时，如果房屋高度超过提高一度后对应的房屋最大适用高度，则应采取比对应抗震等级更有效的抗震措施。2结构设计基本要求平面规则性—按高规3.3.3避免扭转不规则、凹凸不规则及楼板大开洞控制楼板面内应力竖向规则性—避免抗规表3.3.3-2的竖向不规则避免高位收进、悬挑避免转换避免洞口错位抗震性能化设计的规定—参考高规3.11节进行抗震性能化设计，关键节点及接缝也要设置适当的性能目标抗震设计要求2结构设计基本要求6.1.8高层装配整体式结构应符合下列规定：1宜设置地下室，地下室宜采用现浇混凝土；作为嵌固层的地下室顶板应现浇2剪力墙结构底部加强部位的剪力墙宜采用现浇混凝土；视标准层情况、内墙预制情况、高度、抗震等级等确定3框架结构首层柱宜采用现浇混凝土，顶层宜采用现浇楼盖结构。首层尽量现浇现浇区域的要求2结构设计基本要求15作用及作用组合节点设计2结构设计基本要求强节点弱构件2结构设计基本要求结合面抗剪性能试验高强混凝土新旧结合面、高强钢筋新旧结合面、压剪作用的新旧结合面、套筒灌浆接缝1试验研究与标准规范1在直剪作用下，试件出现了结合面剪切破坏和试件侧边混凝土冲切破坏两种破坏形态。2结合面的受剪承载力随结合面配筋强度的增大而增大。3其他参数条件相同下，单调加载键槽面试件的受剪承载力高于粗糙面试件；低周反复荷载试件承载力比单调荷载试件平均低20%；新旧结合面试件的承载力高于灌浆接缝试件。4对新旧结合面，相比于模式规范MC2010、美国规范ACI318和欧盟规范EN1992-1-1，我国规程JGJ1计算公式偏保守；但对于灌浆接缝，规范ACI318、规范EN1992以及JGJ1梁端的计算公式高估了接缝的受剪承载力。5建议计算结合面受剪承载力时，适当考虑混凝土黏锁作用和剪摩擦作用的有利影响，并建议对灌浆接缝的受剪性能开展进一步研究。结合面抗剪性能试验2结构设计基本要求楼盖结构设计•人们对装配式混凝土结构的性能，特别是抗震性能，仍存有疑问。2结构设计基本要求•唐山地震、汶川地震，预制圆孔板被称为“棺材板”。2结构设计基本要求•衡阳大厦113大火2结构设计基本要求桁架钢筋预制板是目前国内最为流行的叠合板预制底板。此外，还有双T板、圆孔板、带肋底板、槽型板等。叠合板是装配式混凝土结构中重要的结构构件。2结构设计基本要求JGJ1-20146.6.1装配整体式结构的楼盖宜采用叠合楼盖。6.6.3当预制板之间采用分离式接缝时，宜按单向板设计。对长宽比不大于3的四边支承叠合板，当其预制板之间采用整体式接缝或无接缝时，可按双向板设计。6.6.6双向叠合板板侧的整体式接缝宜设置在叠合板的次要受力方向上且宜避开最大弯矩截面。2结构设计基本要求JGJ1-20146.3.4在结构内力与位移计算时，对现浇楼盖和叠合楼盖，均可假定楼盖在其自身平面内为无限刚性。GB50010-20106.2.3进行结构整体分析时，对于现浇结构或装配整体式结构，可假定楼盖在其自身平面内无限刚性。JGJ3-2010第8.1.8条“注3”现浇厚度大于60mm的叠合楼板可作为现浇板考虑。JGJ1-20146.1.1当结构竖向构件全部为现浇且楼盖采用叠合梁板时，房屋的最大适用高度可按现行行业标准JGJ3中的规定采用。252结构设计基本要求2结构设计基本要求2结构设计基本要求剪力墙结构设计装配整体式剪力墙结构是国内目前在住宅建筑中应用最为流行的结构类型。2结构设计基本要求剪力墙竖向接缝连接技术仍需进一步完善。技术关键：钢筋的连接、锚固和碰撞2结构设计基本要求2结构设计基本要求边缘构件是否都要后浇？JGJ1:8.3.1楼层内相邻预制剪力墙应采用整体式接缝连接。JGJ1:8.2.1预制剪力墙宜采用一字形，也可采用L形、T形或U形。装配整体式混凝土结构：由预制混凝土构件通过各种可靠的方式进行连接并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成的装配式混凝土结构。重要修改：明确允许预制剪力墙的水平钢筋在后浇段内连接。2结构设计基本要求剪力墙结构设计2结构设计基本要求剪力墙结构设计2结构设计基本要求剪力墙结构设计2结构设计基本要求剪力墙结构设计1234≤50≥300抗震等级最大间距（mm）最小直径（mm）一、二级1008三、四级1508表8.2.4加密区水平分布钢筋的要求加强钢筋连接区域，应对塑性铰区上移。2结构设计基本要求框架结构设计2结构设计基本要求框架叠合梁抗震性能预制部分15006008001300150后浇部分端部结合面纵向受力钢筋纵向受力钢筋构造纵筋箍筋50100加载中心线450叠合面100南北水平限位千斤顶地锚正向双作用电液伺服作动器加载中心线后浇部分预制部分2结构设计基本要求框架柱抗震性能8个缩尺全灌浆套筒14个足尺全灌浆套筒4个足尺螺栓连接采用大直径高强钢筋以减少预制柱纵筋连接根数或将预制柱纵筋集中布置于四角，从而避免框架梁、柱的纵筋碰撞，提高预制构件的装配施工效率，但此类预制柱的受力纵筋间距与箍筋肢距将会加大，其抗震性能存在争议。2结构设计基本要求中间层中节点抗震性能梁：箍筋肢距扩大、梁腹钢筋不进节点、梁底纵筋锚固方式柱：纵筋采用大直径高强钢筋并采用灌浆套筒连接节点：节点区配置配箍方式2结构设计基本要求顶层端节点抗震性能带凸头节点2结构设计基本要求顶层端节点抗震性能倒U形插筋2结构设计基本要求框架结构设计7.1.1除本规程另有规定外，装配整体式框架结构可按现浇混凝土框架结构进行设计。（JGJ1）2结构设计基本要求框架结构设计2结构设计基本要求框架结构设计2结构设计基本要求框架结构设计45主要内容引言1.结构分析方法2.结构设计基本要求3.结构连接节点设计4.设计考虑的施工问题结束语【规范GB50204-2015第9.1.1条】装配式结构连接部位及叠合构件浇筑混凝土之前，应进行隐蔽工程验收。隐蔽工程验收应包括下列主要内容：1.混凝土粗糙面的质量，键槽的尺寸、数量、位置；【结合面】2.钢筋的牌号、规格、数量、位置、间距，箍筋弯钩的弯折角度及平直段长度；【箍筋】3.钢筋的连接方式、接头位置、接头数量、接头面积百分率、搭接长度、锚固方式及锚固长度；【纵筋】4.预埋件、预留管线的规格、数量、位置。连接节点的设计及施工质量控制的要点是什么？3连接节点设计473.1基本构造要求3.2叠合板连接3.3叠合梁连接3.4预制剪力墙竖向接缝3.5预制剪力墙水平接缝3.6框架的后浇节点技术关键：钢筋的连接与锚固钢筋与钢筋的碰撞钢筋与构件的碰撞3连接节点设计3.1基本构造要求混凝土保护层钢筋、机械接头、套筒灌浆接头、锚固板3.1基本构造要求基本锚固长度受拉钢筋锚固长度受拉钢筋抗震锚固长度弯钩或机械锚固受压钢筋锚固受剪钢筋锚固钢筋的锚固长度取决于钢筋的受力状态和锚固方式纵筋锚固与连接3.1基本构造要求纵筋锚固与连接3.1基本构造要求绑扎搭接连接（GB50010、GB50666）间接搭接连接浆锚搭接连接（JGJ1）焊接连接（GB50010、GB50666）机械连接（JGJ107）套筒灌浆连接（JGJ355）纵筋锚固与连接3.1基本构造要求绑扎搭接连接（8.3.3当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时，对板、墙、柱及预制构件的拼接处，可根据实际情况放宽。）机械连接（8.3.7位于同一连续区段内的纵向受拉钢筋机械接头面积率不宜大于50%，对板、墙、柱及预制构件的拼接处，可根据实际情况放宽。）焊接连接（8.3.8纵向受拉钢筋的焊接接头面积百分率不宜大于50%，但对预制构件的接缝处，可根据实际情况适当放宽。）纵筋锚固与连接《混凝土结构设计规范》GB50010-20103.1基本构造要求纵筋锚固与连接《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015接头性能要求【JGJ355第3.2.2条强制性条文】钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度不应小于连接钢筋抗拉强度标准值，且破坏时应断于接头外钢筋。考虑同截面100%连接，且在框架柱中多位于箍筋加密区部位。考虑到钢筋可靠连接的重要性，为防止混凝土构件发生不利破坏（防止可预见破坏模式）要