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装配式建筑的梁板柱设计分析

时间:2018-12-10 10:56:54  来源:互联网

摘 要:

  城市建设中开始采用装配式建筑物,以满足人民对建筑面积的需求。目前,装配式建筑还存在一些不足,对此提出了一种新的装配式梁板柱的设计方式。对装板式板采用凹凸缺口咬合设计,提高了板层间的防水性能。对柱上端开凹槽设计,增加了梁端部与柱的接触面积,限制梁的位移,减少位移产生的应变,提高了梁柱结点稳定性能。采用预留螺纹孔方式及使螺纹钢筋将梁柱牢固连接,减少节点处多因素荷载作用,提高了节点抵抗外力性能。这种新的梁板柱设计方式对装配式建筑具有较好的防水和结构安全性。

关键词:

  装配式;梁板柱;设计;稳定性

1 引 言

  装配式建筑物就是绝大部分构件都是工厂预先生产,然后运输至建设场地装配而成的建筑物[1]。上世纪六十年代我国开始设计建造装配式建筑,由于当时的起重技术的限制及计算机在工程领域应用较少,装配式建筑物发展缓慢[2-3]。

  钢筋混凝土结构及钢结构建筑物因其具有较好的承重特点适于建造高层建筑,在城市开发建设中发展迅速。

  钢筋混凝土结构都是采用现浇构件,混凝土浇筑完后需养护28天方可进入下一施工阶段,因此,该类结构施工周期较长。钢结构建筑物一般适用于建造超高层建筑物,且墙体通常是玻璃幕墙,造价成本偏高。随着我国城镇化速度的加快,城市人口增多,住房需求量持续上升。

  为保障城市中低收入群体的住房需求,政府部门准备建设一批装配式房屋,配给低收入者居住。

  另外,城市不断扩大环境问题越来越多,除了受汽车尾气排放及工业化生产的影响外,城市中各类建筑物的建设对环境也造成一定的影响[4]。

  装配式建筑物因其造价低廉,对环境友好,建设周期短,适于城市发展的建筑物结构类型。装配式建筑建设过程中不产生扬沉,噪音小,施工场无须地堆放各类建筑耗材,是一种对生态环境破坏性汪的施工方式[5-6]。

  目前,我国城市中装配建筑物占有率不高,大部分还是钢筋混凝土结构和钢结构建筑。装配式建筑物中构件均为拼接成一个整体,板层间的防水效果不理想,各结点连接性能不及现浇混凝土结构。针对装配式建筑所存在的不足,本文提出了一种新的装配式建筑物梁板柱设计方法,并与传统的设计方法进行比较。

2 装配式建筑板的连接

  新设计的装配式建筑楼层中板的搭接,如图1所示,传统装配式板的拼接,如图2所示,两相比较,图1的防水效果明显。传统装配式建筑物板与板之间是拼接在一起,存在许多拼接缝隙,且在缝隙中填充防水材料时易渗漏无法填充均匀。新设计的装配式建筑物板与板之间是采用凹凸缺口搭接,板与板之间相互咬合无通缝口,在缝隙处填充防水材料不易发生渗漏,使缝口填充均匀。新设计的装配式建筑物楼板相对传统的装配式建筑物楼板,其构造较复杂模制需要造用多块模板组合。由于是采用工厂化批量生产,模板可以重复利用,采用新设计的装配式楼板对建筑造价影响较小。

3 装配式建筑结点的连接

  装配式建筑物中梁和柱的连接对整个建筑物的稳定起着非常重要的作用,影响到结构的安全性能,因此须保证梁和柱牢固连接。传统装配式建筑梁和柱的连接方法很多,分为湿法和干法连接。

  湿法连接,是将梁柱结点处安装模板进行浇筑混凝土,待混凝土硬化后构成一个整体使梁和柱稳固连接。干法连接,是将梁搭接在柱的牛腿或柱帽上,用螺栓连接成稳定的整体。新设计的装配式建筑梁柱干法连接,如图3所示。

  传统装配式建筑梁柱湿法连接,如图4所示。

  传统装配式建筑预制梁和预制柱接触面积小,柱支撑梁的荷载受力主要靠现浇结点承重。现浇节点混凝土与梁开槽混凝土连接力弱,易造成梁在弯矩作用下节点处受弯破坏。新设计的梁柱结点是在柱上面开槽形缺口,将柱子安放进去。新设计装配式建筑梁柱结点不需要再制作模板浇筑混凝土,比传统的梁柱结点省工省时,且结点牢固稳定。

  新装配式建筑需要在柱的上端开槽,因此新装配式建筑柱的横截面大小要比传统装配式建筑大,适应于发展高层装配式建筑。

  装配式建筑柱与柱之间采用一节一节搭接方式连接,上层柱与下层柱之间须安放钢筋才能稳固连接。

  传统装配式建筑是在柱的一端留孔,另一端留挑出钢筋,当每一个节点混凝土浇筑养护完成后将上层柱有预留孔一端与下层柱的钢筋对接。

  传统装配式建筑因柱端有钢筋吊装时易碰撞变形,使上下层柱难吻合连接。新设计装配式建筑。梁和柱均采用预留带螺纹的孔径,钢筋选用一端带螺纹一端带肋。梁和柱按设计尺寸搭接好后,梁和柱的预留孔应重合在一条线上,将螺纹钢筋旋入梁和柱预留孔中。因使用的是螺纹钢筋,保证了钢筋和柱平面垂直,便于安放上层柱。

  新装配式建筑梁柱结点,梁和柱搭接处接触面积大,混凝土所受应力小不易压碎破坏。上层柱传下来的荷载,通过螺纹钢筋传递至与层柱,分担了结点处所受的压力荷载。

  传统装配式建筑梁柱结点,因采用现浇混凝土,结点与上下层柱及梁是一个整体,结点承受弯力、剪力、拉力、压力等各种荷载作用,结点受破坏因素较多,安全性能降低。新装配建筑结点缝隙小,可有效防止室外雨水渗入结位处墙梁柱构件部分所造成的一种雨水侵蚀破坏。

4 结 语

  本文对装配式建筑的梁板柱进行了改进设计。通过对板采用凹凸缺口咬合设计,发现其有利于增强楼板的防水作用。传统装配式建筑板层间的采用涂防水材料进行防水,当缝隙形成通缝时,防水材料难以涂布均匀,积水处会沿着通缝线向下渗。

  对其进行室内装修时,通缝处易开裂。咬合板的搭接,使装配式建筑楼板层不形成通缝,且缝隙紧密防水性能较好。对于厨房、卫生间防水要求高的板层,可采用加铺防水卷材进行多重防水。

  新设计装配式建筑的咬合板防水是基础防水,在此基础上布设防水层可提高装配式建筑楼板层的防水性能。

  装配式建筑的梁柱连接是整个建筑安全的制约因素,传统的湿法连接方式构造复杂,梁一端挖空形成凹槽,降低了梁端部的受力性能。结点整体浇筑,要进行制模及混凝土的养护增加了工作量和施工周期。改进后新设计的装配式梁柱结点是在柱上端开槽,梁与柱的接触面积增加,同时槽口阻碍梁的位移增强梁柱结点的稳定性。

  另外,在梁柱上布置预留螺纹孔,易于装配式建筑的梁柱搭接施工,螺纹钢筋的传力性能,分担了节点承受的竖直压力和水平剪力,提高了节点抵抗外力破坏作用。

  改进后的装配式建筑提高板层防水效果和节点连接牢固稳定,对发展装配式建筑具有较好的指导作用。

参考文献:

  [1] 陈建伟,苏幼坡.预制装配式剪力墙结构及其连接技术[J].世界地震工 程,2013,(29)1:38-48.

  [2] 孙燕飞.节能装配式轻型房屋的分配与设计[D].济南:山东大学,2014.

  [3] 陈子康,周云,张季超,等.装配式混凝土框架结构的研究与应用[J].工程 抗震与加固改造,2012,34(4):1-11.

  [4] 王召新.混凝土装配式住宅施工技术研究[D].北京:北京工业大学, 2012.

  [5] 黄祥海.新型全预制装配式混凝土框架结点的研究[D].南京:东南大 学,2006.

  [6] 蒋勤俭.国内外装配式混凝土建筑发展综述[J].建筑技术,2010,(41)12: 1074-1077.

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