装配式结构莲藕梁的启发

时间：2019-03-05 13:52:46 来源：混凝土世界杂志

　　莲藕梁是一种预制混凝土构件，用于框架结构或筒体结构装配整体式混凝土建筑。

　　莲藕梁不是单一的梁，而是包括了柱身的梁柱复合构件。柱身部分留有通过钢筋的孔，像莲藕一样，所以被称作莲藕梁。

　　莲藕梁的种类包括单莲藕梁、双莲藕梁和十字形莲藕梁。

　　先说说单莲藕梁。图1为单莲藕梁，包括一段柱身(即一个莲藕)和两段叠合梁。柱身位于莲藕梁中部，向两个方向伸出叠合梁，向另外两个方向伸出与其他梁连接的钢筋。一个叠合梁还向两侧伸出了与次梁连接的钢筋。这个莲藕梁四个方向都有伸出梁或钢筋，显然是内柱梁。

　　图1 单莲藕梁

　　图2是两个双莲藕梁。我们观察其中一个，双莲藕梁包括两段柱身(即两个莲藕)和三段叠合梁。两个柱身位于距离梁端约两米的地方，向另外一个方向伸出与其他梁连接的钢筋。这个莲藕梁的三个方向有伸出梁或钢筋，显然是边柱梁。

　　图2 双莲藕梁

　　最后说说十字形莲藕梁。图3为十字形莲藕梁示意图，包括一段柱身(即一个莲藕)和四段叠合梁。柱身位于中心，向四个方向伸出叠合梁，用于内柱上。

　　图3十字形莲藕梁

　　莲藕梁是日本人发明的，属于较难制作的预制混凝土构件，特别是双莲藕梁，制作难度较大。

　　一个莲藕梁的柱身有十几个甚至二十多个预留钢筋孔，不仅每一个预留孔的位置要精确，孔的竖直角度也要保证不偏斜，双莲藕梁还必须保证两个柱身中心的相对位置精确，如此才能顺利安装。

　　2012年，我们公司第一次制作莲藕梁时，出现了两个问题。

　　一个问题是，莲藕梁的预留钢筋孔虽然位置精确，但到现场却无法安装，原因是孔的垂直角度偏斜，钢筋插进一小段就进不去了。

　　另一个问题是，双莲藕梁两个柱身中心的相对位置有2毫米误差，虽然每个柱身所有预留钢筋孔的位置都是精确的，垂直角度也没有偏斜，但还是无法安装。

　　针对第一个问题，我们加固了预留孔内模的固定，使之在混凝土振捣时不位移不偏斜。针对第二个问题，我们精确定位柱身底模群孔中心位置，控制相对误差。此外，我们按照连接钢筋的位置和直径制作了检查模型，每个莲藕梁脱模后即进行实际安装检查，以保证每个出厂构件都能够顺利安装。

　　看到这里，读者可能会问，既然莲藕梁制作麻烦，柱身或梁的侧边伸出钢筋，制作、存放和运输环节都需要较大空间，双莲藕梁还比较重，为什么要设计这种构件?

　　框架结构或筒体结构的装配式建筑采用莲藕梁的目的在于：不在梁柱交汇处进行后浇混凝土连接，而是把后浇混凝土部位设置在梁上，其有利之处在于：

　　(1)避免了梁柱连接处梁的钢筋锚固长度不够的问题。在梁柱节点处采用后浇混凝土连接，各个方向梁的钢筋都要伸入支座并满足锚固长度的要求，一般来说直锚长度不够，或采取钢筋折弯的办法，或采用锚固板，但很可能这两个办法都无法解决，而莲藕梁可以避免这个问题。

　　(2)避免了梁柱连接处钢筋拥挤干涉，梁伸入支座的钢筋也不需考虑弯曲避让。在装配式建筑结构深化设计时，这个环节非常容易出错。

　　(3)避免了梁柱节点钢筋间距过小、后浇混凝土无法振捣，甚至混凝土浆料无法填满的质量隐患(如图4所示)，确保混凝土密实以及对钢筋的握裹力，确保“强节点、弱构件”“强柱弱梁”原则的实现。

　　图4拥挤的梁柱节点

　　(4)避免了各方向梁伸出钢筋安装时的互相干涉，安装简单方便。

　　(5)柱纵向钢筋只进行灌浆连接，灌浆料凝结快，早期强度高，比后浇混凝土达到可继续施工的强度时间要少很多，由此可缩短工期。

　　发明莲藕梁的日本装配式建筑专家隈井先生曾被鹿岛集团派来与我公司合作，他很为自己的发明自豪。最初我们做的两个装配式柱梁结构体系高层建筑采用莲藕梁都是隈井的主意。施工过程证明，莲藕梁确实方便高效。

　　至于前面提到的制作初期出现的那两个问题，解决之后再也没有复发，几百个莲藕梁都没出现问题。尽管莲藕梁被说成是很难制作的构件，但个人认为它比预制飘窗要简单很多，只要做好以下几点即可：预留孔位置满足设计精度要求;预留孔内模竖直角度准确，固定牢固;双莲藕梁两个柱身的中心相对位置必须准确;脱模后进行吊装模拟检查。

　　目前国内框架结构装配式混凝土建筑多采用在柱梁结合部用后浇混凝土连接的方式，前面提到的问题普遍存在。日本钢筋混凝土结构习惯用高强度等级混凝土、高强度钢筋和大直径钢筋，柱梁钢筋根数较少，间距大，拥挤干涉问题不很突出。而按国内设计习惯选用的混凝土强度等级和钢筋强度等级均不高，钢筋直径不大，因此钢筋根数较多，钢筋间距较小，拥挤干涉问题严重。

　　莲藕梁恰恰给了我们一些启发：

　　(1)框架结构装配整体式混凝土建筑的拆分应确保结构安全，实现“强节点、弱构件”“强柱弱梁”原则;

　　(2)应尽可能避免或减少附加的锚固、避让措施，确保施工过程中实现质量的便利性;

　　(3)应破除心理定式，避免千篇一律，凡碰到框架结构，就选择在梁柱交汇处用后浇混凝土连接;

　　(4)不要被工厂现有的习惯所左右;

　　(5)一旦拆分构件较大，应对大构件起重设备的成本增量和小构件安装麻烦、连接点多的成本增量进行定量对比分析。

　　原文参见《混凝土世界》2019年02期 P94-P95

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