裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 課件 第8章 探索預(yù)制混凝土構(gòu)件與部品部件：開啟裝配式建筑新時代

裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計第8章

預(yù)制混凝土構(gòu)件與部品部件Catalogue目錄預(yù)制混凝土疊合樓板預(yù)制混凝土夾心保溫墻板蒸壓加氣混凝土墻板預(yù)制混凝土樓梯預(yù)制混凝土陽臺板0102030405預(yù)制混凝土疊合樓板疊合樓板形式對比普通疊合樓板（如鋼筋桁架、鋼管桁架混凝土疊合板）與預(yù)應(yīng)力疊合樓板在應(yīng)用場景上有所不同。普通疊合樓板適用于一般的住宅、商業(yè)建筑等，而預(yù)應(yīng)力疊合樓板則更常用于對樓板承載能力和變形控制要求較高的大型公共建筑或工業(yè)建筑。2.從預(yù)制底板特點(diǎn)來看，普通疊合樓板的預(yù)制底板相對較厚，自重大；預(yù)應(yīng)力疊合樓板的預(yù)制底板則更輕薄，且預(yù)應(yīng)力施工要求較高，需要專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)人員進(jìn)行操作，以確保預(yù)應(yīng)力的施加準(zhǔn)確無誤，從而有效提高樓板的承載能力和抗裂性能。疊合樓板及其構(gòu)造鋼筋桁架疊合樓板構(gòu)造規(guī)定鋼筋桁架疊合樓板的底板厚度一般不宜小于60mm，在采取可靠措施的情況下，可適當(dāng)減少；后澆混凝土疊合層厚度不應(yīng)小于60mm，以保證疊合樓板的整體性能。2.鋼筋保護(hù)層厚度需嚴(yán)格按照設(shè)計要求設(shè)置，以保護(hù)鋼筋不受外界環(huán)境侵蝕，確保結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼筋桁架應(yīng)沿次要受力方向布置，距板邊不應(yīng)大于300mm，間距不宜大于600mm，弦桿直徑不宜小于8mm，腹桿直徑不應(yīng)小于4mm，這些參數(shù)的合理設(shè)置能有效增強(qiáng)疊合樓板的整體剛度和承載能力。疊合樓板及其構(gòu)造01.板縫節(jié)點(diǎn)構(gòu)造對比后澆帶式板縫節(jié)點(diǎn)是在兩塊預(yù)制板之間預(yù)留一定寬度的后澆帶，待主體結(jié)構(gòu)施工完成后，再澆筑混凝土將兩塊板連接成整體，這種方式施工周期較長，但連接整體性較好；密拼式整體接縫連接則是將預(yù)制板緊密拼接，通過在接縫處設(shè)置鋼筋和澆筑混凝土，使兩塊板形成一個整體，施工速度相對較快，整體性也能滿足要求；分離接縫連接則是預(yù)制板之間有一定縫隙，不進(jìn)行鋼筋連接，僅通過構(gòu)造措施保證板的穩(wěn)定，適用于一些對整體性要求不高的情況。2.密拼式接縫的相關(guān)要求包括接縫寬度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，一般不超過20mm，接縫處的鋼筋應(yīng)錨固牢固，確保連接的可靠性。接縫材料需具備良好的粘結(jié)性能、抗裂性能和耐久性，以保證接縫的質(zhì)量和使用壽命。疊合樓板連接構(gòu)造02.支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求上弦鋼筋在支座處應(yīng)滿足錨固長度要求，一般不小于15d（d為鋼筋直徑），且應(yīng)伸入支座中心線，以確保鋼筋能夠有效傳遞拉力；縱向鋼筋在支座處也需按照設(shè)計要求進(jìn)行錨固，當(dāng)采用直線錨固時，錨固長度不應(yīng)小于受拉鋼筋的最小錨固長度；當(dāng)錨固長度不足時，可采用彎折錨固等方式，彎折后的水平段長度不應(yīng)小于0.4倍的錨固長度，豎直段長度不應(yīng)小于15d，不同情況下的錨固長度規(guī)定是為了保證結(jié)構(gòu)在各種受力狀態(tài)下的安全性。疊合樓板連接構(gòu)造在密拼式整體接縫連接型拼縫節(jié)點(diǎn)處，受力較為復(fù)雜，主要承受拉力、剪力和彎矩。為防止疊合面撕裂，需要滿足一定的條件，如疊合面的粗糙度應(yīng)符合設(shè)計要求，以增加疊合面的抗剪能力；搭接鋼筋的應(yīng)力計算公式為：σ=N/A，其中σ為搭接鋼筋應(yīng)力，N為搭接鋼筋所承受的拉力，A為搭接鋼筋的截面積，通過該公式可以準(zhǔn)確計算搭接鋼筋的應(yīng)力，確保其在設(shè)計允許范圍內(nèi)。密拼式整體接縫連接型拼縫節(jié)點(diǎn)分析疊合板設(shè)計要點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)的承載能力對于疊合板的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。板端正截面受彎承載力計算公式為：M≤α1fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-as)，其中M為板端所承受的彎矩，α1為系數(shù)，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級確定，fc為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，b為板寬，x為受壓區(qū)高度，h0為截面有效高度，fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，As為受拉鋼筋面積，as為受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離；板端受剪承載力計算公式為：V≤0.7ftbh0，其中V為板端所承受的剪力，ft為混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，通過這些計算公式可以準(zhǔn)確評估支座節(jié)點(diǎn)的承載能力，確保疊合板在使用過程中的安全可靠。支座節(jié)點(diǎn)承載能力計算疊合板設(shè)計要點(diǎn)預(yù)制混凝土夾心保溫墻板按內(nèi)外葉板工作特性，預(yù)制混凝土夾心保溫墻板可分為完全組合型、非組合型、部分組合型。完全組合型墻板的內(nèi)外葉板共同受力，協(xié)同工作性能好，適用于對結(jié)構(gòu)整體性要求較高的建筑；非組合型墻板的內(nèi)外葉板獨(dú)立受力，外葉板主要起圍護(hù)和裝飾作用，內(nèi)葉板承擔(dān)結(jié)構(gòu)荷載，適用于一些對保溫和裝飾要求較高，但結(jié)構(gòu)受力相對簡單的建筑；部分組合型墻板則介于兩者之間，內(nèi)外葉板在一定程度上協(xié)同工作，具有較好的綜合性能，應(yīng)用較為廣泛。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)建筑的功能需求、結(jié)構(gòu)設(shè)計要求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件等因素，合理選擇墻板類型。預(yù)制混凝土夾心保溫墻板分類墻板與拉結(jié)件形式FRP拉結(jié)件具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，可分為單向纖維增強(qiáng)、雙向纖維增強(qiáng)等類型，形狀有直桿形、波形等，適用于對隔熱性能要求較高的墻板；金屬拉結(jié)件則強(qiáng)度高、剛度大，但導(dǎo)熱系數(shù)較大，容易形成熱橋，可分為不銹鋼拉結(jié)件、鍍鋅鋼拉結(jié)件等，適用于對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高的墻板。不同類型的拉結(jié)件在不同的墻板類型中發(fā)揮著重要作用，應(yīng)根據(jù)墻板的具體要求選擇合適的拉結(jié)件。拉結(jié)件的分類與性能墻板與拉結(jié)件形式外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式在過去通常被視為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,連接設(shè)計僅考慮墻板承受的局部荷載,對連接節(jié)點(diǎn)在地震作用下的性能了解不足。然而,近年來歐洲、新西蘭等地多次地震事件中出現(xiàn)了由于連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計不合理而導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)破壞和墻板墜落的震害,這促使人們逐漸認(rèn)識到外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)連接方式對于結(jié)構(gòu)在地震作用下安全性的重要影響。根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理,可將外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式分為三種:剛性連接、柔性連接和耗能連接。夾心保溫外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)間連接構(gòu)造01剛性連接方式與問題剛性連接是通過焊接、螺栓連接等方式將夾心保溫外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)牢固連接在一起，其連接方式簡單、傳力直接，能有效保證墻板在正常使用狀態(tài)下的穩(wěn)定性。然而，在地震等自然災(zāi)害作用下，由于主體結(jié)構(gòu)與墻板的變形不協(xié)調(diào)，剛性連接容易導(dǎo)致墻板開裂、脫落等震害問題，這也是近年來剛性連接應(yīng)用減少的主要原因。夾心保溫外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)間連接構(gòu)造02柔性連接原理與方式柔性連接的原理是通過設(shè)置柔性連接件，如橡膠墊、彈簧等，使墻板與主體結(jié)構(gòu)之間能夠在一定范圍內(nèi)相對位移，從而適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的變形。國內(nèi)外常用的柔性連接方式有銷栓連接、掛鉤連接等，限位連接節(jié)點(diǎn)類型有單限位節(jié)點(diǎn)、雙限位節(jié)點(diǎn)等。這些連接方式和節(jié)點(diǎn)類型能夠有效提高墻板在地震等災(zāi)害作用下的抗震性能，保障結(jié)構(gòu)的安全。夾心保溫外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)間連接構(gòu)造03耗能連接的特點(diǎn)與應(yīng)用耗能連接通過在連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)置耗能裝置，如阻尼器、摩擦片等，在地震等災(zāi)害作用下，耗能裝置能夠消耗能量，減少主體結(jié)構(gòu)和墻板所承受的地震力。典型的連接方式有采用黏滯阻尼器連接、摩擦耗能連接等，耗能裝置通常設(shè)置在墻板與主體結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)處，或在墻板內(nèi)部設(shè)置耗能構(gòu)造，以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和耗能能力。夾心保溫外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)間連接構(gòu)造基本規(guī)定與驗算夾心保溫墻板的設(shè)計使用年限一般應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)相同，抗震性能目標(biāo)應(yīng)根據(jù)建筑的重要性和抗震設(shè)防要求確定。在不同的設(shè)計狀況下，如持久設(shè)計狀況、短暫設(shè)計狀況、地震設(shè)計狀況等，需要進(jìn)行相應(yīng)的驗算，包括承載力驗算、變形驗算、裂縫寬度驗算等。承載能力極限狀態(tài)驗算公式為：γ0S≤R，其中γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，S為作用效應(yīng)組合的設(shè)計值，R為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計值，通過這些驗算可以確保墻板在各種工況下的安全性和可靠性。夾心保溫墻板及與主體結(jié)構(gòu)間連接設(shè)計要點(diǎn)墻板設(shè)計要求夾心保溫墻板的受力計算方法需根據(jù)墻板的類型和受力狀態(tài)選擇合適的理論和模型，如彈性力學(xué)方法、有限元分析方法等。不同類型墻板的厚度及配筋要求應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算確定，以滿足承載能力和變形要求。保溫層厚度則應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓?jié)能標(biāo)準(zhǔn)和建筑的保溫要求確定，一般來說，寒冷地區(qū)的保溫層厚度應(yīng)比溫暖地區(qū)厚，以保證建筑的保溫性能。夾心保溫墻板及與主體結(jié)構(gòu)間連接設(shè)計要點(diǎn)墻板與主體結(jié)構(gòu)間連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計點(diǎn)連接是通過少數(shù)幾個連接點(diǎn)將墻板與主體結(jié)構(gòu)連接，適用于墻板尺寸較小、受力較輕的情況；線連接則是通過連續(xù)的連接件將墻板與主體結(jié)構(gòu)連接，適用于墻板尺寸較大、受力較重的情況。連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有足夠的變形能力、承載力和延性，以適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的變形和地震等災(zāi)害作用。線連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求連接件的布置應(yīng)均勻、合理，鋼筋面積計算公式為：As=N/fy，其中As為鋼筋面積，N為連接節(jié)點(diǎn)所承受的拉力，fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，通過合理設(shè)計連接節(jié)點(diǎn)，可確保墻板與主體結(jié)構(gòu)之間的連接可靠。夾心保溫墻板及與主體結(jié)構(gòu)間連接設(shè)計要點(diǎn)蒸壓加氣混凝土墻板蒸壓加氣混凝土板以水泥、石灰、硅砂等為主要原料，經(jīng)過高溫高壓、蒸汽養(yǎng)護(hù)而成。其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、保溫隔熱、隔音、耐火、綠色環(huán)保等性能優(yōu)勢，密度一般為500-800kg/m3，約為普通混凝土的1/4-1/5，大大降低了建筑物的自重；導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為0.11-0.18W/(m·K)，保溫隔熱性能優(yōu)異；隔音效果好，100厚的墻板平均隔音量可達(dá)40dB以上；耐火極限高，100厚的墻板耐火極限可達(dá)3小時以上。這些優(yōu)勢使其成為一種理想的建筑材料，廣泛應(yīng)用于各類建筑中。材料特性與優(yōu)勢按用途，蒸壓加氣混凝土墻板可分為外墻板、隔墻板；按安裝方向，可分為橫向墻板、豎向墻板；按質(zhì)量，可分為優(yōu)等品、一等品、合格品等不同等級。不同類型的墻板在尺寸、性能和應(yīng)用場景上有所差異，如外墻板需要具備更好的防水、保溫和耐久性，而隔墻板則更注重隔音和輕質(zhì)等性能。墻板分類依據(jù)與類型墻板形式與特性墻板拼縫連接構(gòu)造墻板拼縫的接縫寬度應(yīng)根據(jù)墻板的尺寸偏差、施工誤差以及溫度變形等因素確定，一般為3-5mm。接縫類型有平縫、企口縫等，構(gòu)造做法包括在接縫處填充密封膠、設(shè)置拉結(jié)鋼筋等。為防止接縫處出現(xiàn)滲漏和開裂，需采取有效的防水抗裂措施，如選擇優(yōu)質(zhì)的密封膠、設(shè)置防水卷材等。連接構(gòu)造方式外墻板與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造內(nèi)嵌式連接是將外墻板嵌入主體結(jié)構(gòu)的預(yù)留槽口中，通過連接件固定，這種連接方式整體性好，但施工難度較大；外掛式連接則是將外墻板通過連接件掛在主體結(jié)構(gòu)的外側(cè)，施工方便，但對連接件的要求較高；內(nèi)嵌外掛組合式連接結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，適用于一些對建筑外觀和結(jié)構(gòu)性能有特殊要求的建筑。連接構(gòu)造方式隔墻板與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造U形鋼卡法是通過U形鋼卡將隔墻板與主體結(jié)構(gòu)連接，施工簡單，但連接強(qiáng)度相對較低；雙角鋼法是采用雙角鋼將隔墻板與主體結(jié)構(gòu)固定，連接強(qiáng)度較高，但鋼材用量較大。不同連接方法在施工難度、連接強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)具體工程情況選擇合適的連接方法。連接構(gòu)造方式外墻板的強(qiáng)度等級一般不應(yīng)低于A5.0，安裝時應(yīng)保證板與板之間的拼接緊密，縫隙均勻。厚度應(yīng)根據(jù)建筑的保溫、隔熱和結(jié)構(gòu)要求確定，一般不宜小于200mm。在進(jìn)行變形驗算時，需考慮風(fēng)荷載、地震作用、溫度變化等因素對墻板的影響，確保墻板在各種工況下的變形滿足設(shè)計要求。節(jié)點(diǎn)承載力要求連接節(jié)點(diǎn)能夠承受墻板傳遞的各種荷載，焊縫強(qiáng)度驗算公式為：σ=N/lwhe≤fft，其中σ為焊縫應(yīng)力，N為焊縫所承受的拉力，lw為焊縫計算長度，he為焊縫有效厚度，fft為焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，通過嚴(yán)格控制這些參數(shù)，可保證外墻板的設(shè)計質(zhì)量。外墻板設(shè)計要點(diǎn)01內(nèi)墻板一般采用豎向安裝，厚度可根據(jù)房間的使用功能和空間要求選擇，一般為75-150mm。當(dāng)需要在墻板上開洞時，應(yīng)進(jìn)行加固處理，如設(shè)置洞口加強(qiáng)框等，以保證墻板的承載能力和穩(wěn)定性。與梁、柱的接縫處應(yīng)采用密封膠或其他密封材料進(jìn)行密封，防止出現(xiàn)裂縫和滲漏現(xiàn)象。內(nèi)墻板設(shè)計要點(diǎn)02設(shè)計要點(diǎn)解析預(yù)制混凝土樓梯預(yù)制流程與優(yōu)勢預(yù)制混凝土樓梯的預(yù)制過程包括在工廠內(nèi)進(jìn)行鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑等工序，養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。與現(xiàn)澆樓梯相比，預(yù)制混凝土樓梯具有施工速度快、質(zhì)量可控、節(jié)省模板和支撐、減少現(xiàn)場濕作業(yè)等優(yōu)勢，能夠有效縮短工期，提高建筑施工的效率和質(zhì)量。樓梯類型特點(diǎn)不帶平臺板直板式樓梯構(gòu)造簡單，占用空間小，適用于空間有限的建筑；帶平臺板折板式樓梯則具有更好的穩(wěn)定性和舒適性，適用于人流量較大的公共建筑。剪刀樓梯可同時滿足雙向疏散要求，常用于高層建筑的疏散樓梯；雙跑樓梯是最常見的樓梯形式，適用于各類建筑，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點(diǎn)。預(yù)制混凝土樓梯的形式一端固定鉸一端滑動鉸連接方式，固定鉸端承受豎向荷載和水平荷載，滑動鉸端則允許樓梯在溫度變化或結(jié)構(gòu)變形時自由伸縮；一端固定一端滑動連接方式，固定端承擔(dān)主要荷載，滑動端可適應(yīng)一定的變形；兩端固定連接方式則使樓梯與支承構(gòu)件形成一個整體，承載能力較高，但對溫度變化和結(jié)構(gòu)變形較為敏感。連接方式介紹在裝配式建筑中，預(yù)制樓梯采用簡支連接時，擱置長度一般不應(yīng)小于100mm，以確保樓梯的穩(wěn)定性。為防止樓梯在地震等災(zāi)害作用下滑落，需采取可靠的防滑落措施，如設(shè)置防滑擋塊、采用錨固鋼筋等。裝配式結(jié)構(gòu)連接要求預(yù)制混凝土樓梯與支承構(gòu)件的連接預(yù)制混凝土陽臺板01分類依據(jù)與類型按預(yù)制方式，預(yù)制混凝土陽臺板可分為全預(yù)制陽臺和疊合陽臺。全預(yù)制陽臺整體性好，施工速度快；疊合陽臺則是由預(yù)制底板和后澆混凝土疊合層組成，受力性能更好。全預(yù)制