鋼筋混凝土結構房屋設計與施工要求

裝配整體式鋼筋混凝土是爲了適應大工業化生產方式的要求,採用預製構件和現場裝配施工爲主的生產方式,總體上不改變建築的結構形式,因此,裝配整體式結構房屋的整體設計計算方法,可以參考國家現行結構設計規範,套用現行的設計計算方法,受力性能等同於現澆結構房屋。下面是小編爲大家分享鋼筋混凝土結構房屋設計與施工要求,歡迎大家閱讀瀏覽。

鋼筋混凝土結構房屋設計與施工要求

  一、建築結構設計基本原則

1、建築結構設計應確定合理的結構形式。裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋適用於磚混結構、框架結構、框架—剪力牆結構、剪力牆結構,在平面和豎向結構應儘量均勻規則,根據建築的特點合理確定結構形式,房屋適用的最大高度應符合《混凝土結構設計規範》(Gb50010-2002)第11.1條“一般規定”要求。

2、建築結構的設計計算原則。裝配整體式鋼筋混凝土是爲了適應大工業化生產方式的要求,採用預製構件和現場裝配施工爲主的生產方式,總體上不改變建築的結構形式,因此,裝配整體式結構房屋的整體設計計算方法,可以參考國家現行結構設計規範,套用現行的設計計算方法,受力性能等同於現澆結構房屋。

3、根據裝配整體式結構特點合理確定預製範圍。爲了提高建築的工業化程度,建築結構設計應該在保證結構可靠的前提下提高預製率,而不是“爲了預製而預製”,與一般現澆結構一樣進行結構計算,並要遵循結構概念設計中“強柱弱樑”、“強剪弱彎”、“節點更強”的原則,與一般現澆結構的區別僅僅是生產方式的不同,具體來講就是:主結構垂直承重構件採用現澆,如剪力牆、框架柱仍採用現澆方式,其餘水平構件和垂直非承重構件可以採用預製,同時應保證受力節點爲現澆連接,以保證建築物的整體性、抗震性,提高防滲漏性能和隔音性能,並有利於消除安裝誤差。

  二、設計要求

  1、建築設計的標準化和模數規則

爲了保證設計和生產的標準化,建築設計必須符合一定的模數規則,目前最實用的模數規則爲:

開間和進深尺寸按照3M模數,模數進級爲3M,偶爾使用1M和1.5M的非標模數,常用尺寸爲1200,1500,1800,2100,2400,2700,3000,3300,3600,3900,4200,4500;

層高採用1M模數,模數進級爲1M,常用層高爲2700,2800,2900,3000,3100,3200,3300;

牆體厚度採用0.3M,進級爲0.3M,常用厚度有120,150,180,210,240,270,300;

非承重內隔牆厚度較薄時允許採用75,90,100,個別寬度小於1000的局部次要隔牆可以採用60厚度,空心牆體厚度不小於90。

  2、構件尺寸的標準化和模數規則

爲了使構件生產標準化,應採用一定的模數規則,提高模具的通用性,以降低生產成本。構件尺寸一般按照以下模數規則:

柱截面尺寸推薦採用3M、1.5M相配合,如300,450,600,有時也採用1M等非標準模數,如:400,500,柱子高度按照層高尺寸;

預製樑截面寬度一般採用5M模數及模數進級,如:200,250,300,小於200時可用120,150,180,預製樑高度一般採用1M模數,對於疊合樑的高度應該與預製廠進行協調,保證樑、牆、樓板尺寸吻合,預製樑的長度一般採用3M模數,以提高專用模板的利用率,方便現場施工。

預製牆體長度採用3M模數,允許採用1.5M模數進行調整;預製牆體高度採用“層高-樓板厚度”或者“層高-樑高”爲標誌尺寸,後安裝內隔牆的尺寸應與生產廠配合,確定凸凹槽尺寸和形式;

樓梯根據層高按照國家標準設計尺寸;

全預製樓板厚度一般採用0.1M模數,厚度以“短跨/30” 左右爲宜,相鄰房間板厚應儘量一致,通過調節配筋大小分別滿足承載力要求,當相鄰板塊厚度不同或地面標高不相等時,應對該節點進行專門的設計,預製疊合樓板厚度一般爲設計板厚的50%,長度採用“樑牆淨距+30”,這樣樓板在預製樑牆上的安裝搭接爲15mm,板寬度一般採用1000,1200,1500,1800,2400,一個房間只允許採用一塊非標寬度的樓板。

  3、合理選擇樑柱截面形式和尺寸

由於裝配整體式結構房屋的結構柱均爲現澆施工,需要現場支模澆搗混凝土,方柱不便於支模和施工,且在房間內突出牆面影響使用,若條件允許的情況下,應儘量採用異形柱,以減少定型模板種類;柱截面尺寸以1.5M或3M模數爲宜,以方便牆板預製和安裝施工。柱子上下層宜採用相同截面尺寸,通過配筋大小調整柱子的承載能力,便於樑鋼筋的搭接錨固以及減少定型模板種類;樑截面形式一般採用矩形,樑截面尺寸選擇應有利於鋼筋排布,當樑、牆截面寬度相同時,可以考慮樑、牆一體預製,爲了運輸方便,或者當樑、牆截面寬度不相同時,應採用樑、牆分體預製,並在樑底和牆頂設計留有安裝配合的凹凸槽。

  4、節點區設計要求

裝配整體式結構的連接節點是核心關鍵部位,必須保證節點的整體性,重點解決節點的構造方式和新舊混凝土的整體連接效果,節點設計的構造方式要求:

節點設計既應考慮方便構件拆解,又要考慮到構件之間的鋼筋連接,還要考慮到節點區域混凝土澆築的密實度,如預製樑與現澆柱(剪力牆)相接節點,預製板與預製樑相接節點,預製樑與預製牆的連接節點均應有拉接鋼筋,同時預製構件受力鋼筋在節點區的連接錨固應滿足規範要求,當不滿足規範要求時,由設計確定附加錨固措施;爲了保證新舊混凝土的連接效果,預製構件在節點區的連接表面應設計成“水洗面”或者抗剪鍵(在生產要求中有詳細介紹),節點區的後澆混凝土應該採用細石混凝土,強度等級應該比設計時計算的混凝土強度等級提高兩級,並振搗密實。

  5、材料要求

混凝土:非承重預製構件的混凝土強度等級不小於C15,當用於受力預製構件時,混凝土強度等級不低於C25,也不宜大於C40(預應力預製構件除外),受力構件現澆節點區混凝土強度等級不低於C30,且不低於受力構件自身的混凝土強度等級,灌縫和接縫材料應採用細石混凝土或砂漿,強度等級應比構件強度等級提高兩級,並不低於C25。

當採用輕骨料混凝土預製構件時,非承重牆體輕骨料混凝土強度等級不低於CL10,樑柱承重預製構件的輕骨料混凝土強度等級不低於CL25,不高於CL40,受力構件現澆節點區應採用普通混凝土,強度等級不低於C30,且不低於受力構件自身的混凝土強度等級,灌縫和接縫材料應採用細石混凝土或砂漿,強度等級應比構件強度等級提高兩級,並不低於C25。

預製樓板或預製疊合樓板宜採用普通料混凝土,預製混凝土和現澆疊合層或樑板節點區宜採用與預製樑相同的混凝土強度等級。

有條件時,現場現澆混凝土的原材料宜與預製構件採用的原材料產地、規格、配合比一致。

鋼筋:裝配式鋼筋混凝土結構的受力構件宜採用HRB400級和HRB335級鋼筋,也可採用HPB235級和RRB400級鋼筋,非承重牆體構件的構造配筋可採用冷拔低碳鋼絲、刻痕鋼絲、光面螺旋肋鋼絲。

混凝土外加劑:混凝土外加劑的使用必須符合國家現行規範標準的規定要求。

  三、裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋體系設計要求

裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋體系主要是根據不同建築結構形式的受力特點,爲了提高質量、加快工期、減少浪費、節約成本、降低污染,採用預製生產和裝配作業替代傳統的溼作業生產工藝而產生的一種新型的建築體系。

其主要特點是:基本不改變建築結構的受力特點,可以依據現有國家規範進行設計,將大量的溼作業施工轉移到工廠內進行標準化的生產,並將保溫、裝飾整合在預製構件生產環節完成,構件質量好,現場裝配式施工速度快,原材料和施工水電消耗大幅下降,勞動強度降低。

根據裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋的生產、施工工藝,結合各種不同的結構形式,應分別把握以下設計要點:

  1、取代傳統磚混結構

磚混結構建築的受力特點是:牆體爲主要豎向承重構件,傳統工藝一般用磚、砌塊和砂漿組成,樓面一般爲現澆或預製鋼筋混凝土樓板,建築物的抗震主要靠牆體的水平抗側力能力保證,並設有圈樑和構造柱約束牆體,增強抗震性能;磚混結構的傳力路線爲:樓板——牆體——基礎;磚混結構的缺點是:結構自重較大、保溫隔熱不足、砌體的整體性差、在遭遇強烈地震時,容易出現粉碎性的坍塌,會造成大量的人員傷亡,但由於磚混結構設計簡單、傳力路線清晰、造價低廉,在我國經濟欠發達地區仍然被市場廣泛接受,適用於底層、多層住宅的建設。

當採用裝配整體式結構取代傳統的磚混結構建築時,應保持建築的受力特點不變,設計時應把握以下原則:

(1)採用鋼筋混凝土材料預製成整間的大牆板,取代傳統的砌築溼作業,加強了牆體的整體性,施工速度快、質量有保證、表面平整節省抹灰砂漿。一般外牆可採用200~250厚的雙排垂直孔牆板,降低材料熱傳導性能,並可在雙排孔之間填充聚苯隔熱材料,外表面在工廠做好裝飾層,內牆可採用150厚單排垂直孔牆板,也可採用預製輕質實心條板或預製輕質混凝土空心條板。根據磚混結構主要靠牆體陳忠和抗震的特點,如果採用空心牆板,建議每間隔600寬度設置一個暗的“芯柱”,將該孔穿插鋼筋並灌實,暗芯柱的最大間距不得大於1米,上端錨如預製圈樑內,下端與插筋搭接長度不小於300。

(2)採用預製圈樑、預製樑配合現澆節點,取代傳統的現澆圈樑,可節省80%左右的圈樑模板,溼作業少、效率高。一般圈樑高度可採用200,寬度同牆寬,配筋按照現行抗震規範要求設計。

(3)在所有牆體交接部位設置L型、T型預製空心柱作爲牆體的加強暗柱,內穿鋼筋貫通節點;根據抗震規範設計L型、T型現澆構造柱,當牆長大於4米時,在牆體中部孔洞處設一個加固暗柱,內穿一根鋼筋並用灌漿料灌實(圈樑在該部位留洞使鋼筋上下貫通),加強暗柱、加固暗柱、構造柱與圈樑形成空間骨架,這樣可以大大提高建築物的抗震性能。配筋按照現行抗震規範要求設計。

(4)採用“預製疊合樓板” 或“預應力空心樓板+疊合層”樓面,取代傳統的現澆樓板,可以節省樓面模板和架管等週轉材料和人工,加快施工進度。疊合樓板應根據規範進行施工工況和使用工況下的二階段驗算。

(5)預製牆體不再採用馬牙槎,牆體側面需做成“水洗面”,以保證構造柱對牆體的約束有效。

(6)設計和預製構件生產過程應考慮水電管線的走向和預留預埋問題,避免“錯漏碰缺”的發生。

  2、取代傳統鋼筋混凝土框架結構

鋼筋混凝土框架結構建築的受力特點是:鋼筋混凝土框架爲主要豎向承重構件,牆體爲非承重構件,填充牆體一般爲磚、砌塊和砂漿組成,樓面一般爲現澆或預製鋼筋混凝土樓板,建築物的抗震主要靠框架樑柱的變形能力消耗地震能量,填充牆體與框架柱設有拉接鋼筋防止牆體過早破壞,以增強抗震性能;框架結構的傳力路線爲:樓板——框架樑——框架柱——基礎;框架結構雖然造價和施工難度高於磚混結構,但由於框架結構抗震性能好,在城市住宅開發中已經得到普及,主要用於多層、小高層、高層建築。

當採用裝配整體式結構取代傳統的框架結構建築時,根據“強柱弱樑”、“強剪弱彎”、“節點更強”的設計原則,概念設計時應符合以下要求:

(1)採用鋼筋混凝土材料預製成整間的非承重大牆板,取代傳統的砌體填充牆,增強了牆體的整體性,一般外牆可採用120~200厚的鋼筋混凝土保溫裝飾牆板,降低材料熱傳導性能,內牆可採用120~150厚實心或空心牆板,牆板端部與框架柱連接部位做成“水洗面”,並預留與框架柱的連接鋼筋(俗稱“鬍子筋”),也可採用預製輕質實心條板或預製輕質混凝土空心條板,在框架連接成整體後再安裝隔牆板。

(2)先安裝牆板和預製樑,在框架柱部位現場綁紮鋼筋,依靠牆板上預留的螺栓孔固定柱模板防止漲模,澆築框架柱,使牆體與框架柱整澆在一起,框架柱截面和配筋按照現行抗震規範要求設計。

(3)採用預製框架樑配合現澆節點,取代傳統的現澆框架樑,可節省80%左右的樑模板,溼作業少、效率高。框架樑界面根據設計計算確定,配筋和構造按照現行抗震規範要求設計。

(4)採用“預製疊合樓板” 或“預應力空心樓板+疊合層”樓面,取代傳統的現澆樓板,可以節省樓面模板和架管等週轉材料和人工,加快施工進度。疊合樓板應根據規範進行施工工況和使用工況下的二階段驗算。

所有的預製構件經過節點部位的整澆連接,使結構形成空間受力體系,每一個房間成爲倒扣的、相互連接的“鋼筋混凝土盒子”,並且每一層形成整體結構,整體性和抗震性能遠高於傳統鋼筋混凝土框架結構,並且可以杜絕外牆的滲漏。

(5)設計和預製構件生產過程應考慮水電管線的走向和預留預埋問題,避免“錯漏碰缺”的發生。

框架樑可以與非承重牆整體預製,也可以採用分體預製,當採用分體預製時,樑牆之間留有相互配合的凹凸槽,以方便施工。

  3、取代傳統鋼筋混凝土框架——剪力牆結構

鋼筋混凝土框架——剪力牆結構建築的受力特點是:鋼筋混凝土框架和剪力牆爲主要豎向承重構件,除剪力牆外,其餘牆體多爲非承重填充牆,填充牆體一般爲磚、砌塊和砂漿組成,樓面一般爲現澆或預製鋼筋混凝土樓板,建築物的抗震主要靠剪力牆承擔地震水平剪力,框架樑柱的變形能力消耗地震能量,填充牆體與框架柱設有拉接鋼筋防止填充牆體過早破壞,以增強抗震性能;框架——剪力牆綜合了磚混結構和框架結構的特點,其結構的傳力路線爲:框架部分,樓板——框架樑——框架柱——基礎;剪力牆部分:樓板——剪力牆——基礎,框架——剪力牆結構造價高於框架結構,抗震性能好,主要用於小高層、高層建築。

當採用裝配整體式結構取代傳統的框架——剪力牆結構建築時,根據結構的受力特點,設計時應符合以下要求:

(1)剪力牆可以採取部分預製的方案,即:剪力牆的主體部分爲預製空心牆體,端柱(或暗柱)部分爲現澆,施工時,先立好預製剪力牆,在空心孔內插入豎向鋼筋,將空心孔用細石混凝土或灌漿料灌實,藉助剪力牆上預留的螺栓孔固定模板施工端柱(或暗柱)。剪力牆厚度、配筋應經設計計算確定。

(2)框架部分的設計、施工要求同裝配整體式框架結構要求。

(3)當建築高度小於30米時,剪力牆部分允許採用單排豎向鋼筋,大於30米小於60米時,應採用雙排鋼筋,超過60米時,剪力牆應採用現澆。

  4、取代傳統鋼筋混凝土剪力牆(筒體)結構

鋼筋混凝土剪力牆結構建築的受力特點類似於磚混結構,剪力牆採用鋼筋混凝土現澆,主要用於小高層、高層建築,剪力牆結構在設計時往往將電梯間、樓梯井部位的剪力牆組合成筒體。

當採用裝配整體式結構取代傳統的剪力牆結構建築時,根據結構的受力特點,設計時應符合以下要求:

(1)核心筒仍採用全現澆結構,剪力牆可以採取部分具體要求同裝配整體式框架——剪力牆結構的剪力牆。

(2)剪力牆的端柱應採用現澆。

(3)剪力牆的截面和配筋應按照現行設計規範確定。當建築高度小於30米時,剪力牆部分允許採用單排豎向鋼筋,大於30米小於60米時,應採用雙排鋼筋,超過60米時,剪力牆應採用現澆。