裝配式建筑結構整體設計研究

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摘要：如何實現裝配式建筑節點連接的安全可靠、安裝的方便快捷是目前裝配式建筑發展的主要研究方向，本文依托沙特阿美項目變電站裝配式建筑，設計研發了各類型節點新型連接方式及結構形式，并對預制結構的安裝方法進行了深入研究與探討。

關鍵詞：節點連接；預埋件；裝配式；墻板支撐

本文根據裝配式建筑的特點，對裝配式建筑結構的節點及安裝關鍵技術進行了研究探討，相比于傳統裝配式建筑節點設計及安裝方式，本文研究的內容主要包含自主研發的調節支撐系統對預制墻板進行固定調平，利用新式墻板連接節點提高整體安裝效率及可靠性，新式預埋件安裝對埋件的預制精度和強度的提升，適用于變電站的裝配式結構改進優化了變電站的整體布局，方便后期的安裝和使用[1，2]；整體安裝過程具有吊裝操作簡單，節點連接可靠，調整快捷，定位準確，施工方便等優點，解決并改進了裝配式建筑節點連接及安裝施工等主要技術難題。

一、結構設計

1．節點連接基于裝配式建筑墻板連接方式，設計了5種剪力墻與雙T梁板的連接節點形式及連接構件，整個結構具有良好的整體性和連接剛性，在保證結構整體穩定性和抗震性能的前提下最大限度的減少了現場施工難度。主要節點連接形式包括：剪力墻-基礎連接節點、剪力墻水平連接節點、剪力墻垂直連接節點、剪力墻-雙T梁板連接節點、雙T梁板連接節點。為保證結構橫向抗剪剛度，剪力墻垂直連接節點采用焊接，其余所有節點均為高強螺栓連接。所有新型節點在沙特阿美項目均已得到成功的實踐應用，主要適用于單層小跨度預制裝配式結構（裝配層高不超過12m，橫向單跨最大不超過20m），特別是對于變電站及高低跨的單層建筑，具有較好的應用效果，其他類型的裝配式建筑均可參考借鑒其節點連接形式。（1）剪力墻-基礎連接節點節點構造詳圖如圖-1所示，混凝土剪力墻預制時底部每隔500mm預埋E51型鍍鋅鋼板，3個直徑20mm高強螺栓與鋼板內側焊接固定；現澆混凝土底部基礎預埋2個直徑20mm高強螺栓；安裝時在剪力墻底部連接位置提前安放20mm調平墊塊用于剪力墻板垂直度調整，剪力墻板調整固定后與基礎通過ACC-01型鍍鋅角鋼采用預埋高強螺栓連接，最后預制混凝土剪力墻與基礎之間的縫隙采用高強度灌漿料進行灌漿抹平。（2）剪力墻水平連接節點節點構造詳圖如圖-2所示，每塊混凝土剪力墻兩側預制時每隔500mm預埋E66型鍍鋅槽鋼，3個直徑20mm高強螺栓分別與槽鋼兩側內邊焊接固定；剪力墻內側預埋4個高強螺栓套管；安裝時先利用剪力墻內側4個高強螺栓將預制蓋板和調平墊塊固定，通過M20高強螺栓對剪力墻水平及垂直度進行調整，兩塊剪力墻板調整固定后通過ACC-03型鍍鋅鋼板采用預埋高強螺栓連接，最后預制混凝土剪力墻之間的縫隙采用高強度灌漿料進行灌漿抹平。（3）剪力墻垂直連接節點節點構造詳圖如圖-3所示，在建筑縱向混凝土剪力墻端內側每隔500mm預埋E53型鍍鋅鋼板，橫向混凝土剪力墻在相同位置預埋E54型鍍鋅角鋼；兩剪力墻調整固定后通過ACC-04型鍍鋅角鋼采用滿焊方式連接，最后預制混凝土剪力墻之間的縫隙采用高強度灌漿料進行灌漿抹平。（4）剪力墻-雙T梁板連接節點節點構造詳圖如圖-4所示，混凝土剪力墻內側預制時每隔500mm預埋E56型鍍鋅鋼板，4個直徑16mm高強螺栓在鍍鋅鋼板內側焊接固定；延T型梁翼緣板每隔500mm預埋E59型鍍鋅角鋼，4個直徑16mm高強螺栓在鍍鋅角鋼內側焊接固定；安裝時利用兩塊ACC-05型鍍鋅角鋼分別將T型梁翼緣板上下面與剪力墻通過高強螺栓固定，最后預制混凝土剪力墻之間的縫隙采用高強度灌漿料進行灌漿抹平。（5）雙T梁板連接節點節點構造詳圖如圖5所示，混凝土雙T梁預制時在翼緣板上部邊緣每隔500mm預埋E60型鍍鋅角鋼，5個直徑12mm高強螺栓與鍍鋅角鋼內側焊接固定；安裝時兩塊T型梁上部通過ACC-07型鍍鋅鋼板采用高強螺栓連接，最后連接處上部采用高強灌漿料進行灌漿抹平。2．預埋件所有預埋件均為鍍鋅防腐，根據預埋件的位置不同，將新型的預埋件結構分為以下幾種形式。（1）預埋件位于現澆砼上表面時，據預埋件尺寸和使用功能的不同，采用以下幾種固定方式：a、平板型預埋件尺寸較小，可將預埋件直接綁扎在主筋上，但在澆筑砼過程中，需隨時觀察其位置情況，以便出現問題后及時解決。b、角鋼預埋件也可以直接綁扎在主筋上，為了防止預埋件下的砼振搗不密實，應在固定前先在預埋件上鉆孔供砼施工時排氣。c、大面積預埋件施工時，除用錨筋固定外，還要在其上部點焊適當規格角鋼，以防止預埋件位移，必要時在錨板上鉆孔排氣。對于特大預埋件，須在錨板上鉆振搗孔用來振實砼，但鉆孔的位置及大小不能影響錨板的正常使用。（2）當預埋件位于砼側面時，可選用下列方法：a、預埋件距砼表面淺且面積較小時，可利用螺栓緊固卡子使預埋件貼緊模板，成型后再拆除卡子。b、預埋件面積較小時，可用普通鐵釘或木螺絲將預先打孔的埋件固定在木模板上，當砼斷面較小時，可將預埋件的錨筋接長，綁扎固定。c、預埋件面積較大時，可在預埋件內側焊接螺帽，用螺栓穿過錨板和模板與螺帽連接并固定。3．變電站結構建筑結構主要分為下部混凝土框架結構和上部預制板結構，其中下部框架結構主要為建筑物底部提供1.5~2.5m架空層，方便直埋的高壓電纜從架空層底部穿入電氣室并連接空氣絕緣開關的安裝與施工，架空層還有利于將地面與室內空氣絕緣開關等電氣設備隔離，起到防潮的作用。

二、安裝優化

1．可調節式墻板支撐系統預制墻板就位后借助可調節式支撐系統進行水平度和垂直度找正，支撐桿必須考慮10%的余量，確保預制板安裝過程中數量充足，支撐桿配置前要進行連接性和調整性檢查。（1）墻板支撐系統由多個可調節式支撐桿組成，可調節支撐為多段式結構。為充分發揮機械效能，預制墻板支撐桿固定后機械吊車可撤離。通過專用配套支撐系統對預制墻板進行臨時加固和垂直度調整。（2）當相鄰預制墻板安裝兩塊或以上時，對墻板構件間節點進行螺栓連接。調整支撐系統保證兩連接板之間的間隙和垂直度，將全部螺栓進行初擰，從中心向四周擴散方向進行。2．墻板翻身吊裝技術預制墻板運抵現場后，利用滑輪采用雙機三點抬吊方式翻轉預制墻板，翻轉完成后，解除輔助吊車，主吊車將預制構件吊裝到指定位置，運用座漿墊板加螺母調平法對墻板進行水平找正。

三、與同類先進成果主要技術指標比對

技術性能指標主要體現在大型預制構件吊裝方法、墻板可調節支撐系統、新型節點連接方式、預埋件安裝、裝配式變電站結構改進等創新技術的應用方面。本文研究方案通過上述創新技術的應用保證了施工質量和進度，實現了施工過程的整體可控、簡單方便、安全快捷、低碳環保，比較如下表1。

四、總結

（1）采用兩車三點方式及滑輪對預制構件進行翻身豎直及吊裝。先進性：構件受力均勻、翻身平穩可靠、調整方便、安全系數高。（2）運用由可調節式斜撐桿組成的專用配套支撐體系對其進行臨時加固。先進性：固定牢靠、可快速對預制構件垂直度調整、加快施工速度、保證施工質量。（3）節點均為高強螺栓連接。先進性：節點強度高、整體穩定性及抗震性能好、施工方便、現場無需焊接和二次灌漿工作、大大提高現場工作效率和施工質量。（4）在預埋件上進行打孔和焊接固定筋。先進性：埋件處氣泡空鼓少、與混凝土貼合緊密、固定牢靠、定位精度高。（5）增加底部架空層。先進性：方便進線和檢修、節省室內空間、防潮防水。

五、結論

本文主要探討并詳細闡述了裝配式建筑整體結構及安裝優化設計，主要包含利用配置合理的支撐調節系統對預制墻板進行組裝調節，新型高強度的螺栓連接節點、新型預埋件的應用、變電站特有的架空層設計等，實現了裝配式建筑安裝的高效率、低成本、一體化，并在阿美項目均取得了成功的實踐應用，產生了良好的經濟效益、社會效益、環境效益，為預制裝配式建筑設計及安裝施工特別是變電站方面積累了寶貴經驗，同時為其他各類裝配式建筑結構設計及安裝提供了實際的借鑒參考，具有廣闊的應用前景和可觀效益。

參考文獻

[1]張勃.裝配式建筑在變電站土建設計中的應用[J].城市建設理論研究，2019，（26）：60.

[2]金俊杰.裝配式變電站建筑結構優化設計[J].建材與裝飾，2017，（20）：219-220.

作者：陳修貴 趙洪琦 滕平強 單位：中國電建集團山東電力建設有限公司