装配式混凝土框架结构设计分析

文/宋曰良 山东正瀚勘察设计院有限公司 山东东营 257000

由于各地政府出台的种种强制性及鼓励性政策，以及装配式建筑带来的节省工期，节省人工等优点，装配式建筑应用越来越广泛。其中，多层建筑，当采用混凝土结构时，多采用装配式混凝土框架结构。

装配式混凝土框架结构，在结构设计时，其采用的装配式构件包括梁、柱、叠合板、楼梯、空调板、阳台。当装配率要求较低时，梁柱可采用现浇构件。装配式混凝土框架结构主要由预制的部件，通过可靠的连接，在施工现场进行现浇作业，形成的一种整体性的混凝土结构。在应用时，可以提高建设的效率和施工质量，降低施工现场的作业强度，这种结构在应用时，具备更多的优点[1]。

1、装配式混凝土框架结构的具体设计

1.1 工程实例

该项工程地处某东部沿海地区，主体结构为地上6 层，无地下室，使用功能为高中教学楼，室内外存在一定的高差。在进行结构设计时，采用了装配整体式的混凝土框架结构。结构的抗震设防类别为重点设防类（乙类），抗震等级为二级。抗震设防烈度及地震加速度为7 度0.15g，设计地震分组为第三组，场地类型为Ⅲ类，场地特征周期为0.65 秒。在进行结构设计时，应用了预制桁架钢筋混凝土叠合板、预制空调板、预制楼梯和外墙挂板等，内墙采用了加气混凝土墙板等材料。

1.2 建筑设计

设计人员在进行结构设计时，应用了BIM技术，建设了综合信息模型，并且利用计算机等设备，进行了辅助设计。提高了装配式结构的设计精度和建设质量，而且能够满足施工的各项要求。在进行具体设计时，将BIM 技术与装配式结构进行了有机结合，提高了设计的效率和质量，减少了结构施工过程中，存在的一些交叉现象。设计人员在进行建筑设计时，根据了业主的要求，结合建筑物的建设特点，对建筑物进行了平面和立面的设计。设计人员制作的建设方案，采用了外墙等预制构件，内墙采用了加气混凝土墙板等材料。因为在进行建筑设计时，构建了信息模型，因此可以对不合理的细节，进行及时的发现和修改，减少了施工阶段的返工现象[3]。

1.3 结构设计

设计人员在进行结构设计时，按照建筑平面的规则性，结合设备管线的布置情况，合理的确定了预制构件的布置方案。规则的教室、办公室等房间全部采用叠合板，楼梯除首层外全部采用预制楼梯，卫生间均采用现浇板。其中，按照结构专业规范的要求，屋面板的后浇叠合层较标准层要大，厚度取值为100mm。然后对结构的整体进行了分析设计，根据分析结果对计算模型进行了调整。在结构分析时，叠合板全部采用双向导荷的形式。在进行结构计算时，根据实际情况，也可以对楼板的导荷方式，进行其他重新定义[4]。结构设计时，预制楼梯均按上部固定铰接，下部滑动铰接进行计算分析。

1.4 装配式拆分设计

设计人员在结构设计完成之后，可以将模型转化为装配式设计模块，也可以利用建筑模型，直接进行装配式的设计。还可以通过模型的应用，对预制的指定和结构，进行计算分析。在所有计算工作完成之后，还需要对结构的预制构件进行深化设计。深化设计过程中，要尤其注意单个预制构件的重量满足起吊要求。在设计过程中，设计人员对构件之间的碰撞施工，进行了检查和调整，并且对构件的吊装和脱模作业效果，进行了验算，最终制造出来了更加精细的加工图纸。可以对构件的加工作业，进行有效的指导，并且为施工阶段的各项操作，提供了有效的依据[5]。

1.5 节点设计

对于装配式框架结构来说，其节点的设计比剪力墙结构的设计更加困难和复杂。不同的截面柱连接，以及不同自然层之间的连接，都存在一定的难度。因此设计人员在进行项目设计时，要根据结构的具体形式，对连接方式进行确定。确保结构之间的连接更加的合理，还要方便后续的安装作业，防止出现钢筋碰撞的现象。因为在进行混凝土结构预制时，梁的底部直径比较大，应用的钢筋材料数量比较多。还要充分考虑，不同节点之间的碰撞操作，同时还要满足锚固作业长度的要求。因此设计人员在进行连接方法设计时，必须对预制构件的位置和长度进行计算，才能对节点的连接方式，进行明确。本工程因为梁柱均采用现浇构件，因此不存在梁柱连接的困难。叠合板与梁柱的连接节点见图1。

1.6 外墙设计

设计人员在进行项目外墙设计时，采用了保温节能的挂板材料。在进行设计方案制作时，还要充分考虑到挂板的规格要求，并且对不同墙面的设计宽度、长度进行测量，才能提高外墙设计的效果。因为外墙挂板属于非承重型的围护构件，在进行设计时，要重视不同层面的连接节点建设，结合外墙自身的受力特点，对连接的方式进行具体的设计。确保外墙结构在应用时，不会出现变形的现象。

结语：

综上所述，当前在进行装配式混凝土框架结构设计时，很多设计人员结合BIM 及结构计算软件，进行了整个结构的协同设计。使得装配式构件的布置和深化更加精确和合理。对于建筑工程的协同设计来说，在进行具体操作时，存在较多的困难。框架结构的节点设计及施工、检测，实际应用中也很复杂。相关人员必须加强技术的研发，才能促进设计行业进行更好的发展，为装配式混凝土框架结构的应用，提供有效的支持，促进其进行可持续发展。