干法连接全装配式结构的探索

2023年12月14日发(作者：当我们老了)

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第50卷

增 刊

2020年12月

建筑结构

Building Structure

Vol.50 S2

Dec. 2020

干法连接全装配式结构的探索

谷 昊，黄莉萍

（佛山建投城市建设有限公司，佛山 528200）

［摘要］ 以广州市某标准化生态厕所为例，对装配式建筑的干法连接技术进行了研究和尝试。提出了主体结构构件间、非承重墙板与主体结构间的干法连接节点，同时开展了各专业间及设计、生产、安装各环节间的一体化研究，为装配式建筑的推广应用提供了有益的借鉴。

［关键词］ 干法连接；全装配式结构；一体化；预留预埋

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1002-848X(2020)S2-0408-05

Rearch on fully asmbled building with dry connections and its application

GU Hao, HUANG Liping

(Foshan Urban Construction Investment & Development Co., Ltd., Foshan 528200, China)

Abstract: Taking a standardized bio-toilet in Guangzhou as an example, rearch and a practical exploration on this fully

asmbled building with dry connection was made. Dry connection joints between main structure elements and retaining

precast walls and main structure elements were put forward. Besides, rearch on integration of specialities, design,

production and construction was carried out. The uful reference for the promotion and application of prefabricated

buildings was provided.

Keywords: dry connection; fully asmbled buildings; integration; pre-burying and pre-rerving

0 前言

近年以来随着建筑工业化的深入推进，装配式建筑以其质量好、节能、节材、减排等优点，成为建筑业的发展方向和建筑工业化的必然选择。但目前的装配式混凝土结构多采用预制＋现浇的方式，即构件预制或叠合、节点现浇，由此带来了成本高、工期长、施工繁琐、污染大等问题，成为装配式建筑迅速发展的主要障碍。针对此问题，进行了深入的研究，提出了干式连接的技术方案，并在广州某生态厕所项目上成功进行了尝试。

1 项目概况

本项目位于广州市，一期一次性建设24座标准化生态厕所。建筑主体1层，建筑面积100m2，建筑高度4.5m。该项目对于施工进度要求特别苛刻，24套厕所要求在1个月内完成上部结构、设备管线和装修的施工。在施工单位人力、机械等因素的制约下，要在如此短的时间内完成任务，按照传统的砖混结构、现浇混凝土结构等方式完全不具备可行性，而钢结构虽然具有抗震性能好、施工快等优势，但也存在造价高、后期维护费用高等不利因素[1]，不适宜在本项目中全部采用。从而，装配式混凝土结构成为最优选择。但常规的装配式混凝土结构因存在大量的现浇作业仍不

能满足本项目的工期要求，于是提出了采用干法连接的全装配式结构。项目效果图见图1。

图1 项目效果图

主体采用全装配式混凝土框架结构，屋盖采用钢结构。预制构件类型包括全预制柱、全预制梁、预制外墙板、预制内墙板等，柱断面有300×300、300×450两种，梁断面有300×300和300×400两种，墙板厚度为120mm，混凝土强度等级均为C30。预制构件主要的连接方式有螺栓连接、波纹管插筋连接等。预制构件拆分示意图见图2。

根据《装配式建筑评价标准》（GB/T 51129-

2017）[2]，各项得分见表1，总体装配率计算如下：

作者简介：谷昊，硕士，高级工程师，Email:*****************。

第50卷

增 刊

评价项

主体结构

（50分）

建筑结构 409

表1

评价分值

20~30

10~20

5

2~5

5

5

6

6

3~6

3~6

4~6

—

6

10

最低分值 本项目得分（应用比例）

20

30（100%）

20（100%）

5（100%）

0

5（100%）

5（100%）

6（100%）

0

缺项

4.62（80.8%）

0

装配式建筑评分

评价要求

35%≤比例≥80%

70%≤比例≥80%

比例≥80%

50%≤比例≥80%

比例≥50%

50%≤比例≥80%

—

比例≥70%

70%≤比例≥90%

70%≤比例≥90%

50%≤比例≥70%

柱、支撑、承重墙、延性墙板等竖向构件

梁、板、楼梯、阳台、空调板等构件

非承重围护墙非砌筑

围护墙和内隔墙

（20分）

围护墙与保温、隔热、装饰一体化

内隔墙非砌筑

内隔墙与管线、装修一体化

全装修

干式工法楼面、地面

装修和设备管线

（30分）

集成厨房

集成卫生间

管线分离

底板，钢底板留孔，孔位上方预制柱设置操作用凹槽，柱脚锚栓穿过钢底板留孔后用螺帽拧紧焊死，最后用干硬性砂浆将凹槽填塞密室。同时为保证柱脚节点的抗剪能力，在预制柱底板上焊接槽钢，槽钢插入现浇基础短柱顶面的凹槽里，并用高强砂浆灌密实。为保证柱脚锚栓与预制柱钢底板留孔的精确对位，预埋柱脚锚栓采用专用的定位钢板进行定位，见图3。

图2 预制构件拆分示意图

PQ1Q2Q3100%100Q4

(3020)(555)(64.62)100%

100680.4%式中：P为装配率；Q1为主体结构指标实际得分值；Q2为围护墙和内隔墙指标实际得分值；Q3为装修和设备管线指标实际得分值；Q4为评价项目中缺少的评价项分值总和。

项目装配率达80.4%，可评价为AA级装配式建筑。

2 构件及连接设计

钢-混凝土组合节点连接具备混凝土和钢结构的共同优势，能有效保证节点连接强度以及施工质量[3]。

2.1 柱脚连接

借鉴钢结构柱脚节点的做法，预制混凝土柱与现浇基础短柱采用柱脚锚栓的方式连接。在现浇基础短柱内预埋柱脚锚栓，预制柱底部设置钢

图3 预制柱脚与定位板大样

该节点简洁高效，受力可靠。经过核算，柱脚节点接近于理想刚接。现场施工只需保证柱脚锚栓位置和基础顶面标高的精确度，柱子安装可在数分钟内完成。

2.2 梁柱连接

梁柱连接包括顶接与侧接两种形式。顶接即梁支承于柱顶，用于柱高不超过梁面的情况；侧接即梁支承于柱侧面，用于柱顶高出梁面的情况。

顶接连接采用预制柱纵筋出筋、梁端对应位置开通孔，伴随着梁吊装就位，纵筋插入梁孔中，再用高强灌浆料对孔位进行灌浆。梁与柱接近于铰接连接，计算中梁按简支梁设计。该连接方式因为基本没有湿作业，且不需要为梁设置支撑，安装非常简便，施工速度快。对于角柱，因为有两个方向相互垂直的梁需支承于柱顶，为提供足 410 建筑够的支承面，柱截面由标准的方形扩大为矩形断面300×450。如图4所示。

(a) 梁柱顶接立面示意图

(b) 角柱与梁顶接平面示意图

图4 梁柱顶接

侧接连接借鉴柱脚节点的做法，预制梁端部设置钢板，梁纵筋焊接于钢板上，钢板留孔，孔位处设置操作用凹槽，通过高强螺栓连接于在柱内预埋好的钢筋连接套筒中。该连接方式中，梁端的弯矩可以通过上下螺栓的拉力和轴力传递到柱上，同时梁端的剪力也利用螺栓的受剪传递至柱上。但该节点难以达到全刚性的程度，近似于半刚性节点[4]。梁端的凹槽采用干硬性无收缩砂浆填充密实。梁柱侧接见图5。

图5 梁柱侧接

结构 2020年

2.3 墙梁连接

墙板包括外墙板和内墙板。项目地处台风影响区域，风荷载是墙板水平方向的主要荷载。外墙板下部支承于现浇基础梁面上，预制柱和上部预制梁可为外墙板提供侧向支撑，从而外墙板在水平方向的受力近似为四边简支的楼板。在连接方式上，均采用角钢+螺栓的方式。墙板上预留螺栓孔，现浇基础、预制柱和预制梁的对应位置采用现场钻孔的形式，这样更便于安装对位。同时，角钢的开孔采用一侧圆孔、一侧长圆孔的形式，为构件连接提供更大的灵活性。

内墙板基本上上方无预制梁、端部无预制柱为其提供侧向支撑，能利用的只有现浇基础底板以及垂直方向的墙板，使得内墙板的受力近似于底部固结、侧面简支、顶部自由的状态。墙板底部预留波纹管，在现浇基础中预留插筋，在墙板安装过程中，插筋伸入波纹管孔中，再用高强砂浆填塞密实。

垂直墙板间的连接同样采用角钢+螺栓的形式，方便快捷。墙板连接见图6。

图6 墙板连接

2.4 屋面钢结构与预制梁连接

屋面为不等高的双坡折板造型，相对于预制混凝土构件，轻钢结构更容易实现。屋面钢梁与预制混凝土梁的连接也是采用比较简洁高效的干法连接，即在预制梁上预埋锚栓，钢结构通过锚栓固定于下部结构。工厂预制的混凝土构件能够将预埋的定位做到非常精确，大大方便了现场钢结构的安装。

2.5 拼缝构造

本项目为独立的公共卫生间，属半开敞型建筑，对保温、隔热、防水等的要求不高，但外墙板间的拼缝较多，拼缝的填塞仍需要做一定的防水处理，采用的方式为“空腔+PE棒+建筑第50卷

增 刊 建筑密封胶”。

3 一体化设计

传统的建筑设计及施工方式，各专业及各环节间往往存在冲突、脱节、遗漏等问题，造成现场大量的开凿、改造、变更等情况，费时费力费钱，施工质量和精度差。装配式建筑的特点要求建筑、结构、机电、装饰装修等各专业和环节的一体化、精细化的设计前置，同时工程相关人员在设计、生产、施工各环节相互紧密配合，从而提升工程项目的管理水平和建筑质量，是建筑行业转型升级的一个必然要求和趋势[5-6]

。

3.1 基于机电与室内设计的一体化

本项目智能化设计和室内设计要求较高，大量的管线均需暗敷在墙板内。如果在施工现场对预制墙板进行开凿，不但效率低下，对构件造成损害，也不符合作为装配式建筑的初衷。这就要求主体建筑各专业的设计与预制构件深化设计需严密地配合，精准确定各类洞口、管线、线盒的位置、规格，保证位置合理且互不干涉、冲突，并最终落实到构件的生产上。从而实现了预制墙板的一体化设计、生产与集成化协同安装。外墙板预埋线盒与预留水管线槽见图7。

图7 外墙板预埋线盒与预留水管线槽

前文所述墙板与其他构件的连接采用的是角钢+螺栓的连接形式。因为本项目室内设计要求较高，如果按照常规方式直接在构件表面上做角钢和螺栓连接，则会大大影响室内的美观与整洁。为了保证室内效果，该连接节点处均在构件上作了凹槽处理，凹槽深度25mm，角钢紧贴凹槽底面， 25mm的深度也保证了螺栓不会突出构件整体表面。在构件安装完成后，采用砂浆将凹槽抹平，巧妙地将连接节点进行了遮挡，同时对钢材起到了保护作用，见图6。

结构 411

3.2 基于生产和施工的设计

装配式建筑的设计要充分考虑生产、运输和安装的可行性与便利性。项目开始阶段，对项目现场进行了踏勘，调研了构件的运输路线和现场施工布置情况，从而确定合理的运输路线、构件放置方式和构件拆分的大小，确保构件能够顺利地运输与吊装。

构件的拆分还要考虑尽量提高模具的通用性，尽可能地使构件尺寸、开洞开槽尺寸等做到标准化，保证生产工艺的便利性和经济性。另外对构件在脱模、起吊、运输、安装等不同阶段的受力进行复核，必要时采用临时加固措施，避免因应力集中、道路颠簸等因素而产生破损、开裂，保证构件在整个过程中的完好。

同时，由于场地大都比较狭小，无法提供构件堆放场地，构件需直接从运输车上吊装至安装位置，构件厂与安装施工队伍密切配合，一起制定了构件运输计划、装车顺序以及吊装计划，确保吊装的连续性。吊装过程中的装配式结构见图8。

图8 吊装过程中的装配式结构

3.3 外墙装饰的一体化

平面预制构件以钢模台为底模进行生产，表面平整度高，具备以下优点：

（1）外立面不需要抹灰，节约了人工和材料，减少了对环境的不利影响；

（2）消除了抹灰开裂、空鼓甚至脱落等诸多质量通病。

4 结论

（1）干法连接的全装配式结构在小型低层建筑上的应用具有可行性，具有施工速度快、环境整洁、后期维护费用低的优点。在数量达到一定程度的情况下，还具有成本优势，具有较高的推广价值。

（2）干法连接在主体结构间、主体结构与非412 建筑结构

参 考 文 献

2020年

承重墙板之间均可应用，满足结构受力和结构整体刚度要求，操作简便快捷，显著优于现浇节点。

（3）一体化的重点在于设计，要充分考虑各专业间以及生产、运输、吊装各环节的相互影响与配合，从而大大减少反复变更所造成的费用和时间上的浪费，并显著提升工程质量。

（4）水、电气、智能化等的线盒、线管、线槽在预制墙板上实现了精确的预留预埋，保证了室内的设计效果。

（5）应充分发挥混凝土和钢结构两种材料各自的优势，造型复杂、混凝土不易实现的构件，可考虑采用钢结构。同时预制混凝土构件的连接节点可充分借鉴钢结构的做法。

[1] 黄莉萍, 谷昊, 王世华. 低层全装配式混凝土结构的实践探索[J]. 广东土木与建筑, 2019, 26(11): 15-20.

[2] 装配式建筑评价标准: GB/T 51129-2017[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.

[3] 朱东烽, 颜新星, 张伟生, 等. 基于一种新型钢连接节点的装配式混凝土施工技术[J]. 广东土木与建筑,

2019, 26(11): 61-64

[4] 赵斌, 吕西林, 刘丽珍. 全装配式预制混凝土结构梁柱组合件抗震性能试验研究[J]. 地震工程与工程振动广东土木与建筑, 2005, 25(1): 81-87

[5] 叶浩文, 王兵, 田子玄. 装配式混凝土建筑一体化建造关键技术研究与展望[J]. 施工技术, 2018, 47(6): 66-69.

[6] 蒋文龙, 李磊, 侯静, 等. 预制装配式建筑设计施工一体化研究[J]. 施工技术, 2017, 46(22): 72-74.

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