预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系
装配式预应力结构体系的研发与应用
24∣ 建设科技研究探讨建设科技CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY2021年1月下总第423期改革开放40多年来，我国建筑业持续快速发展，成为了国民经济中重要的支柱产业之一，对国民经济的拉动作用显著。
但长久以来，建筑业也存在着一些问题：建造方式主要以现浇混凝土结构为主，现场湿作业多，工业化程度不高，依赖低廉劳动力价格，建造效率低下，资源和能源消耗高，施工现场和周围环境污染严重等。
为了解决建筑行业的弊病，国务院发起了“积极推进建筑工业化”，鼓励地方和企业发展装配式建筑的号召[1]。
1 国内装配式结构体系研发现状我国的建筑工业化是与新中国的工业化建设同时起装配式预应力结构体系的研发与应用顾刘勇1 苏梦华1 谢超1 满建政1 倪路瑶2 夏烨楠2（1.中亿丰建设集团股份有限公司，苏州215131；2.东南大学，南京210009）[摘要]我国建筑业持续快速发展多年，但建造过程中仍然存在建造效率低下，资源和能源消耗高，工业化程度较低等弊病，因此发展装配式建筑已然迫在眉睫。
基于此现状，本文提出一种新型装配式结构体系。
该结构体系着重开发新型梁柱节点及大跨预应力叠合板，并在工程项目中对该结构体系进行了首次应用。
[关键词]装配式建筑；结构体系；梁柱节点；大跨叠合板；工程应用；Development and Application of Fabricated Prestressed StructureSystemGu Liuyong 1, Su Menghua 1 , Xie Chao 1, Man Jianzheng 1, Ni Luyao 2, Xia Yenan 2（1.Zhongyifeng Construction Group Co., Ltd.，Suzhou ，215131；2.Southeast University ，Nanjing ，210009）Abstract : The construction industry has continued to develop rapidly for many years in China, while there are still disadvantages in the construction process, such as low construction efficiency, high resource and energy consumption, and low industrialization. Therefore, the development of prefabricated buildings is imminent. Based on this situation, this article proposes a new type of fabricated structural system, which focuses on the development of new beam-column joints and large-span pre-stressed composite slabs, which has been firstly applied in engineering projects.Keywords : prefabricated building, structural system, beam-column joints, long-span laminated slab, engineering application步的，从20世纪50年代开始就在住宅建设中注重标准化、工业化和机械化。
装配整体式混凝土结构的定义
装配整体式混凝土结构的定义
装配整体式混凝土结构是一种在工厂或施工现场预先制作混凝土构件，然后通过可靠的连接方式在现场组装并形成整体结构的建筑方式。
这种结构形式结合了预制和现浇的优点，既能提高施工效率，又能保证结构的整体性能。
装配整体式混凝土结构的基本特点是将结构体分解为一系列标准化的构件，这些构件在工厂中采用工业化生产方式进行预制。
通过精确的设计和制造，可以确保构件的质量和尺寸精度，从而提高施工质量和效率。
在现场，这些预制构件通过适当的连接技术（如螺栓连接、焊接、预应力等）进行组装，形成一个完整的结构体。
与传统的现浇混凝土结构相比，装配整体式混凝土结构具有以下优势：
1. 提高施工效率：由于构件在工厂中预制，可以实现大规模生产和标准化施工，从而减少现场施工时间和劳动强度。
2. 提高质量：预制构件的生产过程在受控环境下进行，可以保证构件的质量和精度，减少施工中的误差和缺陷。
3. 环境友好：现场施工量减少，可以降低噪音、粉尘和废水等对环境的污染。
4. 可持续性：通过标准化设计和生产，可以实现构件的重复利用和资源的有效利用，符合可持续发展的理念。
总之，装配整体式混凝土结构是一种创新的建筑方式，它将预制和现浇相结合，提高了施工效率和质量，同时减少了对环境的影响，具有广阔的应用前景。
装配整体式建筑介绍
15.10% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 21.76% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 20.06% 10.94% 9.67% 0.00% 0.00% 10.94% 0.00% 0.00%
30.195
43117 0 0 0 0
15027
12479
15611
43.5
结论：经计算核对，办公采用预制楼梯、预制隔墙及部分预制叠合楼板，PC率可满足20%的要求。 目前我司正在进行中的“锦江区安居巷项目（办公建筑）”是按上述20%装配率进行设计。
装配整体式建筑
内隔墙设计
内隔墙平面布置图
装配整体式建筑
常用轻质隔墙
GRC板、灰渣板、轻集料板： 是以硫酸盐早强水泥为胶结 料，以建渣、矿渣、陶粒、玻璃 纤维等作为增强材料，经成型、 养护而成的一种复合板材。其养 护时间长，板面龟裂、板接缝处 开裂、返碱，影响后期使用。
装配整体式建筑
Construction drawing design
装配整体式建筑
装配整体式混凝土结构： 装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件通过钢筋、连 接件或施加预应力加以连接，并现场浇筑混凝土而形成整体的结构， 简称为预制装配式结构（precast concrete，PC结构），按照此工艺 建造的建筑称为装配式建筑，亦可称为PC建筑，由此体系建造的住宅 为装配式混凝土住宅。
0.4
0.12 0.12 0.12 0.06 0.06 2.5 2.5 2.4 2.4 0.1 0.2
16.664
52.2 29.64 22.56 11.28 11.28 40.115 40.115 19.3344 0 1.9 0 208.64
7.99%
装配式混凝土建筑第3章 结构体系与部品部件
预制剪力墙开有边长小于800mm的洞口且在结构整体计算中不考虑其 影响时，应沿洞口周边配置补强钢筋。补强钢筋的直径不应小于12mm,截 面面积不应小于同方向被洞口截断的钢筋面积。该钢筋自孔洞边角算起伸 入墙内的长度不应小于其抗震锚固长度。
柱纵向受力钢筋在柱底连接时，柱箍筋加密区长度不应小于纵向受力钢筋连接区 域长度与500mm之和；当采用套筒灌浆连接或浆锚连接等方式时，套筒或搭接段上 端第一道箍筋距离套筒或搭接段顶部不应大于50mm。
第三章装配式混凝土建筑结构体系与部品部件
2） 叠合梁 预制混凝土叠合梁是指预制混凝土梁顶部在现场后浇混凝土而形成的整体
装配整体式混凝土剪力墙结构中，墙体之间的接缝数量多且构造复杂，接 缝的构造措施及施工质量对结构整体的抗震性能影响较大，使装配整体式剪 力墙结构抗震性能很难完全等同于现浇结构。世界各地对装配式剪力墙结构 的研究少于装配式框架结构的研究，因此我国目前对装配整体式混凝土剪力 墙结构采用从严要求的态度。
3.2.2预制构件
凝土剪力墙内墙板侧面在施工现场通过预留钢筋与剪力墙现浇区段连接，底 部通过钢筋灌浆套筒和坐浆层与下层预制剪力墙连接。
第三章装配式混凝土建筑结构体系与部品部件
预制剪力墙宜采用一字型，也可采用L型、T型或U型。开洞预制剪力墙 洞口宜居中布置，洞口两侧的墙肢宽度不应小于200mm，洞口上方连梁高 度不宜小于250mm。
双面叠合剪力墙空腔内宜浇筑自密实混凝土；当采用普通混凝土时，混凝土粗骨 料的最大粒径不宜大于20mm，并应采取保证后浇混凝土浇筑质量的措施。
大跨度结构其结构体系有很多种
大跨度结构其结构体系有很多种，如网架结构、索结构、薄壳结构、充气结构、应力膜皮结构、混凝土拱形桁架等，常用于展览馆、体育馆、飞机机库等。
一.网架结构网架结构为大跨度结构最常见的结构形式，因其为空间结构，故一般称为空间网架。
其杆件多采用钢管或型钢，现场安装。
常见的为平面桁架、四角锥体和三角形锥体组成，其节点形式可分为焊接钢板节点和焊接空心球节点两种。
二.索结构索结构是将桥梁中的悬索“移植”到房屋建筑中，可以说是土木工程中结构形式互通互用的典型范例。
三.薄壳结构薄壳结构常用的形状为圆顶、筒壳、折板、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。
圆形圆顶结构是轴对称结构，在轴对称荷载作用下，将只产生两种力：径向力和环向力。
径向力为沿经线方向的力，因其要平衡垂直向下荷载，所以必定为压力。
环向力为沿纬线方向的力。
圆形屋顶在垂直荷载作用下，上部的圆顶部分将受压收缩，其直径将变小，而下部近支承部分直径将增大，即上部将产生环向压力，而下部将产生环向拉力，中间将有一截面，为环向压力向环向拉力转变的交界线，该处的环向力为0，该截面称为“过渡缝”。
悉尼歌剧院格拉加尼亚修道院教堂上页下页四.混凝土拱形桁架混凝土拱形桁架在以前的工程中应用较多，但因其自重较大，施工复杂，现已很少采用。
目前最大跨度的拱形桁架为贝尔格莱德的机库，为预应力混凝土桁架结构，跨度为135.8m。
日本姬路市中心体育馆五.充气结构充气结构又称充气薄膜结构，是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部充气形成一定的形状，作为建筑空间的覆盖物。
对角跨长200m,由室内地面至顶高6.07m的东京穹顶，是不用柱子，只依靠室内外气压差来制成的膜屋盖结构，也是在日本最初用于多功能全天候的体育场，约30,000平方米超大椭圆形屋顶，采用悬索加强的充气膜结构。
其双向各配置14根共28根钢索，在其上张拉着涂有特富龙的玻璃纤维布。
请看充气膜的充气过程：六.应力膜皮结构应力膜皮结构一般是用钢质薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结构。
装配式混凝土结构
装配式混凝土结构4.1 装配式混凝土结构的结构体系与应用范围目前常见的结构体系是装配整体式混凝土结构。
它由预制混凝土构件通过可靠的方式进行连接,并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的装配式混凝土结构。
装配整体式混凝土结构的安全性、适应性、耐久性应该基本达到与现浇混凝土结构等同的效果。
其结构体系与应用范围主要有以下5个方面。
4.1.1 外挂墙板体系外墙、叠合楼板、阳台、楼梯、叠合梁为预制部件。
该结构体系的特点:竖向受力结构采用现浇,外墙挂板不参与受力,预制比例一般为10%～50%,施工难度较低,成本较低,常配合大钢模施工。
该结构体系适用于高层和超高层的保障房、商品房、办公建筑。
外挂墙板体系的分解图如图4.1所示,外挂墙板体系房屋如图4.2所示。
图4.1 外挂墙板体系的分解图图4.2 外挂墙板体系房屋4.1.2 装配式框架体系装配式框架体系是指柱、叠合梁、外墙、叠合楼板、阳台等均为预制部件。
该结构体系的特点:工业化程度高,预制比例可达80%,内部空间自由度好,室内梁柱外露,施工难度较高,成本较高。
该结构体系适用于高度为50 m以下（地震烈度7度）的公寓、办公楼、酒店、学校、工业厂房建筑等。
装配式框架体系的分解图如图4.3所示,装配式框架体系施工如图4.4所示。
图4.3 装配式框架体系的分解图图4.4 装配式框架体系施工4.1.3 装配式剪力墙体系剪力墙、叠合楼板、楼梯、内隔墙等为预制部件。
该结构体系的特点:工业化程度高,房间空间完整,无梁柱外露,施工难度大,成本较高,可选择局部或全部预制,空间灵活度一般。
该结构体系适用于高层、超高层的商品房、保障房等。
装配式剪力墙体系的剖切图如图4.5所示,装配式剪力墙房屋如图4.6所示。
装配式剪力墙体系是目前研究最多、应用最多的结构体系,其结构节点是关注的重点,L形边缘构件节点（带外保温层）构造如图4.7所示,L形边缘构件节点（无保温层）构造如图4.8所示。
图4.5 装配式剪力墙体系的剖切图图4.6 装配式剪力墙房屋图4.7 L形边缘构件节点（带外保温层）图4.8 L形边缘构件节点（无保温层）4.1.4 装配式框架剪力墙体系柱（柱模板）、剪力墙、叠合楼板、阳台、楼梯、内隔墙等为预制部件。
世构体系
世构体系随着科学的进步，建筑产业化和房屋产业化已经形成发展潮流，人们不断探索省时省能耗省资金又安全的产业模式，住宅产业化则是对这种原始建房方式的革命，通过工厂生产出标准化的部件，直接运到施工现场进行组装。
由于大部件已经生产好了，直接像盖房子一样装配，一方面大大缩短盖房子的建造速度，一方面也能实现节能、环保，还能拥有稳定、标准化的质量。
在工厂的流水线上生产出梁、柱、楼板等主要构件，运到施工现场，再像搭积木一样将所有的构件拼装起来。
全国第一条“世构体系”（ＳＣＯＰＥ）生产线在南京建成投产。
这条由南京大地建设集团和法国ＰＰＢ预制预应力房屋构件国际公司合资建成的生产线，总投资近３０００万元。
流水线的生产效率很高，通常在施工现场浇筑预制件，至少需要７天的凝固期才能达到一定的强度，而流水线上采用了高压蒸汽养护的先进技术，２４小时内就可生产出强度合格的预制构件。
世构体系一种旨在大大提高房屋工厂化程度、建筑框架结构体系应运而生。
世构体系（ＳＣＯＰＥ）全称为键槽式预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系，其原理是采用预制或现浇钢筋混凝土柱，预制预应力混凝土叠合梁、板，通过钢筋混凝土后浇部分将梁、板、柱及键槽式梁柱节点联成整体，形成框架结构体系。
世构体系在国外已有50多年的历史，其在建筑领域的应用已相当成熟，目前，世构体系的主要应用形式包括：一、采用预制钢筋混凝土柱，预制预应力混凝土叠合粱叠合板的全装配框架结构。
二、采用现浇钢筋混凝土柱，预制预应力混凝土叠合粱叠合板的半装配框架结构。
三、采用预制预应力混凝土叠合板，适用于框架剪力墙，砖混等多种类型的结构。
大地与东南大学、江苏省建筑设计研究院等联合成立课题组，经过两年的技术攻关，取得了突破性的研究成果，编号为苏JG/T006-2002《世构体系技术规程》被江苏省建设厅正式批准为工程建设推荐性技术规程，编号为苏G11-2003的《预应力混凝土叠合板图集》被批准为省级标准图集，《世构体系施工工法》被批准为省级标准图集。
装配式框架结构体系讲解(附图丰富)
3.3 基本构件
预制楼梯
带防滑条，栏杆预埋件
3.3 基本构件
楼盖体系 钢筋桁架叠合楼板，可做单向、双向板
结合面
规程规定：预制构件与后浇混凝土、灌浆料、坐浆材料的结 合面应设置粗糙面、键槽。
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3.2 基本规定
✓方案阶段各专业的协同； ✓建筑及结构设计原则：标准化、模数化，少规格、多 组合；结构整体性、耐久性、高强高性能材料应用；合 理的预制拆分； ✓抗震设防标准； ✓深化设计要求。
3.2 基本规定
适用高度
3.2 基本规定
高宽比
3.3 基本构件
基于一维构件
把梁、柱预制成一维构件，通过一定的方法连接而成
4.6 牛腿节点连接
牛腿节点主要用于厂房等工业建筑，是一种常用的框架节点形式。此类节点主要 由牛腿支撑竖向荷载及梁端剪力，大部分牛腿节点设计中被看成铰接节点。除现 浇混凝土中可做成牛腿节点外，螺栓、焊接等方式也常用于牛腿连接。
牛腿焊接连接（刚接）
牛腿螺栓连接（铰接）
4.6 牛腿节点连接
焊接牛腿连接:该焊接连接的抗震性能不理想,在反复地震荷载作用下焊缝 处容易发生脆性破坏,所以其能量耗散性能较差。但是焊接连接的施工方 法避免了现场现浇混凝土,也不必进行必要的养护，可以节省工期。开发 变形性能较好的焊接连接构造也是当前干连接构造的发展方向。在施工 中为了使焊接有效和减小焊接的残余应力，应该充分安排好相应构件的 焊接工序。
装配式框架结构体系
内容
1 装配式建筑的发展历程 2 装配式建筑的技术体系介绍 3 装配式框架结构体系 4 装配式框架结构节点连接
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预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系
预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系〔简称“世构（SCOPE）体系”，下同〕。
其核心技术是采用现浇或预制钢筋混凝土柱，预制预应力混凝土梁、板，通过钢筋混凝土后浇部分将梁、板、柱及节点连成整体的新型框架结构体系。
该体系符合建筑工业化的发展方向和建设节约型社会的精神，属住房和城乡建设部“十二五”推广的建筑业“10项新技术”之一。
在工程实际应用中，世构体系主要有以下三种结构形式：一是采用预制柱、预制预应力混凝土叠合梁、板的全装配框架结构；二是采用现浇柱、预制预应力混凝土叠合梁、板的半装配框架结构；三是仅采用预制预应力混凝土叠合板，适用于各种类型的结构。
应用世构体系新技术，与一般常规框架结构相比，具有显著的优越性，主要概括如下：
1．采用预应力高强钢筋及高强混凝土，梁、板截面减小，梁高可降低为跨度的1/15，板厚可降低为跨度的1/40，建筑物的自重减轻，且梁、板含钢量也可降低20～30%，与现浇结构相比，价格可降低10%以上。
2．预制板采用预应力技术，楼板抗裂性能大大提高，克服了现浇楼板容易出现裂缝的质量通病。
而且预制梁、板均在工厂机械化生产，产品质量更易得到控制，构件外观质量好，耐久性好。
3．梁、板现场施工均不需模板，板下支撑立杆间距可加大到2.0～2.5米，与现浇结构相比，周转材料总量节约可达80%以上。
4．梁、板构件均在工厂内事先生产，施工现场直接安装，既方便又快捷，主体结构工期可节约30%以上。
5．梁、板均不需粉刷，减少施工现场湿作业量，有利于环境保护，减轻噪音污染，现场施工更加文明
6．与普通预制构件相比，预制板尺寸不受模数的限制，可按设计要求随意分割，灵活性大，适用性强。
来源：南京大地建设集团有限责任公司。