浅谈装配式结构抗震性能

浅谈装配式结构抗震性能

张丽娟

广东博意建筑设计院有限公司浙江杭州310000

摘要：随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，有品质的住宅更加被需要，而资源的短缺成为目前社会发展的主要问题，可持续发展理念深入人心。建筑业需要做到更加的节材环保、优质，促进人民生活水平的提高和可持续发展，装配式建筑可以说是其可持续发展方向的主要方式。现阶段装配式在普及，技术水平在提高，本文通过对装配式建筑的现状、优缺点、设计要点、发展方向的浅析，谈谈提高装配式建筑抗震性能的看法。

关键词：装配式、抗震性能、设计要点

1、装配式结构抗震性能现状

1.1装配式结构抗震性能的国外现状

在国外，装配式混凝土结构发展较为超前，其技术比较成熟。尤其在美国，已行程完善的标准化体系，住宅部品、构件发展都达到工业化生产水平；德国在二战后，住房需求紧张，促使住宅工业化的进程；日本的装配式建筑也是在二战结束后，得到快速发展，现已达到一定数量，，日本的施工现场极少有扬尘，达到节能、环保的效果。大部分欧洲国家建筑施工工程工期较短，采用装配式结构大大提高建造效率，得到广泛应用。

一部分的欧美国家正好处于大陆板块交界处，这些区域由于板块运动导致地震频发，所以装配式结构在技术成熟的条件下，抗震性、结构稳定性都很高。总而言之，国外装配式混凝土结构抗震性能发展水平较高，已经很高的应用于实际的建筑施工中。

1.2装配式结构抗震性能的国内现状

我国对于预制混凝土结构的探索和发展开始于20世纪50年代，在工业和民用建筑中都有很好的应用。1990年以后，由于种种原因，预制混凝土结构在民用建筑中的应用越来越少，迎来了一个萎缩的市场。但是随着我国经济的快速进步、对节能环保的要求越来越高、劳动力成本的持续上涨，近十年来我国在对预制装配式混凝土结构的研究开始增加。相应的标准体系在设计、构件配件生产制作、施工安装、质量检测及验收等方面在不断完善。

国家也在鼓励和推崇各地发展装配式建筑，这在一定程度上加快了我国装配式混凝土结构发展进程。虽然在协调上（设计、生产、施工上有所脱节）还比较落后，但是装配式混凝土结构在向可持续发展、安全性、稳定性、抗震性能的提高等方向发展。

2、装配式混凝土结构的优缺点

2.1装配式建筑的优点

标准化生产：构件都在工厂生产，开好磨具，就可以进行流水线批量生产，实现标准化生产，且制作精良，施工精准度更高，质量可以得到更好的控制。预制构件的养护环境好，构件强度容易得到控制。

节约成本：机械化程度的增加，减少了现场人员的配备，节约用工成本；叠合板可以做楼板底模，外挂板可以做剪力墙的一侧模板，可节省周转材料的投入，节约材料成本。

环保：减少模板的投入，不仅可以减少材料成本，也是减少材料的投入，更加环保；构件工厂化生产，施工现场的建筑垃圾减少，也有利于环保。

节约时间：在装配式混凝土结构养护完成后，可以直接投入使用，一定程度上缩短了工期、节省了装修时间，并大大增加了相关施工人员的工作效率。

2.2装配式建筑的缺点

预制构件标准化的生产精度高，就意味着设计需要更加精准，建筑及设备的留洞尺寸、位置一定要准确，否则要重新开槽开洞，增加施工难度，影响结构安全。

也存在，开模后，因为种种原来，调整了建筑尺寸，造成原模板的浪费，造成成本的增大，所以需要加强前期的管控，尽量减少误差。

各项目（房地产商）对住宅部品尺寸的要求不同，导致每个项目都需要重新开模，造成磨具的浪费。叠合板增加了板厚，降低了建筑的净高。

构件运输、安装困难：现阶段预制厂家往往离施工地较远，运输工作一定程度上增加了工程的资金消耗，且构件重量大，提高了吊装难度。

最重要的一点，不同构件的连接往往在施工阶段才能体现两种构件是否契合，发现不吻合时，已大面生产，要么返工重新支座、要么牺牲结构强行安装，造成浪费或者构件连接性差，两种方式都不是可持续发展的姿态。

2.3小结

从单个项目而言，不要急于生产构件，待建筑户型、高构件的尺寸定好之后，再开模生产。从整体而言，可以整合社会资源，尽量控制地区住宅部品的尺寸，以提高预制构件标准化生产的程度。在构件的连接上，从设计到生产再到施工，各阶段应环环相扣，设计时应考试施工中安装的设计问题；构件设计时，根据经验，核对好设计的尺寸和构造，再开模生产。总之，在节材、安全、整体连接上做更多的思考。

3、装配式结构抗震性能分析和设计要点

3.1装配式建筑抗震性能的影响因素

根据相关实验表明，装配式结构的抗震性能主要是由其预制构件之间的节点连接性能和整体性能决定的，连接性能弱，导致结构整体刚度差，影响结构整体抗震性。因此，设计时，不仅需对构件接缝处进行验算，还需对施工阶段构件进行验算。

3.2装配式建筑的设计要求

装配整体式混凝土结构设计的基本原理是等同原理。通过采用可靠的连接技术和必要的结构与构造措施，使装配整体式混凝土结构与现浇混凝土结构的效能基本相同。国家也指定了装配式设计的规范和标准，与抗震规范相比，有了更加严格的规定。对于同一层内既有现浇墙肢也有预制墙肢的装配式剪力墙结构，现浇墙肢水平地震作用弯矩、剪力宜乘以不小于1.1的增大系数。

3.3装配式建筑的设计流程及各阶段的注意事项

（1）确定结构方案及结构模型：按常规操作，确定结构布置、输入荷载等，按现浇结构计算控制结构指标，先满足国家相关规范。

（2）装配式方案设计（拆分原则）：预制构件可以有预制柱、预制墙、叠合梁、叠合板、预制楼梯、预制阳台等，根据项目装配率的要求，选择合理的预制范围。没有特殊要求的条件下，首先考虑叠合板，既能节材环保，生产、安装、施工也相对简单，连接性更好。但是管线复杂区域宜采用现浇结构，管线太多也会影响到叠合板的连接。预制柱目前采用套筒、浆锚搭接等方式，目前也取得了一定的进步，使得装配式结构的抗震性能进一步提高。

（3）装配式结构整体分析：对参数的设置严格，并需要对构件接缝处进行验算，对构件的持久力和抗震性能进行验算，满足规范要求。对钢筋锚固长度的要求，做了规定，使得构件的连接更有效，从而更加有利于构件的连接。

（4）施工图出图：按常规设计，需要注意预制构件带来的影响，例如叠合板预制构件增加了板厚，影响总体荷载，做好核对工作。

（5）装配式结构深化设计：精细化模型，节点钢筋避让、梁柱节点钢筋避让、板底筋避让，板洞钢筋补强，电气线盒预留，施工预埋件布置，碰撞检查，做好以上工作再出图。

4、装配式结构抗震性能发展方向

4.1加强装配式混凝土结构节点整体性能研究

由于装配式混凝土是由预制构件组装而成的，这就导致了与现浇混凝土相比，其节点连接的整体性能相对较差，在发生地震时，预制构件连接部分容易出现安全事故，因此，前文提到的设计时注重钢筋避让，提高整体连接性，同时应该收集更多项目信息进行总结，通过实际项目反馈，看是否需要做出调整。也可以通过模型论证其抗震性。

4.2加强装配式混凝土结构层次研究

到目前为止，我国提高装配式混凝土结构抗震性能的方式主要是增加节点稳定性，但是这并不能完全满足我国建筑的需求，因此，相关部门需要从结构层次入手，通过在装配式混凝土结构中加装减震装置的方式提高建筑抗震性能，并加大对新结构层次、新抗震材料的研究力度，力求从多方面完善建筑抗震结构体系，有效提高建筑抗震性能。

5、总结

装配式混凝土结构与现浇结构相比，安装更加便利，制作工艺优良，提高施工的精度，且可以减少材料和人工的投入，对可持续发展更加有力。且但是仍然存在一些不足，例如模具的统一性不足，节点连接性能差，施工技术不成熟等，只有通过加强这方面的研究力度，增强节点连接性能及整体抗震性能，才能更好的提高装配式结构的抗震性能。

参考文献

[1]吴函恒、吕晶、周天华；基于纤维模型的钢框架-混凝土抗侧力墙板装配式结构抗震性能分析；工业建筑46.3(2016):54-60.

[2]李悦等；装配式混凝土结构的抗震性能研究现状与分析；建筑技术46.3(2015):261-265.

[3]马军卫等；全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究；建筑结构学报38.6(2017):12-22.

[4]杨卉；装配式混凝土框架节点抗震性能试验研究；北方工业大学；2014年.