装配式混凝土框架结构预制构件拼装节点设计方法

邵明路

（中国建筑第五工程局有限公司，长沙410004）

1 装配式混凝土框架结构预制构件拼装节点设计要点整体说明

预制混凝土构件是工厂生产，在施工现场拼装。与传统的现浇结构相比，预制构件的钢筋在预制完成后无法再调整。因此，钢筋间距应在满足规范要求的前提下，预留现场拼装时施工误差及钢筋相互避让所需间距。为保证钢筋避让的钢筋间距控制要求，并使现场安装方便，在前期结构截面设计时，特别要注意构件截面宽度的确定，要适当加大构件截面面积，控制构件的截面配筋率及钢筋数量，为预制构件安装节点设计创造相互避让的条件，从而为生产与安装提供便利。

进行截面选取时，除考虑结构计算需要，还要根据钢筋的锚固形式考虑钢筋的锚固构造要求，如框架梁的底筋锚入柱中的最小长度、顶层柱的纵向钢筋锚入屋面梁的长度、次梁底筋深入主梁的最小长度等，构件截面的尺寸应满足钢筋锚固要求，以实现拼装节点设计的合规性和安全性目的。

节点设计要兼顾现场施工现浇与钢筋如何放置的问题，现浇层的钢筋在节点处的施工操作空间要留足，如梁柱连接节点核心区箍筋的放置空间，现场施工的接驳钢筋、焊接钢筋的施工操作空间等。

节点设计要结合现场预制构件吊装顺序综合考虑，提前确定现场预制构件的吊装顺序，然后根据吊装顺序考虑节点钢筋的避让做法，从而避免现场安装出现碰撞导致无法安装的情况发生。

2 预制梁柱拼装通用节点的设计要点分析

某装配整体式预制混凝土框架结构教学楼，地下1层，地上5层，地震设防烈度为7度，0.1g，设计地震分组第一组，Ⅱ类场地。50年重现期的基本风压ωo=0.40kN/m2。预制构件种类有预制框架柱、预制框架叠合梁、预制叠合次梁、预制叠合板等预制PC构件，通过预留现浇接头达到整体作用，形成整体受力的结构体系。

本工程预制梁柱拼装通用节点（见图1）采用在梁柱相交位置预留现浇接头，在预制构件现场拼装完成后，在接头处浇筑混凝土连接成整体，形成刚性连接，等同于现浇节点。该梁柱连接节点在设计时主要有以下几个要点：

1）适当控制预制框架叠合梁底筋深入支座的纵筋数量。传统结构设计时，无论框架梁底筋多少，很多设计人员习惯把底筋锚固到柱内，但在进行预制装配式框架结构设计时，框架梁锚固到柱内的底筋数量原则上控制为一排，第二排及以上的钢筋不伸入支座。伸入钢筋数量是否满足要求，主要是通过结构分析软件计算结果确定；另外，还根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》[1]的要求，框架梁端截面的底面和顶面的纵筋纵向钢筋配筋量的比值一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3，设计时要根据顶部钢筋配置情况考虑。如果仅底部一排钢筋满足不了上述要求，可以考虑调整截面尺寸的方式来满足以上要求。

图1梁柱拼装节点示意图

2）预制叠合梁底筋在梁柱节点处要选择适当的锚固形式。为便于现场拼装，底部钢筋的预留长度不宜超出柱截面，通过使一侧梁的底筋向上弯避开底筋在拼装时相互碰撞的问题。底筋要采用合适的锚固形式，如果柱截面足够大，满足直锚要求，优先采用直锚；若柱截面尺寸不具备直锚条件，可采用锚固板锚固的形式。具体的锚固构造做法按照规范JGJ 256—2011《钢筋锚固板应用技术规程》[2]设计要求即可。根据工程实践，底筋上下方向避让比水平方向避让更便于设计和施工，而底筋一旦采用了上下避让的方式，底筋的锚固形式就不能采用弯锚的锚固形式。

3）预制叠合梁腰筋在梁柱节点处的锚固处理要根据腰筋的受力情况确定。如果腰筋仅是构造钢筋，根据GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》的相关规定，可以在柱边处断开，不锚入柱内；如果腰筋是抗扭受力钢筋，则需要锚入柱内，这里推荐的方法是采用接驳螺栓后接钢筋的设计方式，也可以采用在预制梁端部腰筋位置预留凹槽，将腰筋露出足够的焊接搭接长度，采用后焊钢筋连接。

4）对于预制叠合梁，要提前考虑现场构件的安装顺序，根据安装顺序调整底筋在拼装节点的上弯位置，从而保证现场吊装时可以安装到位，只有先安装预制梁YKL-L，而后再安装预制梁YKL-R，才能确保时拼装不碰撞。

3 预制主次梁柱拼装通用节点的设计要点分析

本工程预制主次拼装通用节点采用在主次梁相交位置处，预制主梁上对应预留一段缺口，在次梁现场就位完成后，在接头处浇筑混凝土连接成整体，形成整体连接，等同于现浇连接节点。该主次梁连接节点在设计时主要有以下几个要点：

1）主次梁拼装通用节点处的缺口断开采用全断开，仅主梁底部纵筋贯穿缺口，缺口数量根据主梁上的次梁数量确定。采用这种预留缺口做法，预制叠合梁吊装时要采用水平钢吊梁进行辅助吊装，保持吊链与预制梁垂直状态，避免吊装造成缺口处的底筋弯曲的问题。

2）次梁底筋深入拼接节点内的锚固长度可根据G310—1002《装配式混凝土结构连接节点构造》[3]图集的要求确定，一般采用直锚固，不小于12d（d为钢筋直径）。如果主梁截面宽度满足不了次梁的锚固条件，可以适当调整主梁的截面宽度，或调整钢筋的直径，达到次梁底筋的锚固条件。

3）缺口的预留宽度尺寸主要取决于主梁腰筋作用和次梁宽度的大小。如果腰筋仅是构造钢筋，则直接在缺口位置断开，缺口尺寸可取预制次梁宽度和预留施工误差之和。如果腰筋抗扭受力钢筋，则在缺口位置预留抗扭腰筋接头，待次梁安装后，通过焊接将断开的腰筋焊接起来，缺口尺寸除了考虑预制次梁宽度和预留施工误差外，还要考虑焊接所需的搭接长度和操作空间。

4）主梁两侧均有次梁相交时，次梁底筋的避让方式可以采用上下弯避让，此时，次梁底筋上下弯的具体情况要根据安装次梁吊装顺序确定。当次梁底筋数量较少时，也可采用水平方向打弯避让。

4 预制框架柱的上下拼装节点及其他连接节点做法设计要点分析

本工程预制框架柱的上下拼装节点采用的是常规的全灌浆套筒连接方式，主要是注意控制柱的截面大小，控制柱纵筋间距，为梁柱拼装创造条件；叠合板之间的连接采用常规的密拼缝连接方式，设计时仅需要按照相关规范进行设计即可。

总之，在进行预制混凝土框架结构拼装节点的设计时，一方面要考虑节点设计要满足规范的构造要求，如锚固长度、锚固形式等，另一方面要满足预制构件现场安装的要求，考虑实际施工时的碰撞问题。对于常见的混凝土框架结构的建筑均可上述几种节点做法进行拼装节点设计。