装配式组合结构发展现状研究

张 雯 ，梁 朋

（1.南宁学院，广西 南宁 530200；2.广西建工集团有限责任公司，广西南宁 530021）

0 引言

钢结构质量轻而强度高、抗震性能好、建筑垃圾少、可装配化施工，但构件厚度较薄因此结构稳定问题突出，且耐腐蚀性差、价格较高，限制了钢结构在多层建筑中的使用。混凝土抗压、耐久性能好，但自重大、易开裂，不是高层、大跨建筑的理想材料。组合结构采用型钢+混凝土的形式，两种材料性能互补，材料得到充分利用，特别是在复杂工程中，组合结构的优势更为明显。近年来，在我国政府部门的推动下，在可持续发展战略要求下，该类结构的研究与应用越来越广泛。

1 行业政策

为了推动装配式建筑在科研、设计、生产等领域的积极发展，2020年下半年，住建部、发改委、工信部等多部门陆续出台相关政策、通知及意见，加快了建筑工业化的步伐。

《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》提出：要大力发展装配式建筑，推动建立以标准部品为基础的生产体系。

《关于印发绿色建筑创建行动方案的通知》指出：到2022年，当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%，装配化建造方式占比稳步提升。

《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》明确：推进型钢和混凝土构件以及预制混凝土墙板、叠合楼板、楼梯等通用部件的工厂化生产与应用。

住建部着力打造“1+3”标准化设计和生产体系，全面打通装配式住宅设计、生产和工程施工环节，推进全产业链协同发展。

2 国家行业标准

为了满足装配式建筑设计、施工、检测技术研究与应用的发展要求，国家及行业陆续发布《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程（JGJ 224—2010）》《装配式混凝土结构技术规程（JGJ 1—2014）》《装配式混凝土建筑技术标准（GB/T 51231—2016）》《装配式钢结构建筑技术标准（GB/T 51232—2016）》《装配式建筑评价标准（GB/T 51129—2017）》《装配式住宅建筑检测技术标准（JGJ/T 485—2019）》《装配式钢结构住宅建筑技术标准（JGJT 469—2019）》等相关标准、规程，与此同时，《混凝土结构设计规范（GB 50010—2010）》《建筑结构检测技术标准（GB/T 50344—2019）》等也纳入了装配式的相关内容，使装配式建筑在我国的应用逐步走向系统化、标准化。

3 试验研究

赵凯常[1]对3 个装配式H 型钢混凝土柱-H 型钢梁框架边节点进行拟静力试验，节点连接方式为纯螺栓、纯焊接、栓焊混合连接三种，试验表明栓焊混合连接效果优于其余两种；ABAQUS扩展分析表明增加节点盖板长度可以改善受力性能，增加翼缘连接板厚度可以提高承载力。

赵晨甫等[2]对3 组装配式T 形方钢管柱-H 型钢梁节点进行拟静力试验与有限元分析，研究表明：①在柱边缘使用贴板可明显改善节点力学性能；②焊缝质量影响节点破坏形态，设计及施工时应引起足够重视。

陈珊珊等[3]对1 个装配式H 型钢混凝土柱-H 型钢梁边节点进行拟静力试验与有限元扩展分析，根据研究结果提出两点设计建议：①梁柱连接悬臂板变截面宜采用圆弧形过渡；②柱轴压比可在0.15~0.5 取值，轴压比数值对耗能、承载力、延性、刚度退化率存在影响。

王帅[4]设计了1 榀两层两跨装配式混合结构框架，采用钢筋混凝土梁、内置3 钢管L 形角柱、内置4 钢管T 形边柱，上下柱用钢环及套筒焊接，梁内纵筋与柱边连接板焊接。其抗震性能试验研究与有限元补充分析表明该框架破坏机制、延性系数、抗倒塌能力均能满足抗震设计要求，并且在余震中不会出现脆性倒塌。

韦俊等[5]使用槽钢-盖板将混凝土方钢管柱与H 型钢梁进行装配式连接，并对3 个足尺节点试件进行抗震性能试验研究，结果表明节点抗震性能良好，盖板厚度增加，节点承载力提高，但延性下降。

戎贤等[6]设计了4 个混凝土方钢管柱与H 型钢梁节点，对其开展抗震性能试验研究，其中1 个节点为全螺栓连接，3 个节点为上翼缘焊接、下翼缘栓接。从试验中获得的各项参数可知，下栓上焊混合连接节点与传统全螺栓节点抗震性能相似，增加梁截面高度能够提高节点承载力、刚度与耗能能力。

吴成龙等[7]利用ABAQUS 有限元分析软件进行装配式H 型钢混凝土柱-H 型钢梁节点的抗震性能研究，节点处为纯型钢核心区，不需要后浇混凝土，提高了施工效率，避免了现场后浇混凝土施工缺陷带来的抗震性能损失。软件非线性分析结果表明：纯螺栓节点滞回曲线饱满，焊接节点滞回曲线略有捏缩，栓焊混合连接节点最为饱满，且螺栓不存在滑移，虽然承载力不如焊接节点，但延性和耗能能力更佳，三种节点连接形式具有工程推广价值。

袁炳琨等[8]对比了预应力型钢混凝土梁-钢管核心混凝土柱框架试件受力性能试验与ABAQUS 分析结果，验证了软件计算的有效性。以此为基础，在软件中对预应力施加、竖向荷载、水平荷载作用三阶段进行框架工作机理的全过程分析，分析出该框架“强柱弱梁”的破坏机制并确定了水平承载力计算极限状态为梁、柱端混凝土均被压碎。

4 广西装配式建筑项目概况

4.1 南宁轨道·壹号城

该项目 3 号楼、5 号楼高度99.8m（34F/-2F），采用装配式钢管束组合结构体系，钢结构部分包含钢管束（最大截面为□150×5+U150×150×5+U150×200×5）混凝土剪力墙构件、钢管混凝土柱（最大截面□500×500）构件、H 型钢梁（H250-750）构件等；同时也采用了装配式可拆卸钢筋桁架楼承板。

4.2 保利·领秀前城

保利领秀前城2 号高度143.30m（49F/-1F），3 号楼高度为59.20m（20F/-1F），6 号楼高度为 64.30m（22F/-1F）。工程采用装配式PC 叠合板、蒸压加气混凝土（ALC）内墙隔板等成品构件。ALC 内墙隔板内置经防锈处理的钢筋网增强，具有轻质、保温、不燃和可加工等特性，是一种性能优越、安装方便的新型绿色环保墙体材料。

4.3 同济银城（贺州）产学研基地

基地C 地块孵化器大楼项目包含办公楼、酒店、商业三部分，采用装配式施工方法。办公塔楼高度86.25m（21F/-2F），采用钢框架-核心筒结构，柱子采用箱型截面（最大截面□800×750），核心筒为剪力墙结构，外框架箱型柱与核心筒之间由钢梁相连；酒店高度43.35m（10F/-2F），采用钢框架结构，柱子采用箱型（最大截面□600×600）及圆管截面（最大截面〇700）；商业部分高度12.15m（2F/-2F），采用钢框架结构，柱子采用箱型截面（最大截面□600×500）；钢梁均采用 H 型钢（最大截面 H900×250）；节点连接形式主要为：柱-柱焊接、梁-柱栓焊混合以及主次梁栓接。

5 结语

在我国可持续、高质量、绿色发展战略的背景下，住建部、发改委等多部门对于建筑工业化进程的推进实施了一系列举措，科研、设计、施工人员对多种装配式组合结构的形式进行富有成果的探索和实践，验证了该类结构性能良好、绿色环保、质量可靠的特点，为装配式组合结构的推广应用奠定了坚实的基础。