预应力装配式框架结构

许扬欢

（广东省电信规划设计院有限公司，广东广州 510630）

0 前言

进入21 世纪，我国人民生活水平不断提高，城镇人口的集聚也促进了建筑行业的发展，而在建筑行业中，装配式建筑成为政策力推的建筑形式。而在装配式建筑的施工中，预应力装配式建筑作为其中之一，其中包含各种类型，而在预应力装配式框架结构的应用中，由于其特殊的施工方式，具有省材、省时、节能、节水以及节省人工等优势，并能够在建筑的过程中减少垃圾的产生，并抑制扬尘的出现，从而能够达到环保节能的效果，下面就对预应力装配式框架结构进行简单的阐述。

1 预应力装配式框架结构整体性和类型

1.1 预应力装配式框架结构整体性

预制柱、预应力叠合梁和现浇节点核心区构成了装配式整体预应力混凝土框架结构体系。施工工艺上，预制框架柱的纵向钢筋连接采用钢筋套筒灌浆连接接头，梁柱节点在现场浇筑混凝土连接，预制框架叠合梁内预埋曲线形波纹管后布置预应力筋、张拉、孔道灌浆来施加预拉力，形成装配式整体预应力混凝土框架结构体系。装配式整体预应力混凝土框架节点构造中，预应力筋穿过梁柱节点区域连续布置，在节点域和距梁端一倍梁高长度范围内，在框架梁截面上端布置，预应力筋采用无粘结的方式。在框架梁中部的预应力筋则布置在靠近梁截面的下端，采用有粘结的方式。整梁看来预应力筋成曲线布置。该种曲线预应力筋，拥有后张、连续、部分有粘结的工艺特点，符合预制梁的力学性能，可以有效避免框架梁端部塑性铰复杂区域的提前屈服，提高结构的整体性。此外通过在预制框架柱设计、叠合梁设计、叠合次梁设计、预应力空心楼板设计以及预应力结构设计等方面进行整体设计，这可以提高装配式预应力框架结构的整体性[1]。

1.2 预应力装配式框架结构的类型

在预应力装配式框架结构中有较多的类型，其中一种是附加角钢的装配式预应力框架结构，是目前建筑设计中较常采用的结构形式。这种形式的结构与传统的结构类型相比，此框架结构与我国倡导的绿色节能理念相适应，一方面这种结构在制作的过程中能够对每道工序的精度进行控制，保障其结构构建的质量，同时在施工的过程中能够快速的完成施工，从而提高施工效率，保证其经济效益。另一方面施工工艺较为简单，对周边的环境影响较少，可保障施工场地周边的环境，并能够保障建筑结构的耐久性。具有可恢复功能的预应力装配式框架结构也是其中之一，通过对其进行设计研究，在地震时结构耗能减震，主体结构在设防地震发生后无损伤、在罕遇地震后损伤小，仍能正常使用，使得结构的性能化目标得以实现。除此之外，局部后张预应力装配式框架结构也是其中的一种，该框架结构在施工的过程中能够缩短施工的周期，有效提高施工质量水平，从而提高预应力装配式框架结构的设计水准[2]。

2 预应力装配式框架结构设计

2.1 设计要点

在预应力装配式框架结构的设计中，要从以下几个方面入手：（1）预应力结构设计，预应力结构设计通常包括两个方面，预应力混凝土结构形式按照施工工艺分两种，一种是预应力先张法施工，在施工的过程中，先张拉预应力筋，待混凝土强度达标后放张或者切断预应力筋。后张法预应力施工第一步是先安放预应力波纹管，再进行构件混凝土浇筑，然后穿预应力筋，张拉预应力，最后进行灌浆和锚头处理，使得预应力筋和混凝土粘结在一起参与受力。在粘结的过程中可以根据不同的情况采用不同的粘结方式。预应力结构设计除了混凝土结构之外还有预应力梁设计，在预应力梁的设计中可以根据工程的实际情况采取不同的设计方式，分析后张法和先张法两种方式，然后选择科学的设计手段[3]。

（2）在装配式预应力框架结构的施工中，预应力空心楼板也是其中的设计要点，在进行框架结构的施工中，为了提高楼层之间的空间，并减少主次梁的数量，在进行设计的过程中可以根据实际情况采用相应的设计，而在预应力空心楼板的设计中，板端应按照铰接端进行设计，于板端设置拉锚钢筋，后浇叠合层设置在板顶面，厚度为60cm 厚，图1 为SP 板节点图。

图1 SP 板节点

在进行设计的过程中板跨度o 为8m，支承长度a 为55mm，允许挠度[a]=o/200。在SP 楼板处顶面设置60mm 厚的后浇叠合层，叠合层按构造要求配筋，可增强楼板整体性，这样可以保障设计的质量[4]。

（3）预制叠合次梁的设计。在预应力装配式框架结构设计中的应用，建筑的楼梯位置的设计也是其中的重点。在楼梯位置的设计过程中，如若楼板需要开洞，次梁可设置为楼板封边梁，设置为两端铰接，不直接承受楼面荷载。采用预制叠合次梁，次梁上部筋贯通主梁。次梁端面表面粗糙处理，无抗剪槽，抗剪承载力由牛腿提供。通过预制叠合次梁设计可以保障预应力装配式框架结构的设计水平[5]。

（4）预制框架柱的设计。预应力装配式框架结构的设计过程中，需要对建筑的抗震等性能进行设计，如果缺乏相应的设计会影响建筑的使用。此时就需对预制框架柱进行专门设计，在设计的过程中，应充分考虑抗震等级、梁跨度、层高、梁柱截面配筋等因素，在进行设计的过程中要保障柱筋应符合规范相关的要求，并根据实际情况选择合适的柱配筋截面形式，进而保障框架柱的施工质量[6]。

（5）预制叠合梁的设计，预应力装配式框架结构的设计过程中，预制叠合梁由于跨度和功能不同，设计方案也不同。梁截面有两种，X 方向为边框架梁和Y 方向为预应力主框架梁。X 向为不承受楼板荷载的边框架梁，而由Y 向为主要承受楼板荷载的主框架预应力框架梁，同时在预制叠合梁的设计中，在叠合梁端部设置抗剪槽，且对粗糙面进行处理[7]。

2.2 工程应用

在预应力装配式框架结构的设计中，某项目商业配套房采用预制预应力框架结构形式，在建设方案选取中由于跨度较大，而次梁较少，由于新施工材料和施工工艺的投入使用，导致对结构形式的设计要求较高，所以在进行预应力装配式框架的设计过程中要格外重视。项目的商业配套房位于上海市青浦区，建筑面积约8.3 万m2，地上建筑面积约5.7 万m2，容积率2.0。这个项目主要是一个配套的商业建筑结构，高度为11m，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为一级。

该建筑的结构形式采用的是装配式整体预应力框架结构，使用年限为50 年，抗震等级二级，在实施的过程中，基础采用混凝土现浇，基础形式采用承台下独立桩基基础，地下室顶板作为上部结构嵌固端，建筑整体为预制框架结构，包括预应力空心楼板、装配式预制柱、预制叠合梁，外墙板选用新型轻质外墙板，楼梯选用钢结构楼梯。施工现场工艺水准高低直接与建筑质量相关，因此需在预应力空心楼板、预制叠合次梁、预制叠合梁、预制框架柱、预应力结构设计以及预应力梁设计等多个方面进行严格质量管控，这样才可以保障整个施工的过程。

3 结语

总而言之，在我国的建筑行业中，装配式建筑是经济发展过程中的必经之路，由于具有绿色环保以及广阔的应用前景使装配式结构在建筑行业中的应用越来越广。因此，在预应力装配式建筑的施工中，应加强对其框架结构的设计和研究，并根据其实际情况进行相应的设计，并结合实际案例对结构进行分析，进而更加深入了解预应力装配式框架结构，促进建筑行业的发展。