预制混凝土建筑结构体系研究与应用探析

李辉

合肥水泥研究设计院有限公司 安徽合肥 230051

预制建筑是现代建筑工业化生产方式的主流代表，从广义角度可分为装配式结构和预制装修。预制结构体系主要包括预制预制混凝土结构、装配式钢结构和预制木结构等，目前，预制预制混凝土结构是应用规模最大、最广泛的一种结构体系。本文将对预制混凝土框架结构体系和剪力墙结构体系等两种预制混凝土结构体系中常用节点连接和相关研究应用进行阐述和总结，为今后我国预制混凝土结构的发展提供参考。

1 预制混凝土建筑施工技术优势分析

1.1 节能减排

近年来，绿色建筑理念得到大范围推广，要求建筑工程在建设施工过程中关注其生态效益，注重减少施工过程中对自然环境的破坏，做好环境保护工作，达到良好的经济效益和生态效益。房屋建筑预制混凝土施工技术的应用，为建筑工程达到良好的生态效益提供了支撑。原因是该种技术应用时一般采用预制材料，因此可有效避免施工现场施工材料的浪费，确保各种资料得到有效应用，实现资源的优化配置，提高资源的利用率，减少资源的浪费。这种技术的应用，可为进一步提高资源应用的效率与质量提供支撑。不仅如此，房屋建筑预制混凝土施工技术还可减少对施工现场自然环境的破坏，有助于保护施工场地周围自然环境，避免施工对当地生态环境产生严重破坏。此外，预制混凝土施工技术的应用还可为周围居民的正常生活提供支持，避免影响到当地居民的生产生活，有助于达到建筑工程发展与社会经济活动的协调，强化工程整体发展效益[1]。

1.2 采用预制混凝土结构能增加建筑行业的施工效益

预制混凝土在进行施工时会使用预制结构方式，在前期施工准备过程中能有效降低前期投资使用成本，在施工过程中可以减轻施工人员的施工作业量，减少建筑企业的人工使用成本，同时在使用预制混凝土建筑结构时能减少对施工材料的损耗，能有效地减少材料养护的花费，从整体上提高了建筑企业的经济效益。

1.3 减少工程造价

在房屋建筑工程施工建设过程中应用预制混凝土结构施工技术，可达到节省成本、减少工程整体造价的效果。这是因为预制混凝土结构，往往在具体场地内施工，需要由相应的专业技术人员进行指导，有效减少人力投入；另外，现场施工主要由相关机械完成，可达到良好的安全性，可减少施工过程中的安全事故发生率，这有助于确保工程的顺利施工建设，有助于促进建筑工程的健康发展，为达到良好效益打下基础[2]。

2 预制混凝土框架结构体系

2.1 “现浇柱+叠合梁”框架结构体系

“现浇柱+叠合梁”结构体系主要的构造特点是框架梁采用叠合梁构造，通过现浇柱及梁柱节点核心区形成结构体系。根据国内外几次大地震（1976年唐山大地震、1988年的亚美尼亚地震和1999年的土耳其地震）的震害调查表明：地震中预制结构有大量的梁柱节点核心区遭受破坏，所以梁柱节点的构造连接对预制混凝土的抗震性能影响较大。目前该体系节点连接构造主要有两种形式。节点连接构造二相对构造一，可以使预制梁避开最不利位置，即负弯矩和剪力最大截面，但现场湿作业量和模板支撑数量增大。该体系框架节点的施工顺序：①预制梁端架设支撑架；②预制楼板置于梁上，下部设置支撑架体；③绑扎柱中钢筋；④绑扎板、梁现浇层钢筋；⑤模板支设；⑥浇筑混凝土。2008年薛伟辰等人对节点连接构造二的现浇柱+叠合梁体系进行了节点抗震性能试验研究，结果表明：现浇柱叠合梁框架节点的安全性可以满足设计要求。2009年薛伟辰等人对节点连接构造一的框架节点足尺模型以及框架结构大尺度模型进行了抗震性能试验研究，结果表明：该体系刚度、承载力、延性与耗能等抗震性能指标与现浇混凝土框架结构体系相近。

2.2 抗震结构体系

筒体、悬挂、剪力墙等作为高层混凝体抗震结构设计的主要形式，在很多的建筑的优化方案中都会被应用。筒结构是建筑构架的核心，以其为例，在开始设计的时候，因为腰桁架加强层和伸臂桁架的设计会使建筑出现一些薄弱层，设计人员一定要时刻注意这方面，因此，要求设计人员在设计时运用限制刚度的思路，以此来对加强层削弱。

2.3 “预制柱+叠合梁”框架结构体系

“预制柱+叠合梁”结构体系是在“现浇柱+叠合梁”体系基础上，将现浇柱设计为预制形式，其梁柱节点构造可分为整浇节点、部分现浇节点和牛腿连接节点等。预制柱可采用多层柱构造或单层柱构造。目前，对于预制柱节点连接有多种方式，包括法国世构体系、台湾润泰体系、榫式接头连接、浆锚接头连接、套筒灌浆连接、螺栓连接等多种形式。螺栓连接的构造特点是通过预埋螺栓系统，将上、下柱连接起来，后浇节点核心区浇筑混凝土完成连接，这种构造体系系统施工效率高且质量可靠。代领杰等对这种节点构造进行了试验研究，结果表明：与现浇混凝土框架节点的承载能力相当，可以为其在抗震设防地区的应用提供借鉴[3]。

3 结语

综上所述，预制混凝土结构施工技术在房屋建筑施工建设过程中得到有效应用，并发挥出强大作用。分析发现，预制混凝土结构施工技术的应用，不仅能有效提高施工效率与质量，实现资源的最大化利用，还可减少对自然环境的破坏，达到绿色环保的施工效果，有助于实现工程建设施工的节能减排，提高资源利用效率.促进建筑达到良好经济效益、社会效益和环境效益，促进建筑行业取得进一步发展。在后续建设施工过程中，建筑单位须科学掌握预制混凝土结构施工技术应用要点。