装配式建筑结构整体设计研究

摘要：如何实现装配式建筑节点连接的安全可靠、安装的方便快捷是目前装配式建筑发展的主要研究方向，本文依托沙特阿美项目变电站装配式建筑，设计研发了各类型节点新型连接方式及结构形式，并对预制结构的安装方法进行了深入研究与探讨。

关键词：节点连接；预埋件；装配式；墙板支撑

本文根据装配式建筑的特点，对装配式建筑结构的节点及安装关键技术进行了研究探讨，相比于传统装配式建筑节点设计及安装方式，本文研究的内容主要包含自主研发的调节支撑系统对预制墙板进行固定调平，利用新式墙板连接节点提高整体安装效率及可靠性，新式预埋件安装对埋件的预制精度和强度的提升，适用于变电站的装配式结构改进优化了变电站的整体布局，方便后期的安装和使用[1，2]；整体安装过程具有吊装操作简单，节点连接可靠，调整快捷，定位准确，施工方便等优点，解决并改进了装配式建筑节点连接及安装施工等主要技术难题。

一、结构设计

1．节点连接基于装配式建筑墙板连接方式，设计了5种剪力墙与双T梁板的连接节点形式及连接构件，整个结构具有良好的整体性和连接刚性，在保证结构整体稳定性和抗震性能的前提下最大限度的减少了现场施工难度。主要节点连接形式包括：剪力墙-基础连接节点、剪力墙水平连接节点、剪力墙垂直连接节点、剪力墙-双T梁板连接节点、双T梁板连接节点。为保证结构横向抗剪刚度，剪力墙垂直连接节点采用焊接，其余所有节点均为高强螺栓连接。所有新型节点在沙特阿美项目均已得到成功的实践应用，主要适用于单层小跨度预制装配式结构（装配层高不超过12m，横向单跨最大不超过20m），特别是对于变电站及高低跨的单层建筑，具有较好的应用效果，其他类型的装配式建筑均可参考借鉴其节点连接形式。（1）剪力墙-基础连接节点节点构造详图如图-1所示，混凝土剪力墙预制时底部每隔500mm预埋E51型镀锌钢板，3个直径20mm高强螺栓与钢板内侧焊接固定；现浇混凝土底部基础预埋2个直径20mm高强螺栓；安装时在剪力墙底部连接位置提前安放20mm调平垫块用于剪力墙板垂直度调整，剪力墙板调整固定后与基础通过ACC-01型镀锌角钢采用预埋高强螺栓连接，最后预制混凝土剪力墙与基础之间的缝隙采用高强度灌浆料进行灌浆抹平。（2）剪力墙水平连接节点节点构造详图如图-2所示，每块混凝土剪力墙两侧预制时每隔500mm预埋E66型镀锌槽钢，3个直径20mm高强螺栓分别与槽钢两侧内边焊接固定；剪力墙内侧预埋4个高强螺栓套管；安装时先利用剪力墙内侧4个高强螺栓将预制盖板和调平垫块固定，通过M20高强螺栓对剪力墙水平及垂直度进行调整，两块剪力墙板调整固定后通过ACC-03型镀锌钢板采用预埋高强螺栓连接，最后预制混凝土剪力墙之间的缝隙采用高强度灌浆料进行灌浆抹平。（3）剪力墙垂直连接节点节点构造详图如图-3所示，在建筑纵向混凝土剪力墙端内侧每隔500mm预埋E53型镀锌钢板，横向混凝土剪力墙在相同位置预埋E54型镀锌角钢；两剪力墙调整固定后通过ACC-04型镀锌角钢采用满焊方式连接，最后预制混凝土剪力墙之间的缝隙采用高强度灌浆料进行灌浆抹平。（4）剪力墙-双T梁板连接节点节点构造详图如图-4所示，混凝土剪力墙内侧预制时每隔500mm预埋E56型镀锌钢板，4个直径16mm高强螺栓在镀锌钢板内侧焊接固定；延T型梁翼缘板每隔500mm预埋E59型镀锌角钢，4个直径16mm高强螺栓在镀锌角钢内侧焊接固定；安装时利用两块ACC-05型镀锌角钢分别将T型梁翼缘板上下面与剪力墙通过高强螺栓固定，最后预制混凝土剪力墙之间的缝隙采用高强度灌浆料进行灌浆抹平。（5）双T梁板连接节点节点构造详图如图5所示，混凝土双T梁预制时在翼缘板上部边缘每隔500mm预埋E60型镀锌角钢，5个直径12mm高强螺栓与镀锌角钢内侧焊接固定；安装时两块T型梁上部通过ACC-07型镀锌钢板采用高强螺栓连接，最后连接处上部采用高强灌浆料进行灌浆抹平。2．预埋件所有预埋件均为镀锌防腐，根据预埋件的位置不同，将新型的预埋件结构分为以下几种形式。（1）预埋件位于现浇砼上表面时，据预埋件尺寸和使用功能的不同，采用以下几种固定方式：a、平板型预埋件尺寸较小，可将预埋件直接绑扎在主筋上，但在浇筑砼过程中，需随时观察其位置情况，以便出现问题后及时解决。b、角钢预埋件也可以直接绑扎在主筋上，为了防止预埋件下的砼振捣不密实，应在固定前先在预埋件上钻孔供砼施工时排气。c、大面积预埋件施工时，除用锚筋固定外，还要在其上部点焊适当规格角钢，以防止预埋件位移，必要时在锚板上钻孔排气。对于特大预埋件，须在锚板上钻振捣孔用来振实砼，但钻孔的位置及大小不能影响锚板的正常使用。（2）当预埋件位于砼侧面时，可选用下列方法：a、预埋件距砼表面浅且面积较小时，可利用螺栓紧固卡子使预埋件贴紧模板，成型后再拆除卡子。b、预埋件面积较小时，可用普通铁钉或木螺丝将预先打孔的埋件固定在木模板上，当砼断面较小时，可将预埋件的锚筋接长，绑扎固定。c、预埋件面积较大时，可在预埋件内侧焊接螺帽，用螺栓穿过锚板和模板与螺帽连接并固定。3．变电站结构建筑结构主要分为下部混凝土框架结构和上部预制板结构，其中下部框架结构主要为建筑物底部提供1.5~2.5m架空层，方便直埋的高压电缆从架空层底部穿入电气室并连接空气绝缘开关的安装与施工，架空层还有利于将地面与室内空气绝缘开关等电气设备隔离，起到防潮的作用。

二、安装优化

1．可调节式墙板支撑系统预制墙板就位后借助可调节式支撑系统进行水平度和垂直度找正，支撑杆必须考虑10%的余量，确保预制板安装过程中数量充足，支撑杆配置前要进行连接性和调整性检查。（1）墙板支撑系统由多个可调节式支撑杆组成，可调节支撑为多段式结构。为充分发挥机械效能，预制墙板支撑杆固定后机械吊车可撤离。通过专用配套支撑系统对预制墙板进行临时加固和垂直度调整。（2）当相邻预制墙板安装两块或以上时，对墙板构件间节点进行螺栓连接。调整支撑系统保证两连接板之间的间隙和垂直度，将全部螺栓进行初拧，从中心向四周扩散方向进行。2．墙板翻身吊装技术预制墙板运抵现场后，利用滑轮采用双机三点抬吊方式翻转预制墙板，翻转完成后，解除辅助吊车，主吊车将预制构件吊装到指定位置，运用座浆垫板加螺母调平法对墙板进行水平找正。

三、与同类先进成果主要技术指标比对

技术性能指标主要体现在大型预制构件吊装方法、墙板可调节支撑系统、新型节点连接方式、预埋件安装、装配式变电站结构改进等创新技术的应用方面。本文研究方案通过上述创新技术的应用保证了施工质量和进度，实现了施工过程的整体可控、简单方便、安全快捷、低碳环保，比较如下表1。

四、总结

（1）采用两车三点方式及滑轮对预制构件进行翻身竖直及吊装。先进性：构件受力均匀、翻身平稳可靠、调整方便、安全系数高。（2）运用由可调节式斜撑杆组成的专用配套支撑体系对其进行临时加固。先进性：固定牢靠、可快速对预制构件垂直度调整、加快施工速度、保证施工质量。（3）节点均为高强螺栓连接。先进性：节点强度高、整体稳定性及抗震性能好、施工方便、现场无需焊接和二次灌浆工作、大大提高现场工作效率和施工质量。（4）在预埋件上进行打孔和焊接固定筋。先进性：埋件处气泡空鼓少、与混凝土贴合紧密、固定牢靠、定位精度高。（5）增加底部架空层。先进性：方便进线和检修、节省室内空间、防潮防水。

五、结论

本文主要探讨并详细阐述了装配式建筑整体结构及安装优化设计，主要包含利用配置合理的支撑调节系统对预制墙板进行组装调节，新型高强度的螺栓连接节点、新型预埋件的应用、变电站特有的架空层设计等，实现了装配式建筑安装的高效率、低成本、一体化，并在阿美项目均取得了成功的实践应用，产生了良好的经济效益、社会效益、环境效益，为预制装配式建筑设计及安装施工特别是变电站方面积累了宝贵经验，同时为其他各类装配式建筑结构设计及安装提供了实际的借鉴参考，具有广阔的应用前景和可观效益。

参考文献

[1]张勃.装配式建筑在变电站土建设计中的应用[J].城市建设理论研究，2019，（26）：60.

[2]金俊杰.装配式变电站建筑结构优化设计[J].建材与装饰，2017，（20）：219-220.

作者：陈修贵 赵洪琦 滕平强 单位：中国电建集团山东电力建设有限公司