5.6 装配整体式框架结构

5.6 装配整体式框架结构

5.6.1 节点核心区的验算要求同现浇混凝土框架结构,参照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定,四级抗震等级的框架梁柱节点可不进行受剪承载力验算,仅需满足抗震构造措施的要求。

5.6.2 采用叠合梁时,在施工条件允许的情况下,箍筋宜采用整体封闭箍筋。当采用整体封闭箍筋无法安装上部纵筋时,可采用组合封闭箍筋,即开口箍筋加箍筋帽的形式。根据中国建筑科学研究院、同济大学等单位的研究,当箍筋帽两端均做成135°弯钩时,叠合梁的性能与采用封闭箍筋的叠合梁一致。当箍筋帽做成一端135°另一端90°弯钩,但135°和90°弯钩交错放置时,在静力弯、剪及复合作用下,叠合梁的刚度、承载力等性能与采用封闭箍筋的叠合梁一致,在扭矩作用下,承载力略有降低。因此,规定在受扭的叠合梁中不宜采用此种形式。
    对于受往复荷载作用且采用组合封闭箍筋的叠合梁,当构件发生破坏时箍筋对混凝土及纵筋的约束作用略弱于整体封闭箍筋,因此在叠合框架梁梁端加密区中不建议采用组合封闭箍。本条第3款中,对现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中的梁箍筋肢距要求进行补充规定。当叠合梁的纵筋间距及箍筋肢距较小导致安装困难时,可以适当增大钢筋直径并增加纵筋间距和箍筋肢距,本款中给出了最低要求。当梁纵筋直径较大且间距较大时,应注意控制梁的裂缝宽度。

5.6.3 采用较大直径钢筋及较大的柱截面,可减少钢筋根数,增大间距,便于柱钢筋连接及节点区钢筋布置。要求柱截面宽度大于同方向梁宽的1.5倍,有利于避免节点区梁钢筋和柱纵向钢筋的位置冲突,便于安装施工。
    中国建筑科学研究院、同济大学等单位的试验研究表明,套筒连接区域柱截面刚度及承载力较大,柱的塑性铰区可能会上移至套筒连接区域以上,因此需将套筒连接区域以上至少500mm高度范围内的柱箍筋加密。
    现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和《混凝土结构设计规范》GB 50010中规定:框架柱的纵向受力钢筋间距不宜大于200mm。但在日本、美国等规范中,并无类似规定。中国建筑科学研究院进行了采用较大间距纵筋的框架柱抗震性能试验,以及装配式框架梁柱节点的试验。试验结果表明,当柱纵向钢筋面积相同时,纵向钢筋间距480mm和160mm的柱,其承载力和延性基本一致,均可采用现行规范中的方法进行设计。因此,为了提高装配式框架梁柱节点的安装效率和施工质量,当梁的纵筋和柱的纵筋在节点区位置有冲突时,柱可采用较大的纵筋间距,并将钢筋集中在角部布置。当纵筋间距较大导致箍筋肢距不满足现行规范要求时,可在受力纵筋之间设置辅助纵筋,并设置箍筋箍住辅助纵筋,可采用拉筋、菱形箍筋等形式。为了保证对混凝土的约束作用,纵向辅助钢筋直径不宜过小。辅助纵筋可不伸入节点。为了保证柱的延性,建议采用复合箍筋。

5.6.4 预制柱底设置支腿,目的是方便施工安装。支腿的高度可根据挤压套筒施工工艺确定。支腿可采用方钢管混凝土,其截面尺寸可根据施工安装确定。柱底后浇段的箍筋应满足柱端箍筋加密区的构造要求及配箍特征值的要求,还应符合本条的规定。

5.6.5 在预制柱叠合梁框架节点中,梁钢筋在节点中锚固及连接方式是决定施工可行性以及节点受力性能的关键。梁、柱构件尽量采用较粗直径、较大间距的钢筋布置方式,节点区的主梁钢筋较少,有利于节点的装配施工,保证施工质量。设计过程中,应充分考虑到施工装配的可行性,合理确定梁、柱截面尺寸及钢筋的数量、间距及位置等。在十字形节点中,两侧梁的钢筋在节点区内锚固时,位置可能冲突,可采用弯折避让的方式,弯折角度不宜大于1:6。节点区施工时,应注意合理安排节点区箍筋、预制梁、梁上部钢筋的安装顺序,控制节点区箍筋的间距满足要求。
    中国建筑科学研究院及万科公司的低周反复荷载试验研究表明,在保证构造措施与施工质量时,该形式节点均具有良好的抗震性能,与现浇节点基本等同。
    叠合梁预制部分的腰筋用于控制梁的收缩裂缝,有时用于受扭。当主要用于控制收缩裂缝时,由于预制构件的收缩在安装时已经基本完成,因此腰筋不用锚入节点,可简化安装。但腰筋用于受扭矩时,应按照受拉钢筋的要求锚入后浇节点区。
    叠合梁的下部纵筋,当承载力计算不需要时,可按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中的相关规定进行截断,减少伸入节点区内的钢筋数量,方便安装。

5.6.6 叠合梁底部水平钢筋在梁端后浇段采用挤压套筒连接的预制柱-叠合梁装配整体式框架中节点试件拟静力试验表明,可以按试验设计要求实现梁端弯曲破坏和核心区剪切破坏,承载力试验值大于规范公式计算值,极限位移角大于1/30;梁端后浇段内,箍筋宜适当加密。

5.6.7 抗震设计中,为保证后张预应力混凝土框架结构的延性要求,梁端塑性铰应具有足够的塑性转动能力。国内外研究表明,将后张预应力混凝土叠合梁设计为部分预应力混凝土,即采用预应力筋与非预应力筋混合配筋的方式,对于保证后张预应力装配整体式混凝土框架结构的延性具有良好的作用。