钢筋混凝土结构房屋设计与施工要求
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发布时间：2022-12-27 23:53
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时间：2023-10-21 16:01
一、建筑结构设计基本原则
1、建筑结构设计应确定合理的结构形式。装配整体式钢筋混凝土结构房屋适用于砖混结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构，在平面和竖向结构应尽量均匀规则，根据建筑的特点合理确定结构形式，房屋适用的最大高度应符合《混凝土结构设计规范》(Gb50010-2002)第11.1条“一般规定”要求。
2、建筑结构的设计计算原则。装配整体式钢筋混凝土是为了适应大工业化生产方式的要求，采用预制构件和现场装配施工为主的生产方式，总体上不改变建筑的结构形式，因此，装配整体式结构房屋的整体设计计算方法，可以参考国家现行结构设计规范，套用现行的设计计算方法，受力性能等同于现浇结构房屋。
3、根据装配整体式结构特点合理确定预制范围。为了提高建筑的工业化程度，建筑结构设计应该在保证结构可靠的前提下提高预制率，而不是“为了预制而预制”，与一般现浇结构一样进行结构计算，并要遵循结构概念设计中“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“节点更强”的原则，与一般现浇结构的区别仅仅是生产方式的不同，具体来讲就是：主结构垂直承重构件采用现浇，如剪力墙、框架柱仍采用现浇方式，其余水平构件和垂直非承重构件可以采用预制，同时应保证受力节点为现浇连接，以保证建筑物的整体性、抗震性，提高防渗漏性能和隔音性能，并有利于消除安装误差。
二、设计要求
1、建筑设计的标准化和模数规则
为了保证设计和生产的标准化，建筑设计必须符合一定的模数规则，目前最实用的模数规则为：
开间和进深尺寸按照3M模数，模数进级为3M，偶尔使用1M和1.5M的非标模数，常用尺寸为1200，1500，1800，2100，2400，2700，3000，3300，3600，3900，4200，4500;
层高采用1M模数，模数进级为1M，常用层高为2700，2800，2900，3000，3100，3200，3300;
墙体厚度采用0.3M，进级为0.3M，常用厚度有120，150，180，210，240，270，300;
非承重内隔墙厚度较薄时允许采用75，90，100，个别宽度小于1000的局部次要隔墙可以采用60厚度，空心墙体厚度不小于90。
2、构件尺寸的标准化和模数规则
为了使构件生产标准化，应采用一定的模数规则，提高模具的通用性，以降低生产成本。构件尺寸一般按照以下模数规则：
柱截面尺寸推荐采用3M、1.5M相配合，如300，450，600，有时也采用1M等非标准模数，如：400，500，柱子高度按照层高尺寸;
预制梁截面宽度一般采用5M模数及模数进级，如：200，250，300，小于200时可用120，150，180，预制梁高度一般采用1M模数，对于叠合梁的高度应该与预制厂进行协调，保证梁、墙、楼板尺寸吻合，预制梁的长度一般采用3M模数，以提高专用模板的利用率，方便现场施工。
预制墙体长度采用3M模数，允许采用1.5M模数进行调整;预制墙体高度采用“层高-楼板厚度”或者“层高-梁高”为标志尺寸，后安装内隔墙的尺寸应与生产厂配合，确定凸凹槽尺寸和形式;
楼梯根据层高按照国家标准设计尺寸;
全预制楼板厚度一般采用0.1M模数，厚度以“短跨/30” 左右为宜，相邻房间板厚应尽量一致，通过调节配筋大小分别满足承载力要求，当相邻板块厚度不同或地面标高不相等时，应对该节点进行专门的设计，预制叠合楼板厚度一般为设计板厚的50%，长度采用“梁墙净距+30”，这样楼板在预制梁墙上的安装搭接为15mm，板宽度一般采用1000，1200，1500，1800，2400，一个房间只允许采用一块非标宽度的楼板。
3、合理选择梁柱截面形式和尺寸
由于装配整体式结构房屋的结构柱均为现浇施工，需要现场支模浇捣混凝土，方柱不便于支模和施工，且在房间内突出墙面影响使用，若条件允许的情况下，应尽量采用异形柱，以减少定型模板种类;柱截面尺寸以1.5M或3M模数为宜，以方便墙板预制和安装施工。柱子上下层宜采用相同截面尺寸，通过配筋大小调整柱子的承载能力，便于梁钢筋的搭接锚固以及减少定型模板种类;梁截面形式一般采用矩形，梁截面尺寸选择应有利于钢筋排布，当梁、墙截面宽度相同时，可以考虑梁、墙一体预制，为了运输方便，或者当梁、墙截面宽度不相同时，应采用梁、墙分体预制，并在梁底和墙顶设计留有安装配合的凹凸槽。
4、节点区设计要求
装配整体式结构的连接节点是核心关键部位，必须保证节点的整体性，重点解决节点的构造方式和新旧混凝土的整体连接效果，节点设计的构造方式要求：
节点设计既应考虑方便构件拆解，又要考虑到构件之间的钢筋连接，还要考虑到节点区域混凝土浇筑的密实度，如预制梁与现浇柱(剪力墙)相接节点，预制板与预制梁相接节点，预制梁与预制墙的连接节点均应有拉接钢筋，同时预制构件受力钢筋在节点区的连接锚固应满足规范要求，当不满足规范要求时，由设计确定附加锚固措施;为了保证新旧混凝土的连接效果，预制构件在节点区的连接表面应设计成“水洗面”或者抗剪键(在生产要求中有详细介绍)，节点区的后浇混凝土应该采用细石混凝土，强度等级应该比设计时计算的混凝土强度等级提高两级，并振捣密实。
5、材料要求
混凝土：非承重预制构件的混凝土强度等级不小于C15，当用于受力预制构件时，混凝土强度等级不低于C25，也不宜大于C40(预应力预制构件除外)，受力构件现浇节点区混凝土强度等级不低于C30，且不低于受力构件自身的混凝土强度等级，灌缝和接缝材料应采用细石混凝土或砂浆，强度等级应比构件强度等级提高两级，并不低于C25。
当采用轻骨料混凝土预制构件时，非承重墙体轻骨料混凝土强度等级不低于CL10，梁柱承重预制构件的轻骨料混凝土强度等级不低于CL25，不高于CL40，受力构件现浇节点区应采用普通混凝土，强度等级不低于C30，且不低于受力构件自身的混凝土强度等级，灌缝和接缝材料应采用细石混凝土或砂浆，强度等级应比构件强度等级提高两级，并不低于C25。
预制楼板或预制叠合楼板宜采用普通料混凝土，预制混凝土和现浇叠合层或梁板节点区宜采用与预制梁相同的混凝土强度等级。
有条件时，现场现浇混凝土的原材料宜与预制构件采用的原材料产地、规格、配合比一致。
钢筋：装配式钢筋混凝土结构的受力构件宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋，非承重墙体构件的构造配筋可采用冷拔低碳钢丝、刻痕钢丝、光面螺旋肋钢丝。
混凝土外加剂：混凝土外加剂的使用必须符合国家现行规范标准的规定要求。
三、装配整体式钢筋混凝土结构房屋体系设计要求
装配整体式钢筋混凝土结构房屋体系主要是根据不同建筑结构形式的受力特点，为了提高质量、加快工期、减少浪费、节约成本、降低污染，采用预制生产和装配作业替代传统的湿作业生产工艺而产生的一种新型的建筑体系。
其主要特点是：基本不改变建筑结构的受力特点，可以依据现有国家规范进行设计，将大量的湿作业施工转移到工厂内进行标准化的生产，并将保温、装饰整合在预制构件生产环节完成，构件质量好，现场装配式施工速度快，原材料和施工水电消耗大幅下降，劳动强度降低。
根据装配整体式钢筋混凝土结构房屋的生产、施工工艺，结合各种不同的结构形式，应分别把握以下设计要点：
1、取代传统砖混结构
砖混结构建筑的受力特点是：墙体为主要竖向承重构件，传统工艺一般用砖、砌块和砂浆组成，楼面一般为现浇或预制钢筋混凝土楼板，建筑物的抗震主要靠墙体的水平抗侧力能力保证，并设有圈梁和构造柱约束墙体，增强抗震性能;砖混结构的传力路线为：楼板——墙体——基础;砖混结构的缺点是：结构自重较大、保温隔热不足、砌体的整体性差、在遭遇地震时，容易出现粉碎性的坍塌，会造成大量的人员伤亡，但由于砖混结构设计简单、传力路线清晰、造价低廉，在我国经济欠发达地区仍然被市场广泛接受，适用于底层、多层住宅的建设。
当采用装配整体式结构取代传统的'砖混结构建筑时，应保持建筑的受力特点不变，设计时应把握以下原则：
(1)采用钢筋混凝土材料预制成整间的大墙板，取代传统的砌筑湿作业，加强了墙体的整体性，施工速度快、质量有保证、表面平整节省抹灰砂浆。一般外墙可采用200～250厚的双排垂直孔墙板，降低材料热传导性能，并可在双排孔之间填充聚苯隔热材料，外表面在工厂做好装饰层，内墙可采用150厚单排垂直孔墙板，也可采用预制轻质实心条板或预制轻质混凝土空心条板。根据砖混结构主要靠墙体陈忠和抗震的特点，如果采用空心墙板，建议每间隔600宽度设置一个暗的“芯柱”，将该孔穿插钢筋并灌实，暗芯柱的最大间距不得大于1米，上端锚如预制圈梁内，下端与插筋搭接长度不小于300。
(2)采用预制圈梁、预制梁配合现浇节点，取代传统的现浇圈梁，可节省80%左右的圈梁模板，湿作业少、效率高。一般圈梁高度可采用200，宽度同墙宽，配筋按照现行抗震规范要求设计。
(3)在所有墙体交接部位设置L型、T型预制空心柱作为墙体的加强暗柱，内穿钢筋贯通节点;根据抗震规范设计L型、T型现浇构造柱，当墙长大于4米时，在墙体中部孔洞处设一个加固暗柱，内穿一根钢筋并用灌浆料灌实(圈梁在该部位留洞使钢筋上下贯通)，加强暗柱、加固暗柱、构造柱与圈梁形成空间骨架，这样可以大大提高建筑物的抗震性能。配筋按照现行抗震规范要求设计。
(4)采用“预制叠合楼板” 或“预应力空心楼板+叠合层”楼面，取代传统的现浇楼板，可以节省楼面模板和架管等周转材料和人工，加快施工进度。叠合楼板应根据规范进行施工工况和使用工况下的二阶段验算。
(5)预制墙体不再采用马牙槎，墙体侧面需做成“水洗面”，以保证构造柱对墙体的约束有效。
(6)设计和预制构件生产过程应考虑水电管线的走向和预留预埋问题，避免“错漏碰缺”的发生。
2、取代传统钢筋混凝土框架结构
钢筋混凝土框架结构建筑的受力特点是：钢筋混凝土框架为主要竖向承重构件，墙体为非承重构件，填充墙体一般为砖、砌块和砂浆组成，楼面一般为现浇或预制钢筋混凝土楼板，建筑物的抗震主要靠框架梁柱的变形能力消耗地震能量，填充墙体与框架柱设有拉接钢筋防止墙体过早破坏，以增强抗震性能;框架结构的传力路线为：楼板——框架梁——框架柱——基础;框架结构虽然造价和施工难度高于砖混结构，但由于框架结构抗震性能好，在城市住宅开发中已经得到普及，主要用于多层、小高层、高层建筑。
当采用装配整体式结构取代传统的框架结构建筑时，根据“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“节点更强”的设计原则，概念设计时应符合以下要求：
(1)采用钢筋混凝土材料预制成整间的非承重大墙板，取代传统的砌体填充墙，增强了墙体的整体性，一般外墙可采用120~200厚的钢筋混凝土保温装饰墙板，降低材料热传导性能，内墙可采用120～150厚实心或空心墙板，墙板端部与框架柱连接部位做成“水洗面”，并预留与框架柱的连接钢筋(俗称“胡子筋”)，也可采用预制轻质实心条板或预制轻质混凝土空心条板，在框架连接成整体后再安装隔墙板。
(2)先安装墙板和预制梁，在框架柱部位现场绑扎钢筋，依靠墙板上预留的螺栓孔固定柱模板防止涨模，浇筑框架柱，使墙体与框架柱整浇在一起，框架柱截面和配筋按照现行抗震规范要求设计。
(3)采用预制框架梁配合现浇节点，取代传统的现浇框架梁，可节省80%左右的梁模板，湿作业少、效率高。框架梁界面根据设计计算确定，配筋和构造按照现行抗震规范要求设计。
(4)采用“预制叠合楼板” 或“预应力空心楼板+叠合层”楼面，取代传统的现浇楼板，可以节省楼面模板和架管等周转材料和人工，加快施工进度。叠合楼板应根据规范进行施工工况和使用工况下的二阶段验算。
所有的预制构件经过节点部位的整浇连接，使结构形成空间受力体系，每一个房间成为倒扣的、相互连接的“钢筋混凝土盒子”，并且每一层形成整体结构，整体性和抗震性能远高于传统钢筋混凝土框架结构，并且可以杜绝外墙的渗漏。
(5)设计和预制构件生产过程应考虑水电管线的走向和预留预埋问题，避免“错漏碰缺”的发生。
框架梁可以与非承重墙整体预制，也可以采用分体预制，当采用分体预制时，梁墙之间留有相互配合的凹凸槽，以方便施工。
3、取代传统钢筋混凝土框架——剪力墙结构
钢筋混凝土框架——剪力墙结构建筑的受力特点是：钢筋混凝土框架和剪力墙为主要竖向承重构件，除剪力墙外，其余墙体多为非承重填充墙，填充墙体一般为砖、砌块和砂浆组成，楼面一般为现浇或预制钢筋混凝土楼板，建筑物的抗震主要靠剪力墙承担地震水平剪力，框架梁柱的变形能力消耗地震能量，填充墙体与框架柱设有拉接钢筋防止填充墙体过早破坏，以增强抗震性能;框架——剪力墙综合了砖混结构和框架结构的特点，其结构的传力路线为：框架部分，楼板——框架梁——框架柱——基础;剪力墙部分：楼板——剪力墙——基础，框架——剪力墙结构造价高于框架结构，抗震性能好，主要用于小高层、高层建筑。
当采用装配整体式结构取代传统的框架——剪力墙结构建筑时，根据结构的受力特点，设计时应符合以下要求：
(1)剪力墙可以采取部分预制的方案，即：剪力墙的主体部分为预制空心墙体，端柱(或暗柱)部分为现浇，施工时，先立好预制剪力墙，在空心孔内插入竖向钢筋，将空心孔用细石混凝土或灌浆料灌实，借助剪力墙上预留的螺栓孔固定模板施工端柱(或暗柱)。剪力墙厚度、配筋应经设计计算确定。
(2)框架部分的设计、施工要求同装配整体式框架结构要求。
(3)当建筑高度小于30米时，剪力墙部分允许采用单排竖向钢筋，大于30米小于60米时，应采用双排钢筋，超过60米时，剪力墙应采用现浇。
4、取代传统钢筋混凝土剪力墙(筒体)结构
钢筋混凝土剪力墙结构建筑的受力特点类似于砖混结构，剪力墙采用钢筋混凝土现浇，主要用于小高层、高层建筑，剪力墙结构在设计时往往将电梯间、楼梯井部位的剪力墙组合成筒体。
当采用装配整体式结构取代传统的剪力墙结构建筑时，根据结构的受力特点，设计时应符合以下要求：
(1)核心筒仍采用全现浇结构，剪力墙可以采取部分具体要求同装配整体式框架——剪力墙结构的剪力墙。
(2)剪力墙的端柱应采用现浇。
(3)剪力墙的截面和配筋应按照现行设计规范确定。当建筑高度小于30米时，剪力墙部分允许采用单排竖向钢筋，大于30米小于60米时，应采用双排钢筋，超过60米时，剪力墙应采用现浇。
