2.1.1 主要竖向预制构件
1.预制混凝土框架柱
预制混凝土框架柱是建筑物的主要竖向结构受力构件,一般采用矩形截面,如图2-1所示。
图2-1 预制混凝土框架柱
矩形预制柱截面边长不宜小于400mm,圆形预制柱截面直径不宜小于450mm,且不宜小于同方向梁宽的1.5倍。
柱纵向受力钢筋直径不宜小于20mm,纵向受力钢筋间距不宜大于200mm且不应大于400mm。柱纵向受力钢筋可集中于四角配置且宜对称布置。柱中可设置纵向辅助钢筋(辅助钢筋直径不宜小于12mm且不宜小于箍筋直径)。当正截面承载力计算不计入纵向辅助钢筋时,纵向辅助钢筋可不伸入框架节点。
柱纵向受力钢筋在柱底连接时,柱箍筋加密区长度不应小于纵向受力钢筋连接区域长度与500mm之和;当采用套筒灌浆连接或浆锚连接等方式时,套筒或搭接段上端第一道箍筋距离套筒或搭接段顶部不应大于50mm,如图2-2所示。
图2-2 预制柱底部箍筋加密区构造示意
1—预制柱;2—连接接头或钢筋连楼区域;3—加密区箍筋;4—箍筋加密区(阴影区域)
2.预制混凝土剪力墙墙板
1)预制混凝土夹芯外墙板
预制混凝土夹芯外墙板又称“三明治板”,是指在工厂预制成的,由内叶板、保温夹层、外叶板通过连接件可靠连接而成的预制混凝土夹芯保温剪力墙墙板,简称预制混凝土夹芯外墙板,如图2-3所示。内叶板侧面在施工现场通过预留钢筋与现浇剪力墙边缘构件连接,底部通过钢筋灌浆套筒与下层预制剪力墙预留钢筋相连。
预制混凝土夹芯外墙板在国内外均有广泛的应用,具有结构保温、装饰一体化的特点。预制混凝土夹芯外墙板根据其内、外叶墙板间的连接构造,可以分为组合墙板和非组合墙板。组合墙板的内、外叶墙板可通过拉结件的连接共同工作;非组合墙板的内、外叶墙板不共同受力,外叶墙仅作为荷载,通过拉结件作用在内叶墙板上。鉴于我国对于预制混凝土夹芯外墙板的科研成果和工程实践经验都还较少,目前在实际工程中,通常采用非组合式的墙板,只将外叶板作为中间层保温板的保护层,不考虑其承重作用,但要求其厚度不应小于50mm。中间夹层的厚度不宜大于120mm,用来放置保温材料,也可根据建筑物的使用功能和特点聚合诸如防火等其他功能的材料。当预制混凝土夹芯外墙板作为承重墙板时,内叶板按剪力墙构件进行设计,并执行预制混凝土剪力墙内墙板的构造要求。
2)双面叠合剪力墙
双面叠合剪力墙是内、外叶墙板预制并用桁架钢筋可靠连接,中间空腔在现场后浇混凝土而形成的剪力墙叠合构件,如图2-4所示。双面叠合墙板通过全自动流水线进行生产,自动化程度高,具有非常高的生产效率和加工精度,同时具有整体性好、防水性能好等特点。随着桁架钢筋技术的发展,自20世纪七十年代起,双面叠合剪力墙结构体系在欧洲开始得到广泛的应用。自2005年起双面叠合剪力墙体系慢慢引入中国市场,在这10多年的时间里,结合我国国情,各大高校、科研机构及企业针对双面叠合剪力墙结构体系进行了一系列试验研究,证实了双面叠合剪力墙具有与现浇剪力墙接近的抗震性能和耗能能力,可参考现浇结构计算方法进行结构计算。
图2-3 预制混凝土夹芯外墙板
图2-4 双面叠合剪力墙
双面叠合剪力墙的墙肢厚度不宜小于200mm,单叶预制墙板厚度不宜小于50mm,空腔净距不宜小于100mm。预制墙板内、外叶内表面应设置粗糙面,粗糙面凹凸深度不应小于4mm。内、外叶预制墙板应通过钢筋桁架连接成整体。钢筋桁架宜竖向设置,单片预制叠合剪力墙墙肢不应小于2榀,钢筋桁架中心间距不宜大于400mm,且不宜大于竖向分布筋间距的2倍;钢筋桁架距叠合剪力墙预制墙板边的水平距离不宜大于150mm。钢筋桁架的上弦钢筋直径不宜小于10mm,下弦及腹杆钢筋直径不宜小于6mm。钢筋桁架应与两层分布筋网片可靠连接。
双面叠合剪力墙空腔内宜浇筑自密实混凝土;当采用普通混凝土时,混凝土粗骨料的最大粒径不宜大于20mm,并应采取保证后浇混凝土浇筑质量的措施。
3)预制混凝土剪力墙内墙板
预制混凝土剪力墙内墙板是指在工厂预制成的混凝土剪力墙构件,如图2-5所示。预制混凝土剪力墙内墙板侧面在施工现场通过预留钢筋与现浇剪力墙边缘构件连接,底部通过钢筋灌浆套筒与下层预制剪力墙预留钢筋相连。
预制剪力墙宜采用一字形,也可采用L形、T形或U形。开洞预制剪力墙洞口宜居中布置,洞口两侧的墙肢宽度不应小于200mm,洞口上方连梁高度不宜小于250mm。
预制剪力墙的连梁不宜开洞。当需开洞时,洞口宜预埋套管。洞口上、下截面的有效高度不宜小于梁高的1/3,且不宜小于200mm。被洞口削弱的连梁截面应进行承载力验算,洞口处应配置补强纵向钢筋和箍筋,补强纵向钢筋的直径不应小于12mm。
预制剪力墙开有边长小于800mm的洞口且在结构整体计算中不考虑其影响时,应沿洞口周边配置补强钢筋。补强钢筋的直径不应小于12mm,截面面积不应小于同方向被洞口截断的钢筋面积。该钢筋自孔洞边角算起伸入墙内的长度不应小于其抗震锚固长度。
图2-5 预制混凝土剪力墙内墙板
当采用套筒灌浆连接时,自套筒底部至套筒顶部并向上延伸300mm范围内,预制剪力墙的水平分布筋应加密。加密区水平分布筋直径不应小于8mm。当构件抗震等级为一、二级时,加密区水平分布筋间距不应大于100mm;当构件抗震等级为三、四级时,其间距不应大于150mm。套筒上端第一道水平分布钢筋距离套筒顶部不应大于50mm。
端部无边缘构件的预制的预制剪力墙,宜在端部配置2根直径不小于12mm的竖向构造钢筋。沿该钢筋竖向应配置拉筋,拉筋直径不宜小于6mm,间距不宜大于250mm。
4)PCF板
PCF板是预制混凝土外叶层加保温板的永久模板。其做法是将“三明治”外墙板的外叶层和中间保温夹层在工厂预制,然后运至施工现场吊装到位,再在内叶层一侧绑扎钢筋、支好模板,浇筑内叶层混凝土从而形成完整的外墙体系,如图2-6所示。PCF板主要用于装配式混凝土剪力墙的阳角现浇部位。PCF板的应用,有效地替代了剪力墙转角处现浇区外侧模板的支模工作,还可以减少施工现场在高处作业状态下的外墙外饰面施工。
图2-6 PCF板
5)外挂墙板
外挂墙板是指安装在主体结构上,起围护和装饰作用的非承重预制混凝土外墙板。外挂墙板是建筑物的外围护结构,其本身不分担主体结构承受的荷载和抗震作用,如图2-7所示。作为建筑的外围护结构,绝大多数外挂墙板均附着于主体结构,必须具备适应主体结构变形的能力。外挂墙板与主体结构的连接采用柔性连接的方式,按连接形式可分为点连接和线连接两种。
图2-7 外挂墙板
外挂墙板的高度不宜大于一个层高,厚度不宜小于100mm。外挂墙板宜采用双层、双向配筋,竖向和水平向钢筋的配筋率均不应小于0.5%,且钢筋直径不宜小于5mm,间距不宜大于200mm。外挂墙板应在门窗洞口周边角部配置加强筋。加强筋不应少于2根,直径不应小于12mm,且应满足锚固长度的要求。外挂墙板的接缝构造应满足防水、防火、隔音等建筑功能要求,且接缝宽度应满足主体结构的层间位移、密封材料的变形能力、施工误差、温度引起的变形等要求,且不应小于15mm。
6)预制内隔墙板
预制内隔墙板按成型方式可分为挤压成型墙板和立模(平模)浇筑成型墙板两种。
(1)挤压成型墙板。
挤压成型墙板也称预制条形墙板,是在预制工厂将搅拌均匀的轻质材料料浆,使用挤压成型机通过模板(模腔)成型的墙板,如图2-8所示。
按断面不同,其可分为空心板、实心板两类。在保证墙板承载和抗剪的前提下,将墙体断面做成空心,可以有效降低墙体的重量,并通过墙体空心处空气的特性提高隔断房间内的保温、隔音效果。门边板端部为实心板,实心宽度不得小于100mm。
对于没有门洞的墙体,应从墙体一端开始沿墙长方向按顺序排板;对于有门洞的墙体,应从门洞口开始分别向两边排板。当墙体端部的墙板不足一块板宽时,应设计补板。
图2-8 挤压成型墙板
(2)立模(平模)浇筑成型墙板。
立模(平模)浇筑成型墙板也称为预制混凝土整体内墙板,是在预制车间按照所需的样式使用钢模具拼接成型,浇筑或摊铺混凝土制成的墙体,如图2-9所示。
根据受力不同,内墙板使用单种材料或者多种材料加工而成。
将聚苯乙烯泡沫板材、聚氨酯、无机墙体保温隔热材料等轻质材料填充到墙体中,可以减少混凝土用量,绿色环保,减少室内热量与外界的交换,增强墙体的隔音效果,并通过墙体自重的减轻而降低运输和吊装的成本。
图2-9 立模(平模)浇筑成型墙板