预制空腔柱在装配式混凝土框架结构中的应用研究

1?工程概况

新雷能项目位于北京市昌平区南邵镇，建筑面积71?000?m ² ，装配式预应力混凝土框架–剪力墙结构，地下2层，地上5层，抗震等级为2级，抗震设防烈度为8度（0.20?g）。

项目主体结构正负零以下采用现浇形式施工，地上2层及以上框架部分采用预制空腔柱，外径尺寸有800?mm×800?mm、700?mm×700?mm、600?mm×600?mm；壁厚不小于80?mm，内圆形空腔，共计414根。空腔柱尺寸见表1。

表1?空腔柱尺寸

   

预制空腔柱结构是装配整体式叠合混凝土结构中的一种，其主要特点是混凝土结构的框架柱为空腔式预制构件，柱钢筋笼与混凝土柱壳工厂一体成型，通过节点部位的机械连接形成具有可靠传力机制，并与现场浇筑的混凝土形成整体的装配式混凝土框架结构，其整体性能与传统现浇框架结构接近，一般情况下梁板为现浇混凝土结构。

空腔柱纵筋采用一种新型机械连接方式，可满足Ⅰ级接头技术要求，连接套筒为可调型组合连接套筒，在市场上应用较为罕见。

2?节点深化设计要点

2.1?预制柱与下层现浇柱连接

该位置为转换层，需要提前考虑预埋插筋的加工。该节点连接所采用的组合连接套筒对钢筋端部齐平要求精度较高，因此插筋的数量、位置、规格、预留长度等需逐根做好统计，以确保预留插筋顶部在同一个高度。

预埋插筋的套丝加工，底部需要达到普通一级套筒套丝的质量，顶部需要达到组合连接套筒件套筒套丝质量，简要概括为一根插筋需要两种套丝和套筒。预埋插筋的水平定位需要与空腔柱的纵筋位置保持一致，采用预埋钢板保证。预埋钢板的孔位应与空腔柱加工制作时的模板一致。

2.2?预制柱与上层现浇柱连接

预制空腔柱与上层现浇柱的连接，重点控制预制空腔柱钢筋套丝，一端用组合连接套筒，另一端用常规一级直螺纹套筒。预留筋的长度满足梁钢筋构造及在柱内锚固构造的要求，同时满足上层现浇柱的安装要求。

2.3?中间层叠合边柱、中柱与上层叠层柱连接

中间层叠合边柱、与中柱的构造形式一样，安装 方法也相同，主要区别在于框架梁在边柱位置需要弯锚，弯锚钢筋的位置和弯锚长度除了满足抗震等级要求外，还需要避开空腔柱预留筋的位置。中柱位置框架梁钢筋正常通过，一般是在空腔柱预留筋的内部通过。

2.4?顶层叠合边柱、中柱纵向钢筋构造

顶层叠合边柱、中柱纵向钢筋在深化设计时，考虑到弯锚长度影响制作模具的安装、吊运等问题，所以未采用普通的弯锚长度，而是采用锚固板，满足抗震及构造要求。锚固板安装标高，深化设计阶段明确给定，一定要考虑到保护层厚度、梁主筋、锚固板的厚度等。

2.5?变截面中间层叠合边柱、中柱与上层叠合柱连接

根据设计图纸预制柱变截面部位，需要提前预埋插筋，部分变截面钢筋需要锚固（采用锚固板）。插筋是根据上层叠合柱钢筋的位置进行预埋，预埋板和插筋的作法同转换层相应作法。

插筋还应考虑下层叠合柱空腔位置，位于空腔内的插筋可在施工现场预埋，反之需考虑在工厂提前预留。

3?叠合柱安装质量控制

3.1?首层预插筋、埋板质量控制

首层地面浇筑完成后，及时在楼板上放出轴网控制线、框架柱纵横轴线，首层框架柱混凝土浇筑前，应逐一校核各框架柱的平面位置、垂直度，校核无误 安装完定位卡具后，方可进行混凝土浇筑；首层框架柱拆模后，及时在柱身弹出纵、横轴线、建筑1?000?mm控制线，以方便上层结构施工。

转换层钢筋定距定位卡（埋板）装置安装宜先后分2次安装固定。

第1次在转换层现浇柱模板安装后、混凝土浇筑前，将钢筋定距、定位卡具固定于现浇框架柱上方约100?mm位置，对现浇框架柱钢筋平面位置与垂直度进行初步控制。

第2次在转换层结构楼层现浇混凝土结构浇筑前，对柱体竖向钢筋进行精准定距、定位。钢筋定距、定位卡具安装位置，以混凝土结构浇筑成型面上50~100?mm为宜，且应增加钢筋防污染措施，钢筋定距、定位卡具安装平面位置与标高应准确、安装牢固。

与预制柱主筋套筒直接连接钢筋定距、定位卡具装置应精细加工，钢筋定位装置孔径（穿越钢筋）=钢筋直径 d +2?mm，钢筋位置、间距偏差不得大于1?mm。定位卡具在不影响钢筋定距定位的原则下，装置表面尚应设置且满足混凝土施工所需浇筑振 捣口。

3.2?调整

转换层钢筋定位、定距在控制好单根钢筋绝对位置准确的情况下，还应保证同一预制构件范围内所有转换层钢筋相对位置准确。同时钢筋顶面标高还应满足与预制框架柱套筒连接所需长度，且应保持同一高度，偏差控制在2?mm以内。定位钢筋要有防坠措施并在浇筑前仔细核对 标高。

3.3?顶部标高控制

3.3.1?楼层标高控制

转换层楼层标高控制点宜在每个框架柱钢筋上设 置500?mm标高控制点，控制点宜采用红色塑料胶布裹于钢筋表面；楼层结构顶板混凝土、浇筑与抹面应以标高控制点为基点进行拉线、量测控制。

3.3.2?楼层平整度控制

在转换层楼层顶板混凝土浇筑找平时，宜采用2?500?mm铝金杠尺进行找平控制，做好转换层预制柱根部楼层平整度精度控制。

3.4?空腔柱下部模板的安装

与现浇柱安装方法相同。柱体根部应进行细节处理，防止烂根。根据控制线，支设模板，预留500?mm高度进行混凝土浇筑。柱体次龙骨采用50?mm×50?mm钢包木、500~800?mm系列的成品方柱扣为主龙骨。

3.5?混凝土浇筑

本工程原设计空腔柱内部混凝土采用与空腔柱柱体同一个混凝土标号，因空腔柱体高度较高，易产生离淅和混凝土是否浇筑密实等原因，因此采用比空腔柱高一等级的自密实混凝土进行浇筑。

4?结论

结合采用预制空腔柱工程的实际应用情况，本研究对装配式空腔柱结构深化节点、质量控制和施工安装技术进行了系统的研究与总结，可为同类项目的应用提供技术参考。