目前，我国建筑业正处于转型升级时期，国家大力发展装配式建筑。目前装配式建筑在施工时多采用全高钢管扣件支撑体系，这种支撑体系存在施工空间小、材料消耗大、施工效率低等问题，阻碍了装配式建筑优势的充分发挥。如何从设计、施工层面实现装配式建筑的快速建造，是当前建筑业发展亟待解决的问题。对于装配率高的装配式建筑，预制构件数量多，现场浇筑工作量少，而构件吊装工作量大，因此构件吊装效率是影响施工进度的关键因素，而构件的支撑体系则是影响构件吊装效率的重要因素。结合装配式建筑快速建造的施工特点，按照安全可靠、施工快速、经济合理的原则，研究新的支撑解决方案，提高装配式建筑的施工效率和质量仍然是当前装配式建筑探索的主要方向。
1.
装配式混凝土框架结构快速施工体系
装配式混凝土框架结构快速施工体系采用预制混凝土梁、多层整体预制混凝土柱、新型梁柱节点（SC节点）组成承重框架，以预应力混凝土钢管桁架组合板（PK3板）作为楼板，形成结构体系。
1.1 新型梁柱节点（SC节点）
本申请研究组发明专利中所述的新型梁柱节点（SC节点，如图1所示）包括预制柱、预制梁和梁端部的现浇区域。预制柱在预制柱体上预置有钢套筒。柱钢箱由位于柱端部的两根肋板和位于柱侧面的四块内装有栓钉的侧板组成；柱钢箱的侧板上开有向上的U型开口。预制梁的上纵筋和下纵筋通过连接板与柱钢箱侧板连接，预制梁的腰筋与U型梁支撑板连接；楼板上的现浇混凝土使梁端部与预制柱形成整体连接，通过连接板、肋板、U型梁支撑实现预制梁、柱之间荷载的可靠传递。
该节点有以下优点：
1）节点在工厂浇注，预制柱可多层预制，质量可靠，可大大减少柱纵筋灌浆套筒的数量及其灌浆量；
2）避免了传统预制梁柱节点现浇区域纵向钢筋避让困难的问题，施工快捷；
3）预制梁两端均置于U型梁支撑上，不再需要端部支撑。
1.2预应力混凝土钢管桁架组合板（PK3板）
预应力混凝土钢管桁架组合板（简称PK3板，截面见图2）由C40、C50混凝土底板、1570级应力消除钢丝及钢管混凝土桁架组成。底板厚度为35mm、40mm，标准宽度为1.0m、1.5m、2.1m钢结构临时支撑，长度为2.1～9.0m，与现浇层共同组成组合板。上弦杆采用微膨胀高强砂浆浇注的钢管（图3）。底面单向钢筋为预应力螺旋钢丝（H5.0），腹杆为直径6mm的HPB300级钢筋，高度根据组合板厚度调整。
其优点如下：
1）预应力构件承载能力高，刚度好；
2）无需定制，无需深度工作，生产高度标准化，购买免费；
3）厚度较小，重量较轻，便于运输、吊装；
4)当板跨≤3.3m时，板跨中间无需设置支撑；
5） 加强筋仅在板底的一侧，减少了干扰，加快了安装速度。
1.3 预制柱
柱子可根据工程需要分2~3层预制（图4），在施工现场一次性吊装，省去了层间柱的套筒灌浆连接工序，减少了套筒数量和灌浆料用量，简化了施工工序，节省了成本。
2.
支撑方案设计
传统的满楼脚手架支撑方案不利于该类装配式建筑的快速施工，为了达到科学合理、施工高效、快速施工的目的，结合该类装配式框架结构的特点，本文对传统的独立支撑方案进行了改进，提出了一种新型的梁下张弦支撑解决方案，供同行借鉴。
以成都某多层办公楼项目为例，局部标准跨度为8.1m×8.1m。该项目占地面积2345m2，建筑面积10573m2，层高3.6m。该建筑采用装配式整体混凝土框架结构，预制构件包括预制梁、预制柱、预制楼梯、叠合板等。主梁X方向跨中布置2根次梁，结构平面布置图如图5所示。柱截面为700mm×700mm，主梁截面为300mm×700mm，次梁截面为250mm×600mm，板厚为120mm，PK3板厚为35mm。三层柱均在工厂预制。预制梁、PK3板采用逐层吊挂，梁板组合层混凝土采用逐层浇筑。施工阶段采用有限元软件MIDAS/Gen对两种支撑方案进行计算分析。支撑所用钢材均为Q345钢。
施工阶段考虑的荷载如下：
1)预制构件、现浇构件自重（板厚120mm，自重3.0kN/m2）；
2）施工活荷载3.0kN/m2（包括施工设备、脚手架自重、施工振动荷载等）；
3）风荷载0.2kN/m2（标准值按当地10年重现期计算）；
4）预制柱、预制梁施工阶段的不平衡荷载。
2.1 柱支撑专项规划
采用斜支撑，每层两个竖向各设一根，支撑顶点设置在层高的2/3处。在梁板组合层混凝土凝固前，结构尚未形成整体受力，预制柱主要承受梁压、施工期不平衡弯矩、风荷载等。需要考虑水平、竖向荷载同时作用在三层，因此首层的预制柱及其斜支撑受力相对复杂。之后进行底部固定，斜支撑杆件采用76×3，两端铰接。
采用有限元分析软件MIDAS/Gen进行计算（图6），计算结果表明：柱支撑最大轴力为63.4 kN，应力比为0.328，强度与稳定性满足规范要求。
2.2 板块支撑专项规划
组合板在施工阶段为单向传力构件，组合层混凝土凝固后组合板整体受力。组合板跨度为3300mm，根据《预应力混凝土钢管桁架组合板》（L18ZG401）规定，PK3板自身可通过增加梁保护层厚度将PK3板支撑在预制梁上，从而实现板端无支撑。梁保护层厚度为40mm，板端实际支撑长度为35mm，采用有限元软件ABAQUS进行模拟计算（图7），预制板在施工荷载作用下变形引起的支撑滑移为0.8mm，满足施工安全要求，跨中挠度为8.09mm。小于正常使用时的挠度限值，板底最大主拉应力为43.8 N/mm2，满足规范的承载力和变形要求。
2.3 梁支撑专项规划
特长梁支撑方案建议采用优化独立支撑方案和弦支撑方案。
1）独立支撑解决方案
梁下独立支撑布置如图8所示。主梁两端置于SC节点的U型梁支撑上，在梁跨度范围内设置独立支撑。梁下沿X、Y方向均匀布置2个独立支撑。根据《装配式结构独立钢柱临时支撑体系技术规程》（DB37/T 5053-2016）对独立钢柱销钉处的强度、稳定性和抗剪强度进行计算，并选择合适的支撑规格。MIDAS/Gen有限元建模分析结果如图9所示。
结果表明：梁下独立支撑最大轴力为75.4 kN，略大于现有独立支撑设计承载力，需与专业支撑设计公司合作开发。拟采用的定制独立支撑规格为83×4，计算应力比为0.322，支撑设计满足规范要求。预制梁底部、顶部最大弯矩值分别为49.9 kN·m、14.1 kN·m，均小于预制构件本身承载力，混凝土表面最大拉应力小于材料抗拉强度标准值，预制梁不会开裂。
2）字符串支持解决方案
弦撑由刚性上弦杆（预制梁）、竖向撑杆和柔性下弦杆（拉杆）组成，下弦杆张拉、上部预制梁混凝土压缩，实现预制构件平面拉压自平衡，如图10所示。基于本课题组研究成果提出的张弦梁支撑方案，可满足预制梁施工时的承载力和挠度要求；同时支撑安装工作量小，杆件不落地，可为下部提供施工空间，有利于施工多层较高的公共建筑，优势更加明显。
根据梁在X、Y方向受力作用的不同，张弦梁支撑分为X方向张弦梁支撑和Y方向张弦梁支撑，支撑布置如图11所示。
采用有限元分析软件MIDAS/Gen进行整体计算，如图12所示。计算结果表明：下弦水平杆拉应力为94.9 MPa，下弦斜拉杆拉应力为102.6 MPa，竖向腹杆压应力为68.3 MPa，均满足规范要求。张弦梁支撑构件具体规格见表1、表2。
3.
快速施工系统施工流程
速建体系施工工艺流程（以两跨连续独立支撑布置为例）：定位放样→预制柱安装、临时支撑、套管灌浆→预制梁吊装→梁支架安装→PK3板吊装→复合层混凝土浇注养护，重复以上施工步骤，完成其它主体结构施工。
4.
综上所述
回顾装配式建筑近几年的发展，如何挖掘装配式结构的优势钢结构临时支撑，如何设计得更加精细、建造得更加高效、有效降低成本依然是装配式建筑的主要研究方向，这将有利于推动装配式建筑的快速发展。
1）新型梁柱节点可进行1~3层预制，大大减少了传统做法中现浇梁柱节点的数量，减少了灌浆套筒作业。同时实现了梁的端部支撑，有利于提高施工质量和效率。
2）预应力混凝土钢管桁架组合板，预制部分厚度为35～40mm，可轻松实现将130mm传统组合板厚度减至110mm，节省材料，并有效避免桁架筋下空间小导致插管困难的问题。所采用的预应力筋承载力大，刚度大。结合预制梁加厚保护层作为板端支撑，可实现板跨度小于3.3m时无需设置施工支撑的目的。
3）预制柱分三层预制，底部套筒灌浆后，同样能形成较高的承载力；预制梁本身承载力大，刚度大，充分考虑预制梁在施工阶段的卸载效应；降低梁下支撑密度，实现梁支撑优化。
