裝配整體式結構節點連接技術

劉巧杰

(灤縣中信建設工程材料檢驗有限公司，河北唐山 063700)

0 引言

裝配整體式結構(NPC結構)是一種新型的半裝配式混凝土結構，即將主要結構構件在工廠進行預制，在現場進行拼裝的結構形式。其連接節點性能的好壞直接影響結構整體性能和穩定性能，目前常用的鋼筋節點連接形式有漿錨連接、機械連接、焊接連接等，通過后澆混凝土使預制構件形成整體結構，并達到或略低于現澆混凝土結構的抗震和設計要求［1］。裝配整體式混凝土結構作為一個具有工業化程度高、施工周期短、經濟效益好、環境效益好等優勢明顯的建筑形式，是未來建筑工業化發展的必經之路。

1 裝配整體式結構節點連接技術及理論研究

預制裝配整體式混凝土住宅結構體系中存在各種形式的節點，主要包括:柱與柱的連接節點、梁與梁的連接節點、梁柱節點等。其中梁柱節點又分為端節點和中節點。

1．1 梁柱節點連接技術及理論研究

匡珍［2］設計了3個裝配式隔震節點試件和一個現澆混凝土對比試件，在3個裝配式隔震節點試件中提出兩種適用于裝配式隔震層的新型梁柱節點的裝配方案(見圖1)，通過試驗分析其破壞形式和抗震性能。加載方式為低周反復加載，試驗結果表明:裝配式試件的耗能能力與普通現澆試件相比稍差，而鋼筋的屈服順序均為:梁縱筋—梁箍筋—柱主筋，這說明了節點符合“強柱弱梁、強剪弱彎”的設計要求。

圖1 新型梁柱節點裝配方案

李忠獻等［3］設計制作了4個裝配整體式型鋼混凝土框架節點試件，試件分為2組，第一組為中節點試件，試件設計原則為“強構件，弱節點”;第二組為邊節點試件，試件設計原則為“強節點，弱構件”。試驗軸壓比n=0．2，加載方式為低周反復加載。試驗結果表明:在耗能能力方面，以彎曲變形為主的節點試件要高于以剪切變形為主的節點試件。這說明按照“強節點，弱構件”的原則設計的框架節點具有較好的變形和耗能能力，抗震能力較強。試驗研究表明連接部位型鋼腹板采用高強螺栓連接、鋼筋采用套管連接的構造方式是安全可靠的，可在實際工程中應用。

羅青兒等［4］設計了一個裝配整體式鋼筋混凝土框架柱節點與現澆鋼筋混凝土框架柱節點的對比試驗，框架柱節點選擇中柱節點，驗證梁柱接頭采用齒槽式接頭，接頭區的鋼筋采用滾軋直螺紋鋼筋連接，且節點處的樓板后澆的梁柱節點連接方式與現澆式梁柱節點連接方式的差別。試驗結果表明:在受力性能方面，裝配整體式框架梁柱節點與現澆框架節點基本相似;在破壞形式方面，兩種連接方式節點核心區混凝土均沒有出現裂縫;兩個試件的正彎矩和負彎矩試驗值均高于計算值，框架的受剪承載力得到保證，說明采用齒槽連接方式是可靠的，且梁的主筋采用滾軋直螺紋的鋼筋連接簡便可行。

楊曉波［5］設計了三榀預壓裝配式預應力混凝土試件，梁柱節點通過預應力鋼筋連接，施工時在梁柱內預留直線型孔道，將預應力鋼筋穿過孔道，梁柱節點處拼裝縫用環氧樹脂水泥漿密封，之后張拉預應力筋，張拉完畢實施孔道壓力灌漿。試件加載方式為低周反復加載，試驗結果表明:在水平地震力作用下，預壓裝配式混凝土框架節點抗裂能力強，節點核心區出現細小裂縫，處于彈性工作狀態。梁柱連接節點滿足“強節點，弱構件”的設計要求。

1．2 梁與梁節點連接技術及理論研究

薛偉辰等［6］對4種典型的節點形式即中節點、邊節點、平節點、角節點進行研究，以實際工程為背景，設計了4個現澆柱疊合梁框架節點試件，對節點試件的破壞形態、抗震性能進行了研究。試驗采用低周反復加載，試驗結果表明:4個現澆柱疊合梁框架節點均滿足“強柱弱梁、強節點弱構件”的要求，破壞形態均為梁端受彎破壞，節點核心區僅有少量細小裂縫，表明現澆柱疊合梁框架節點的設計滿足安全性要求。

許勇等［7］設計了4組8個裝配整體式混凝土結構主次梁節點對比試件，試件采用一種改進后的裝配整體式混凝土結構疊合主次梁節點，如圖2所示。該節點預制主梁采用倒T形截面，預制次梁為矩形截面。試驗加載方式為單調靜力加載，試驗結果表明:裝配整體式混凝土結構主次梁疊合試件與現澆試件的受力過程和破壞形式基本一致，破壞形式為次梁控制截面受彎破壞，滿足“強剪弱彎、強節點強構件”的設計要求。

圖2 裝配整體式結構疊合主次梁節點

1．3 柱與柱節點連接技術及理論研究

柱子作為框架及框架剪力墻結構的主要抗側力構件，其連接性能對整體結構的抗震性能和整體性能具有決定性的意義。柱子的連接形式有干式連接和濕式連接兩種形式。

應一輝［8］設計2個足尺普通高強螺旋箍筋長柱、2個足尺高強螺旋箍筋漿錨插筋連接長柱和2個高強螺旋箍筋漿錨插筋連接短柱，試件采用高強螺旋箍筋約束混凝土柱，從而提高柱的抗震性能，同時，采用外包鋼板箍對節點進行二次加固，增加對漿錨插筋與縱筋的約束作用，增強節點的整體性能，提高漿錨插筋連接柱的抗震性能，并進行低周反復荷載試驗。結果表明:裝配整體式漿錨插筋連接柱采用高強螺旋箍筋的方法進行連接簡單易行，抗震性能好，可以在實際工程中應用。

汪梅等［9］設計了5個足尺的框架柱試件，通過對比普通整澆柱與平口連接柱和齒連接柱的承載能力和抗震性能，研究新型全裝配式干式連接框架柱的節點連接性能。文中采用的干式連接方法是先將預埋鋼板焊在上下柱的縱向受力鋼筋上，然后用活動蓋板將上下柱的預埋鋼板焊接在一起，即將上下兩段柱連接成為一個整體柱。加載方式為低周反復循環加載，試驗結果表明:全裝配式框架柱的抗震性能比整澆柱略有降低，但此連接方式安全可靠且二齒連接柱的受力性能更好。

羅青兒等［10］對以往的榫式連接接頭進行了改進，如圖3所示，把鋼筋混凝土榫頭改用鋼管混凝土榫頭，柱縱筋的焊接或冷擠壓套筒連接改用滾軋直螺紋套筒連接。并對比了裝配整體式框架柱與整澆柱的抗震性能。得出結論:這種改進的榫式柱接頭連接方式是安全可靠的，且施工方便，可逐步在實際工程中推廣應用。

圖3 榫式柱連接

2 展望

為了適應我國城鎮化形式的快速發展和對環境保護的需求，政府出臺了一系列政策推動我國住宅產業化的發展，隨著城市住宅的建設規模迅速擴大，保障房和商品房的大規模建設，住宅產業化將成為必由之路。而隨著預制裝配整體式框架結構連接節點性能的研究，其應用范圍將會進一步擴大，應用于小高層甚至高層建筑，因此，在未來住宅產業化道路上必將得到足夠的重視。

［1］ 陸湘橋．日本工業化住宅一瞥［J］．建筑施工，2001(4):207-209．

［2］ 匡 珍．裝配式隔震節點的試驗與研究［D］．廣州:廣州大學土木工程學院，2013．

［3］ 李忠獻，張雪松，丁 陽．裝配整體式型鋼混凝土框架節點抗震性能研究［J］．建筑工程學報，2005，4(8):32-38．

［4］ 羅青兒，王 蘊，翁煜輝，等．裝配整體式鋼筋混凝土框架梁柱節點的試驗研究［J］．工業建筑，2008(2):80-83．

［5］ 楊曉波．預壓裝配式預應力混凝土框架節點的抗震性能研究［D］．合肥:合肥工業大學土木與水利工程學院，2010．

［6］ 薛偉辰，楊新磊，王 蘊，等．現澆柱疊合梁框架節點抗震性能試驗研究［J］．建筑結構學報，2008，6(12):9-17．

［7］ 許 勇，劉 波，張季超，等．新型裝配整體式混凝土結構主次梁節點試驗研究［J］．工業建筑，2009(8):114-117．

［8］ 應一輝．裝配整體式漿錨插筋連接混凝土柱抗震性能試驗研究［D］．西安:西安建筑科技大學，2012．

［9］ 汪 梅，梁書亭，李刻銘．新型全裝配式干式連接框架柱的試驗研究［J］．建筑技術，2010，1(1):52-55．

［10］ 羅青兒，張仟朋，程文瀼．裝配整體式鋼筋混凝土框架柱榫式接頭的試驗研究［J］．工業建筑，2008(10):48-53．