淺談預制裝配式結構的節點連接方式

李玉耀

河南省收費還貸高速公路管理中心（450052）

淺談預制裝配式結構的節點連接方式

李玉耀

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裝配式結構是我國建筑結構發展的方向，符合綠色施工的要求，節能環保，有利于降低揚塵、減少場地污染、節水節電等。這里總結了各種預制裝配式結構的節點連接方式及其研究現狀，提出了現階段我國在預制裝配式結構節點連接方面需要研究的問題，并對今后的研究和應用前景進行展望。

預制裝配式結構；節點連接；結構鋼筋

0 前言

預制裝配式混凝土結構起源于20世紀二三十年代，是建筑工業化的一種十分重要的方式。20世紀90年代開始，我國引進裝配式大板居住建筑技術，并建立規范體系。預制裝配式結構經濟性好、質量優異、節能環保，與我國建筑發展方向十分契合，適合大規模推廣應用。

預制裝配式結構的節點連接主要為：梁柱連接、柱柱連接、墻墻水平連接、墻一墻縱向連接等。本文從框架連接方式、剪力墻連接方式和鋼筋連接方式三個方面，總結一下預制裝配式結構中常見的幾種節點連接方式[1]。

1 預制裝配式結構鋼筋的連接方式

1.1 漿錨連接

漿錨連接技術是將搭接鋼筋拉開一定距離后進行搭接的方式，連接鋼筋的拉力通過剪力傳遞給灌漿料，再傳遞到灌漿料和周圍混凝土之間的界面。即在混凝士中預埋波紋管，待混凝土達到要求的強度后，將鋼筋穿入波紋管，再將高強度無收縮灌漿料灌入波紋管，以起到錨固鋼筋的作用。錨固材料對鋼筋的錨固力不僅與錨固材料和鋼筋的握裹力有關，還與波紋管和錨固材料、波紋管和混凝土之間的連接有關[2]。漿錨連接有機械性能穩定、操作簡單、易于填充帶肋鋼筋間隙的特點，適合豎向鋼筋連接，包括剪力墻、框架柱等的連接[3]。

1.2 機械連接

機械連接技術是通過鋼筋與連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用，將一根鋼筋中的力傳遞至另一根鋼筋的連接方法，被稱為繼綁扎、電焊之后的“第三代鋼筋接頭”，具有接頭強度高于鋼筋母材、速度比電焊快5倍、無污染、節省鋼材20%等優點。我國常用的鋼筋機械接頭有套筒擠壓接頭、錐螺紋接頭、墩粗直螺紋接頭、熔融金屬充填接頭等。

1.3 套筒連接

套筒連接技術是將連接鋼筋插入帶有凹凸槽的高強套筒內，然后注入高強灌漿料，通過套筒內側的凹凸槽和變形鋼筋的凹凸紋之間的灌漿料來傳力。套筒連接有不受鋼筋種類限制、全方位連接、可預制施工、操作方便等特點，適用于受拉、受壓雙向作用力的各類構筑物和混凝土結構中的大直徑鋼筋連接施工[4]。

2 預制框架結構的連接方式

預制混凝土框架結構中連接部位較多，大致可以分為干連接和濕連接。干連接包括牛腿連接、鋼板連接、螺栓連接、焊接連接、企口連接、機械套筒連接、預應力連接等;濕連接包括普通現澆連接、底模現澆連接、漿錨連接、預應力技術后澆連接、灌漿拼裝、樺式連接等。

2.1 樺式連接

樺式連接是柱與柱連接的一種方式，其構造是上方柱帶一個樺頭,上下柱均預留縱向鋼筋接頭，縱向鋼筋焊接連接，并配置一定的箍筋，在節點空隙中現澆混凝土，使其形成一個整體。

2.2 企口連接

企口連接是梁與梁連接的一種方式。馮健等[5]對預制混凝土企口連接梁剛度的試樣進行研究，提出了較精確的剛度降低的計算方法。朱筱俊等[6]對改進的斜企口梁進行了承載力計算分析，利用剪切摩擦和拉壓桿模型等推導了相應的極限承載力公式，并通過已有試驗數據進行驗證。

2.3 螺栓連接

螺栓連接是采用螺栓的方式將柱與柱、梁與梁、梁與柱等結構構件連接在一起的方式。四川大學王威等[7]對預制裝配式混凝土墻、板螺栓連接抗剪性能進行研究。結果表明，裝配式螺栓連接具有良好的承載力、剛度及耗能能力,是一種可靠的干連接方式。通過對薄弱部位進行箍筋加密和增加螺栓的個數,能顯著提高裝配式螺栓連接的抗剪性能。東南大學孫建等[8]對螺栓連接的一字型RC剪力墻受力性能進行實驗。結果表明，摩擦作用、銷栓作用是受拉區水平接縫傳遞荷載的主要方式，受壓區水平接縫的工作機制與連接件之間的初始空隙有關，摩擦作用、銷栓作用以及頂緊擠壓作用是受壓區水平接縫傳遞荷載的主要方式。

3 預制剪力墻連接方式

預制混凝土剪力墻連接方式也可以分為干連接和濕連接。干連接主要包括螺栓連接、后張預應力連接、鍵槽連接等。濕連接主要包括現澆帶連接、套筒灌漿、預留孔漿錨搭接等。

3.1 現澆帶連接

現澆帶連接是在預制剪力墻安裝于設計位置后，將兩片剪力墻預留鋼筋通過搭接等方式連接，然后現場澆筑混凝土成為一個整體。錢稼茹等[9]通過試驗得到了預制剪力墻構件與現澆剪力墻構件的破壞形態，其破壞形態基本相同，說明預制剪力墻抗震性能較好。

3.2 鍵槽連接

鍵槽連接主要用于裝配式大板結構中。在連接部位設置均勻密布的小鍵槽，通過后澆混凝土將上下剪力墻連成整體。這種連接形式能夠保證剪力均勻地傳遞。常業軍[10]等通過試驗分析了連接縫的受力機理及抗震性能，試驗結果顯示，試件在接縫處均發生了剪切破壞，并建立了接縫極限抗剪強度的計算公式。柳炳康等[11]分析了裝配式大板結構的抗剪機理為斜壓桿機制和壓力摩擦機制。

3.3 后張預應力連接

后張法指的是先澆筑混凝土，待達到設計強度的75%后再張拉預應力鋼材以形成預應力混凝土構件的施工方法。具體施工方法是：先制作構件，并在構件體內按預應力筋的位置留出相應的孔道，待構件的混凝土強度達到規定的強度后，在預留孔道中穿入預應力筋進行張拉，并利用錨具把張拉后的預應力筋錨固在構件的端部，依靠構件端部的錨具將預應力筋的預張拉力傳給混凝土，使其產生預壓應力。最后在孔道中灌入水泥漿，使預應力筋與混凝土構件形成整體。毛杰等[12]通過對小箱梁預應力預制構件的理論分析和對在中江高速公路中幾個標段后張法預制構件上拱度隨時間變化的數據收集與分析 ,討論了混凝土的干縮、徐變對預拱度的影響。羅家良等[13]結合沙心涌特大橋工程概況及其施工特點，詳細介紹了該工程預應力混凝土連續箱梁采用后張法分段預制施工的工藝要點，指出現澆預應力箱梁解決了預制梁施工中碰到的不等跨、斜交的問題,為類似工程提供參考借鑒。

4 預制裝配式結構節點連接需要研究的問題

在我國的住宅產業化進程中，預制裝配式結構節點的規范還不健全，有待完善。因此，通用規范的編制需要相關技術人員共同努力研究。

現有的節點連接方式有的過于復雜，難以施工；有的局限性大，使用范圍小；有的經濟性差。新型節點連接形式及構造方法值得相關技術人員不斷研究。

全預制裝配式結構是未來的發展趨勢，節點連接要避免現場濕作業，因此，如何提高干式節點的延性也需要相關技術人員進行深入研究。

5 結語

目前，我國預制裝配式結構節點還存在連接方式可靠性有欠缺、各種體系不兼容等技術問題。我國與國際先進水平還有差距，但隨著技術發展和科學進步，以上問題都將在研發和工程實踐中得到很好地解決。隨著科技不斷創新，新材料和新技術不斷引入建筑工業化領域，預制裝配式結構體系將得到更好的發展。

[1]郭正興.新型預制裝配混凝土結構規模推廣應用的思考[J].施工技術,2014(1)：17-22.

[2]陳杰峰.新型預制裝配整體式框架住宅結構的研究與應用[D].廣東：廣州大學,2013.

[3]秦童,劉英利.預制裝配混凝土結構梁柱節點連接方式研究綜述[J].山東工業技術,2014(22)：141-143.

[4]徐春燕.預制裝配式混凝土結構梁柱節點連接方式探討[J].建筑技術開發,2016(11)：43-44.

[5]馮健,呂志濤,于長海.預應力及鋼筋混凝土企口接頭受剪性能試驗研究[J].東南大學學報,2000(4)：27-32.

[6]朱筱俊,吳見豐,武川川,梁書亭,龐瑞,郝娟.新型全預制裝配框架體系中斜企口梁的受力性能分析[J].工業建筑, 2011(1)：64-67.

[7]王威,熊峰,徐錦祥,徐詠.預制裝配式混凝土墻板螺栓連接抗剪性能試驗研究[J].四川大學學報,2016(3)：86-92.

[8]孫建,邱洪興,譚志成,楊原.螺栓連接全裝配式一字形RC剪力墻受力性能試驗研究[J].建筑結構學報,2016(3)：67-75.

[9]錢稼茹,楊新科,秦珩,彭媛媛,張景明,李建樹.豎向鋼筋采用不同連接方法的預制鋼筋混凝土剪力墻抗震性能試驗[J].建筑結構學報,2011(6)：51-59.

[10]常業軍,柳炳康,宋國華.裝配式鋼筋混凝土構件豎向齒槽接縫強度的研究[J].建筑科學,2000(12)：38-42.

[11]柳炳康,宋國華,王東煒.裝配式大板結構豎縫抗剪機理研究[J].鄭州大學學報,2002(3)：74-78.

[12]毛杰,林大山.后張預應力小箱梁預制構件預拱度分析[J].中外公路,2003(5)：5-7.

[13]羅家良.淺談預應力混凝土連續箱梁后張法施工控制[J].山西建筑,2008(9)：173-174.