探究預制裝配整體式混凝土結構梁柱節點技術

王棟磊

摘 要：預制拼裝整體混凝土結構出現于20世紀50年代，可解決勞動力成本高、非技術工人等問題，確保工期和質量目標。通過相關研究和驗證，該技術方案已發展成為重要的建筑結構體系。在我國，預制裝配式整體混凝土技術的發展時間較短。一方面，節點技術不完善，導致結構抗震性能差。另一方面，構件跨度小、承載力低也阻礙了該項技術的發展。結合工程實踐，探討了梁柱節點施工技術的應用。

關鍵詞：預制裝配;整體式混凝土結構;梁柱節點技術

一、預制裝配整體式混凝土結構的技術特點

（一）技術原理

預制裝配整體式混凝土結構，是先在工廠內預制生產出主體構配件，然后運輸至現場，用起重設備將構件吊裝至預設位置;最后采用注漿、鍵槽、后澆混凝土等措施，使各個構件和節點形成一個整體。在實際施工中，該技術的優勢主要有：（1）施工效率高;（2）節省材料資源;（3）低碳環保;（4）耐久性好;（5）容易控制外觀和質量。以預應力疊合梁、板構成的樓蓋結構為例，不僅承載力高、抗裂度強，且構件截面小，結構自重輕，滿足綠色施工標準。結合工程實踐，常見的預制裝配整體式混凝土結構有：框架結構、剪力墻結構、框-剪結構、疊合梁/板/樓蓋結構等。

（二）適用范圍

預制裝配整體式混凝土結構施工，主要依據《預制裝配整體式鋼筋混凝土結構技術規范》《混凝土結構工程施工質量驗收規范》《建筑抗震設計規范》等。適用范圍如下：框架結構適用于抗震設防烈度不高于7度的工民建中;疊合板結構適用于抗震設防烈度不高于8度的工民建樓蓋、屋蓋中。

二、預制裝配整體式混凝土結構梁柱節點的設計和構造

（一）設計思路

在預制裝配整體式混凝土結構中，節點一般設置在梁柱節點的核心區，這是抗震薄弱部位，破壞形式主要是鋼筋屈曲、混凝土碎裂。以新型梁柱節點為例，設計依據主要是：第一，依據《建筑抗震設計規范》，重要構件或傳力部位，縱向受力鋼筋不能設置接頭。第二，遵循強柱弱梁、強節點弱構件的原則，對梁柱連接的核心區域進行整體澆筑;第三，將節點連接部位，設置在梁段1/3處，柱段1/2處。其中，梁體和梁體的連接，采用企口形式，要求預埋角鋼，和搭接梁焊接在一起;柱體和柱體的連接，采用植筋方案。

（二）構造方法

第一，現澆連接。構件運至現場進行節點現澆，有傳統現澆、預應力整澆兩種形式。其中預應力整澆能提高結構的受力性能，應用更加廣泛。預應力整澆節點分為三種：一是全預應力節點，二是部分預應力節點，三是緩黏結預應力節點。

第二，干連接。梁柱構件的連接在工廠內完成，運輸至現場只需裝配即可。其中，連接件負責節點的受力，主要有企口連接、牛腿連接、BCC連接、BSF連接等。

以植筋技術為例，首先在基材混凝土中預埋帶肋鋼筋、螺紋鋼筋，然后使用專業膠黏劑進行錨固，常用在構件改造工程。相比于其他節點技術，膠黏劑具有較強的黏結性，而且能縮短凝固時間，實現快捷施工目標。具體操作上，在柱體下半段預留植筋孔，在柱體上半段搭接筋區、植筋范圍內加密箍筋。其中，預留孔的大小、箍筋加密情況，均要滿足《混凝土結構加固設計規范》的要求;安裝前清理植筋孔洞，注入植筋膠。插入預埋鋼筋后，應該減少二次擾動，保證連接質量。吊裝中間搭接梁，就位后和預埋角鋼焊接，并對焊縫進行打磨處理，利用同等級的鋼板在角鋼四周焊接。

三、預制裝配整體式混凝土結構梁柱節點的受力分析

（一）受力特點

依據相關研究結果，預制裝配整體式混凝土結構和現澆混凝土結構，兩者在受力上的最大區別，在于構件節點的連接。震害調查顯示，遭受地震災害后，預制混凝土墻體的破壞程度輕，大空間預制混凝土框架結構的破壞重。究其原因，是構件連接破壞，繼而引起結構整體離散。

相比之下，現澆節點的整體性更好，其延性、耗能性和現澆混凝土結構相似。結合實驗數據，預制裝配整體框架結構的梁柱節點，在反復荷載作用下，梁端滯回環飽滿，隨著加載位移增大，滯回環包圍的面積增大，因此抗震耗能良好，能滿足延性設計要求。節點干連接的整體性低于現澆節點，實際施工中需要配合牛腿、灌漿、預埋件焊接等作業。節點干連接的豎向承載力強，但在地震荷載反復作用下，焊縫容易發生脆性破壞，影響結構的整體穩定性。

（二）案例分析

以某預制鋼筋混凝土框架結構廠房為例，共計4層，層高為3.3m，總高為13.2m。該工程抗震等級為7級，其中梁尺寸是400mm×600mm，柱尺寸是600mm×600mm，跨度為7200mm，受力鋼筋為HRB400，混凝土強度等級為C30。先利用PKPM軟件建立工程模型，改變搭接梁的剛度，建立裝配式結構體系，分別是現澆體系Ex、0.8Ex、0.6Ex、0.4Ex。然后通過有限元分析，計算得到結構體系的自振周期、最大層間位移角，見表1。分析可知，（1）4種結構體系的自振周期差異不大，說明預制裝配式結構和現澆結構相似;（2）隨著節點區的剛度減小，結構層間位移角度變大，滿足設計規范要求。

四、結語

綜上所述，預制裝配整體式混凝土結構，在建筑工程中比較常見，相比于現澆結構具有諸多技術優勢。但是，節點連接是一個薄弱環節，主要采用現澆連接、干連接兩種方案。文中結合工程案例，分析了梁柱節點的受力特點，希望為實際施工提供經驗借鑒，選擇科學合理的節點連接方式，滿足設計規范要求，提高結構的整體性和穩定性。

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