裝配式建筑的連接方法

陳 雪，曾桂香

(華北水利水電大學,河南 鄭州 450045)

0 引 言

我國現行建筑大部分采用的是現澆方式施工，但是隨著國家的發展進程，現澆方式已經不能完全適應發展的需要。綠色環保，高效率和節約、循環利用的理念是現澆方式無法達到的。“像搭模型一樣蓋房子”是人們一直以來的夢想，裝配式構件的出現使這個想法有望變成現實。裝配式構件的建造速度相對現澆較快、質量更容易控制、節約材料、構件外觀觀感好、耐久性強以及現場濕作業少、利于環保等優點。裝配式建筑的概念始于20世紀50年代，德國在全球范圍內率先建立了建筑工業化生產(建造)體系，經過七八十年的發展，德國成為世界上裝配式建筑能耗最低的國家。在德國開始發展裝配式建筑的同時，我國也開始在全國大范圍內推廣裝配式建筑的建造方式建造房屋。20世紀70年代，裝配式混凝土建筑因不夠靈活，不能適應當前建筑業的需求，以及連接抗震和接縫防水沒有解決，而被后來的現澆混凝土建筑超過。21世紀初，裝配式建筑的發展重新進入我們的發展規劃之內，裝配式建筑的推廣需要全行業各個工序的緊密配合，我國要建立完善的裝配式建筑體系還有很長的路要走，不可避免地會碰到很多問題，但這都是我們要發展裝配式建筑的必經之路。

為給國家大力推廣裝配式建筑提供理論支持，證明裝配式建筑可以滿足建筑的建造及使用要求，即可以達到“等同現澆”，并且如果在只考慮受力性能的情況下有超過現澆的可能性，即裝配式本身存在部分代替現澆的能力。

1 裝配式建筑

裝配式建筑是指建筑的部分或全部構件在工廠或現場預制完成，然后運輸到施工現場，將構件通過可靠的連接方式裝配而成的建筑[1]。

2016年開始，全國部分城市紛紛出臺了推廣裝配式建筑的政策，主要是對裝配式建筑進行補貼，但是收效甚微。這不是我國第一次在推行裝配式建筑時碰壁，20世紀70年代，在面對裝配式與現澆時，由于裝配式建筑在某些方面的優勢不如現澆結構突出，比如，裝配式混凝土建筑靈活性較低，不適應建造的需求，以及連接抗震和接縫防水沒有解決，而被后來的現澆混凝土建筑超過。但是，裝配和現澆各有優勢。現如今，發展裝配式建筑刻不容緩，我們需要對裝配和現澆存在的問題開展研究，發揮各自的優勢。

我們需要有信心地發展裝配式建筑，因為我國發展裝配式建筑也有過輝煌，20世紀50年代，建國以后不久，裝配和現澆混凝土建筑同期降生。裝配式混凝土建筑[2]主要用于單層工業廠房、居住建筑、飯店和辦公建筑。北京市發展最快，1958年就有3個預制構件廠，生產大板的是亞洲最大，先后建成12～16層裝配式混凝土框架、框架-剪力墻和大板建筑。早期我國發展裝配式建筑的輝煌已經成為了過去，當前面臨的裝配式建筑推廣困難是亟待解決的問題。20世紀20年代，北京市為了回應“現澆不是工業化，裝配才是工業化”的爭論，提出混凝土預制裝配和現澆機械化施工并舉，后來對應用較多的4種裝配和現澆混凝土結構開展競賽，結果是“裝配式”敗給“現澆”。1988年以后，預制構件廠紛紛下馬，市場萎縮，30年無人問津。“裝配式”失利以后，“現澆”又在北京市乃至全國大面積推開。

近年來，我國重新大力號召裝配式建筑的應用，國家發布推廣裝配式建筑的政策，但是，新建建筑遠遠達不到理想的裝配率。從我們最初發展裝配式建筑的輝煌，到如今裝配式建筑推廣時遇到的困難，結合之前的教訓，我們可以分析推廣裝配式建筑失敗的原因有：①裝配式造價高于現澆；②豎向鋼筋連接質量難保證，預制構件廠產能過剩；③標準、規范沿用“等同現澆”，增加拆分設計，難以做到靈活和多樣化；④預制廠建廠投資和成本高；⑤房屋最大高度低于現澆等因素。

我國存在勞動力的精度與建設飛速發展之間的矛盾，PC構件的發展目前還不成熟，裝配式混凝土不如現澆混凝土經濟，構件的預制技術還不完善，社會各界對裝配式結構是否可以達到現澆結構的強度、剛度、穩定性及各項要求存在顧慮等因素，導致裝配式建筑達不到理想的裝配率。以上問題得到解決，裝配式建筑會得到飛速發展。

2 裝配式構件材料

我國現在推行的裝配式建筑有木、混凝土和鋼建筑三種[2]。鋼材只能在高溫下鑄造成型，木材只能在自然環境生長，這兩種材料蓋的房子，都只能是裝配。唯有混凝土建筑，既可現澆，也可裝配，因為混凝土能在常溫下澆筑。

3 裝配式建筑節點連接

3.1 裝配式混凝土結構的節點設計

作為裝配式建筑的核心——節點連接技術將決定著裝配式建筑的進展程度。預制構件的節點是裝配式結構的薄弱環節，節點的破壞會使整個框架結構的整體性喪失。因此，預制節點連接部位應具有足夠的強度、剛度及延性。裝配式梁柱節點在現有的結構體系中占據舉足輕重的地位，梁柱節點研究將推動著裝配式節點的進程。

3.2 常用連接方式

裝配式結構的連接方式有干連接和濕連接[1]，現場不需要進行濕作業時稱為干連接，反之為濕連接。干連接具體有牛腿連接、預應力連接、預埋螺桿(鋼板)螺栓連接、焊接、鋼吊架式連接等；濕連接具體有現澆連接、預應力技術整澆連接、普通后澆整體式連接、灌漿拼裝、漿錨連接、榫式連接等。

常用的裝配式結構連接方式有套筒灌漿連接、鋼筋漿錨搭接、后澆混凝土連接、螺栓連接、焊接連接等。

1)套筒灌漿連接[3]是裝配式建筑連接的主要連接方式，分為全套筒灌漿連接和半套筒灌漿連接，適用于鋼筋間的連接，鋼筋插入套筒，注入無伸縮、高強度灌漿料，從而達到連接效果。合適的高強度、無收縮的灌漿料，可以增加鋼筋與筒壁間的摩擦力與粘結力，連接成的整體可以擁有抗震，滿足建筑日常使用及耐久性和抵抗傾覆等能力。國內外學者通過對裝配式混凝土建筑連接方式進行研究研究，20世紀60年代末，余占疏針對預制混凝土建筑中鋼筋連接節點，發明了套筒灌漿連接技術，開始在夏威夷的阿拉莫阿納酒店的預制柱中應用。

2)鋼筋漿錨搭接是使有一定外伸長度的鋼筋插入預留好的孔道內，鋼筋與孔道內部之間填充無收縮、高強度灌漿料，形成鋼筋漿錨連接。約束漿錨搭接技術[4]主要包括插入式預留孔灌漿鋼筋搭接連接技術和波紋管漿錨搭接連接技術(NPC技術)。東南大學與中南控股集團[4]于2007年共同開發了波紋管漿錨連接技術，并成功將其應用在了預制裝配式剪力墻結構中，郭正興和陳云剛也進行了波紋管漿錨連接技術的試驗研究，在理論和試驗中驗證了波紋管漿錨連接技術的可靠性，在考慮了混凝土強度、鋼筋直徑和搭接長度等因素的情況下，進行試驗之后確定了采用波紋管漿錨搭接的試件搭接長度應取為0.6 La。2008年姜洪斌首次提出了插入式預留孔灌漿鋼筋搭接連接技術，試驗結果表明，該類連接技術的錨固長度可取為基本錨固長度La。

3)后澆混凝土連接，顧名思義，是在梁柱節點或其他位置連接以后再澆筑混凝土，利用混凝土的粘結力使構件有效連接在一起，實現增強連接強度的目的。

4)螺栓連接是在連接部位安裝螺栓，通過螺栓的錨固和摩擦來達到滿足構件承載能力的標準。

5)焊接連接是通過高溫作用，使部件連接形成建造時需要的結構方式。

這些連接方式有各自適用的材料和條件，建筑施工時可根據實際情況選用一個連接方式單獨或多個連接方式共同配合使用，構建合理的裝配式構件梁柱節點連接方式，可以使建筑在受到靜力荷載和地震荷載時，裝配式結構可以達到現澆結構的強度、剛度、穩定性及各項受力性能，能夠滿足結構穩定性耐久性及使用的要求。

裝配式建筑梁柱節點的連接方式是決定裝配式建筑結構性能的關鍵性因素之一，其連接的部位主要是梁連接方式起決定性作用。裝配式構件間的柱節點間的連接以及梁柱節點連接的性能是建筑能夠滿足正常使用要求的保證。

4 結 論

以上列舉的裝配式建筑的連接方式表明當裝配式構件采用合適的連接方式時，裝配式建筑可以達到“等同現澆”的要求。裝配式建筑的優勢，比如裝配式構件可以循環利用，滿足環保的需求，裝配式建筑可以節約勞動力，住宅中運用裝配式理念，可以提高住宅品質、性能，降低建設成本，還能為未來綠色建筑發展提供基礎。本文從裝配式構件連接的角度論述并列舉了裝配式建筑連接的成功案例，用實例表明裝配式建筑本身性能是能夠滿足強度剛度穩定性的要求。但是，想要裝配式建筑得到發展，除了需要性能達到“等同現澆”的標準，還需要滿足成本，建造過程的簡易方便性。不可否認，裝配式建筑難以得到理想的推廣還有其他的原因，比如成本過高問題，裝配式建筑的建造體系不如現澆完善，裝配式構件廠預制的構件粗糙，難以滿足建筑的需要等問題。雖然裝配式建筑推行中存在著些許阻力，但這些都是新技術新方法出現時不可避免的問題，期待裝配式建筑大力發展。

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