淺談裝配式建筑結構節點連接方式

錢 坤 董沛雨

1長春建筑學院（130604） 2吉林建筑大學（130118）

0 引言

隨著社會經濟的發展，建筑工業化日趨成熟，裝配式建筑以施工工期短、質量高、低耗能等優點從中脫穎而出，其順應綠色建筑的發展潮流，是未來建筑行業發展的方向。由于我國裝配式建筑起步較晚，相關技術還不夠成熟，因而裝配式建筑在現有建筑形式中的占比較低,與現澆建筑結構相比，節點連節技術是裝配式建筑的關鍵、核心技術[1]，節點的可靠連接關乎建筑的整體安全，節點區的薄弱將導致建筑抗震性能和整體性較差。因此節點連接技術的完善和正確選擇將對實際工程的保質保量具有深刻意義。

1 裝配式建筑

裝配式建筑是由工廠生產的預制構件在施工現場通過可靠的連接方式裝配而成的建筑[2]。目前，常見的裝配式結構體系主要有：裝配式框架結構、裝配式剪力墻結構、裝配式框架-現澆核心筒結構、裝配式部分框支剪力墻結構等。

2 節點連接概述

實際工程中，裝配式建筑連接位置主要在框架內梁-柱、柱-柱、疊合梁及結構上墻、板[3]等構件的連接部位，我們需綜合考慮材料屬性、造價、技術、連接部位結構特征等多方面因素來選取合理的連接方式。

裝配式建筑結構節點連接主要分為干連接和濕連接，在施工工藝上稱之為干法和濕法，應用于預制構件之間的豎向（水平接縫）和橫向（豎向接縫）連接。干連接是利用預制構件中的鋼筋進行機械連接，主要有螺栓連接、焊接連接、牛腿連接、鋼筋機械連接、剛吊架式連接等；濕連接是指將工廠預制的構件在現場進行拼接裝配，在節點區進行混凝土后澆，主要有灌漿套筒連接、漿錨搭接連接、注膠套筒連接等。裝配式建筑如果采用合理的節點連接方式，其結構整體性能會優于普通框架混凝土結構[4]。

2.1 干連接

2.1.1 螺栓連接

螺栓連接分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種方式。Technical council of Fip報告中提出螺栓連接是傳遞軸力、彎矩與剪力的連接形式，可用于連接梁柱。螺栓連接的優勢在于實際施工中操作簡便，但對預制構件的精度、作業人員的技術能力要求更高，以避免裝配時產生連接誤差從而影響建筑整體受力性能。其最大的缺點就是后期的維護、維修成本較高而且較為困難。

2.1.2 焊接連接

焊接連接是采用焊接工藝將預制構件連接在一起的方式，其優勢在于施工方便、快捷、節約成本，在鋼結構中應用普遍。PILLAI SU[5]等對足尺預制的焊接和現澆混凝土的梁-柱節點進行了對比試驗，結果表明，預制試件的焊接位置是薄弱部位，易發生脆性破壞，抗震性能不理想，故提高焊接部位強度是使用焊接技術連接預制構件的前提。增加鋼筋焊接長度、在節點區進行塑性鉸設置[6]，有利于提高節點抗剪性能，但同時也對作業人員有更高的焊接技術要求。

2.1.3 牛腿連接

牛腿連接是一種利用連接點的高承載力，通過牛腿腹板、上下翼緣向周圍連接構件傳力，從而保證裝配式結構整體良好受力性能的連接形式，一般分為三種連接方式。1）明牛腿連接：實際工程中將連接點暴露在建筑物外部進行連接，操作簡單方便，承載力較好，但影響整體美觀；2）暗牛腿連接：連接部分占據空間小，承載力良好，不影響整體美觀，但對施工工藝要求較高；3）型鋼暗牛腿連接：連接處采用混凝土包裹，僅使小面積牛腿暴露在外，一定程度上提高了承載力，最宜采用[7]。

2.1.4 鋼筋機械連接

鋼筋機械連接是一種借助鋼筋端面良好的承壓作用，使其與套筒等連接構件進行機械咬合從而實現鋼筋連接的方式，可通過連接件傳遞軸向拉、壓力，具有接頭強度高、剛度大、無需濕作業、簡便快捷的優點。

2.2 濕連接

2.2.1 灌漿套筒連接

灌漿套筒連接是指將兩根鋼筋從中空型套筒兩端直接插入內部，無需搭接，繼而通過從灌漿孔注入的灌漿料將兩根鋼筋有效連接。錨固鋼筋與膨脹的灌漿料產生摩擦力，套筒連接件與外部混凝土也產生較強的粘結力，因此灌漿套筒連接能夠有效傳遞鋼筋應力。灌漿套筒按接頭的形式又可以分為全灌漿套筒和半灌漿套筒，其中全灌漿套筒連接施工方便，允許出現施工偏差，在實際工程中應用更為廣泛。

長期以來，研究人員對灌漿套筒技術做了大量試驗，證明了此技術的高效性、可靠性，灌漿套筒連接技術也已經相當成熟，是裝配式建筑施工現場鋼筋連接的首選方式。

2.2.2 漿錨搭接

漿錨搭接的基本原理是在搭接區將鋼筋分開并保持一段距離，同時分別與混凝土錨固，最后通過混凝土實現鋼筋應力的傳遞，一般有兩種連接形式。1）插入式預留孔灌漿鋼筋連接：在預制構件上預留內壁粗糙的孔洞（注入灌漿料后增強其與周圍混凝土粘結強度）并留有灌漿孔和排氣孔，將連接構件預埋鋼筋插入孔洞，注入灌漿料，完成鋼筋連接；2）金屬波紋管漿錨搭接連接：在預制構件中預埋金屬波紋管，將連接件預埋鋼筋插入金屬波紋管中，最后注入灌漿料完成連接。

漿錨搭接的連接方式要滿足現行規范的要求，連接鋼筋搭接長度取錨固長度乘以修正系數后的值，對于受拉構件或者鋼筋直徑大于20 mm且直接受動力荷載構件的縱向鋼筋不宜采用此連接方式[8]。

3 應用概況及其特點總結

3.1 干連接

螺栓連接常見于框架結構或組裝墻板結構的低層建筑，對于施工技術要求較高，需注意后期維護；焊接連接常見于鋼結構體系的高層建筑，施工技術要求高；牛腿連接主要用于框架結構的結構廠房，其抗震、承載力一般；機械連接常單純地應用于鋼筋連接。

3.2 濕連接

灌漿套筒連接適用于各種結構體系的高層建筑，其抗震、承載力優越，對于套筒的鑄造工藝要求較高；漿錨搭接適用于高度小于3層或12 m的框架結構及二、三級抗震的剪力墻結構，其性能與灌漿套筒連接相似，但成本較之更低。

3.3 其他連接

剛吊架式連接、構件搭接、注膠套筒連接等應用較少，未得到廣泛推廣[9]。

4 結語

建筑行業逐漸朝著工業化、產業化轉型，在有效提高裝配式建筑裝配率的同時，必須要保證建筑安全，其核心在于節點安全。實際工程應用中，為保證建筑質量安全，必須充分了解各種節點連接方式的優劣勢及適用范圍，選擇最為合適的連接方式。當然，在充分了解各種連接方式的前提下，可以針對一些特殊體系、特殊情況對其進行改善。在“中建快速裝配體系（PPEFF）”中，對于預應力梁柱節點采用了“預應力干式壓著連接”[10]；東南大學的郭正興[11]研究出一種“新型焊接半灌漿套筒連接”，該方式將焊接、套筒連接結合起來，通過保證焊接接頭的性能將預制端和裝配端有效焊接為一體，解決了因大直徑鋼筋的套筒需滿足套筒最小錨固長度8 d的要求而導致套筒過長、施工困難的問題。

現階段，各種節點連接方式都存在一定的局限性，都受到材料、技術的制約，例如框架節點處鋼筋稠密，導致施工困難，連接技術還需要進一步研究。總的來看，我國裝配式建筑技術較之國外還比較落后，行業規范、技術要求也還不夠完善，國內的裝配式建筑節點連接也多以濕連接為主[12]，但相信隨著研究力度的加大，通過不斷創新，節點連接方式終會跨過技術的鴻溝，進一步推動新型建筑方式的發展。