裝配式建筑構件節點連接技術探析

李 惠

湖南軟件職業學院 湖南 湘潭 411100

在建筑技術高速發展的背景下，裝配式建筑逐漸普及，其應用取得了良好的效果。裝配式建筑首先需要在工廠進行構件預制，然后將其運輸到施工現場進行安裝。相較于鋼筋混凝土建筑施工技術，裝配式建筑施工技術較為簡單，可以使現場施工工作大幅度減少，能夠在提高施工效率的同時，保障工程的質量。在裝配式建筑施工階段，預制構件節點連接屬于重難點技術，因此，對此項課題進行研究，具有十分重要的意義。

一、裝配式建筑構件節點連接技術分析

（一）濕式連接

所謂的濕式連接是指在工廠中提前生產全部的建筑構件，將其運輸到施工現場進行統一拼裝，然后以建筑構件節點為基準進行混凝土澆筑作業，最后完成建筑結構的拼裝。目前，常用的濕式連接方式主要包括兩種，分別是錨漿連接和灌漿連接。

1.錨漿搭接。錨漿搭接的原理是將位于搭接區的鋼筋分開，使鋼筋之間產生一定的距離，然后與混凝土錨固，最后以混凝土為媒介，傳遞鋼筋應力。其連接形式被分為兩種，分別是拆入式預留孔灌漿鋼筋連接和金屬波紋管錨漿搭接連接。其中，前者需要提前在構件上預留注漿孔洞，然后放置預制構件表面所延伸的鋼筋，最后將無收縮高強漿液填到孔洞空隙中。后者需要將金屬波紋管預埋到預制構件之中，然后將鋼筋插入波紋管之中，最后灌漿即可。相較于其他節點連接技術，錨漿連接技術具有以下方面的優點：第一，鋼材的使用量較少。第二，減輕焊接作業人員的作業量。第三，鋼筋銹蝕少。第四，可以使連接節點的強度和剛度增強；第五，機械性能優越。因此，錨漿連接技術在裝配式建筑施工中的應用范圍十分廣泛，且取得了良好的效果。在具備諸多優點的同時，這項技術還存在搭接長度過長和承載力偏低的缺點，使其發展受限，如果受拉構件或鋼筋直徑超過20mm，這種節點連接技術不宜使用。

2.灌漿套筒連接。灌漿套筒連接屬于濕式連接方式，其原理如下所述：將成品套筒預埋到混凝土構件之中，然后以套筒兩端為切入點插入鋼筋，最后灌入漿料，實現對力的有效傳遞。本文為驗證灌漿套筒連接技術在裝配式建筑節點連接中的應用效果，通過試驗的方式，對這項技術在連接預制混凝土梁柱節點中的應用進行模擬，試件參數如下所述：

編號PBCJ1：

預制混凝土：抗壓強度為20.75Fcu/MPa；抗拉強度為1.49ft/MPa；彈性模量29780Ec/MPa；軸壓比0.3；套筒尺寸為160×28×4mm；

后澆混凝土：抗壓強度為27.55Fcu/MPa；抗拉強度為1.72ft/MPa；彈性模量32590Ec/MPa；軸壓比0.3；套筒尺寸為160×28×4mm；

灌漿料：抗壓強度為62.85Fcu/MPa；抗拉強度為2.60ft/MPa；彈性模量37100Ec/MPa；軸壓比0.3；套筒尺寸為160×28×4mm。

編號PBCJ2：

預制混凝土：抗壓強度為20.75Fcu/MPa；抗拉強度為1.49ft/MPa；彈性模量29780Ec/MPa；軸壓比0.4；套筒尺寸為160×28×4mm；

后澆混凝土：抗壓強度為27.55Fcu/MPa；抗拉強度為1.72ft/MPa；彈性模量32590Ec/MPa；軸壓比0.4；套筒尺寸為160×28×4mm；

灌漿料：抗壓強度為62.85Fcu/MPa；抗拉強度為2.60ft/MPa；彈性模量37100Ec/MPa；軸壓比0.4；套筒尺寸為160×28×4mm。

本次試驗對構件在真實工程項目中的約束和受力情況進行了模擬，并在此基礎上進行建模。荷載施加分為兩步進行，首先在柱子上端施加一個向下的軸壓力；然后繼續向梁的兩端施加壓力，最后重復進行位移荷載。就結構構件力學性能而言，其關鍵指標參數為配筋率和軸壓比。上述荷載施加方式的運用，可以獲得灌漿套筒連接預制混凝土柱的彎矩。在研究后發現，在荷載施加初期，各骨架曲線呈重合狀態，剛度變化并不明顯，這表明在軸壓比和配筋率的作用下，基于灌漿套筒連接的預制混凝土柱處于彈性階段。但隨著施加荷載的不斷加大，構件質量逐漸下滑，此時，預制混凝土柱處于彈塑性階段。在這個階段，各預制混凝土柱的剛度變化接近一致。在進入破壞階段，到達極限荷載后，彎矩和轉角曲線的下降幅度也非常小，在轉角持續增加后，荷載作用依然不變。這表明預制混凝土柱進入了延性破壞階段。由此可得出結論：灌漿套筒連接技術能夠使結構受力要求得到滿足[1]。

（二）干式連接技術

在預制構件連接過程中無需進行混凝土澆筑的施工技術，就是所謂的干式連接技術。目前，常用的干式連接技術包括焊接技術、牛腿連接技術和螺栓連接技術。干式連接技術與濕式連接技術相比，其優點為操作簡單、作業量小和效率高。

1.焊接連接技術。通過焊接的方式，使梁柱節點相連接，就是所謂的焊接連接技術。這種連接方式無需養護，故施工效率較高，同時還能減少施工成本。但采用這種連接技術連接的節點，其塑性鉸區并不明顯，在后續使用階段，連接部位可能會在應用的作用下而受損，主要以脆性破壞為主。因此，焊接連接技術的使用，無法滿足建筑結構抗震性能的要求。

2.牛腿連接技術。牛腿連接技術具有非常簡單的技術原理，便于操作。將結構形式作為依據，可以將其分為兩種，一種是暗牛腿技術，另一種是明牛腿技術。其中，前者雖然可以使建筑內部空間使用性和觀感得到保證，但其高度會受到梁的限制，導致節點抗剪強度不高，其使用范圍也因此而受限。而后者的優勢為受力合理，但會使空間使用和觀感受到影響，因此，在裝配式建筑施工階段很少被使用。隨著建筑技術的不斷發展，牛腿連接技術的不足已經被彌補，其原理為將相互鉗固缺口槽布置到矩形暗牛腿與梁和柱的連接端。然后利用螺栓板對預制梁和柱進行連接，使其成為一個整體，從而彌補牛腿連接技術存在的不足，不僅有利于節點強度的提升和傳力方式優化，同時，還能使結構美觀和建筑內部空間使用性得到保證。

3.螺栓連接技術。工廠在加工預制構件的過程中，需要將螺栓孔和安裝孔設置到螺栓邊沿位置上，在后期安裝時，作業人員需要在相鄰構件中插入螺桿，在安裝墊片后擰緊螺帽即可，從而使預制構件相互連接。需要強調的是，在預制件加工階段，螺栓預制必須精確，在運輸階段，應加強對螺栓的保管，避免螺紋受損，以此來提高安裝階段的一次成型率。站在技術優化的角度而言，可以將普通墊片替換成橡膠螺栓墊片，同時使用強度高的螺栓，通過這些措施的使用，使螺栓連接節點的性能得到強化。試驗結果表明，利用高強度螺栓替換普通螺栓，有利于提高裝配式建筑節點的抗震性能，其作用與現澆連接節點大致相同[2]。

二、裝配式建筑構件節點連接技術對比和質量控制建議

（一）裝配式建筑構件節點連接技術對比。通過上文分析可知，無論是濕式連接，還是干式連接都具有優缺點，相對比而言，濕式連接技術可以使建筑構件節點受力和變形能力增強，裝配式建筑延展性和抗震性能也會有所提升，這是干式連接技術所不具備的優勢。但干式連接技術卻具有現場安裝的優勢，具體表現為濕式連接技術在使用后，需要對其進行長時間的養護，且技術原理較為復雜。而干式連接技術操作便捷，施工效率高。比如：在進行震后建筑物的修復時，采用濕式連接技術的裝配式建筑，其修復方式較為繁瑣，需要進行二次澆筑。但采用干式連接技術的裝配式建筑，在地震時發生塑性變形的位置主要是梁柱連接部位，因此，后續維修較為簡單，無需耗費過多的時間和成本。

（二）質量控制建議。想要確保裝配式建筑構件節點連接的質量，不僅要依據實際情況選擇合適的節點連接技術，還要以設計階段、預制階段和施工階段為切入點，實現對節點連接全過程的有效把控。

1.設計階段的質量控制建議

第一，設計人員應該立足于裝配式建筑工程實際情況，同各專業技術人員共同進行設計，從而使構件孔道、預埋鋼筋和預埋件設計的準確性得到保障。第二，由于預制構件容易在運輸和保管階段受損，因此，在設計構件時，應該使跨度縮小，并簡化其結構，為后續安裝創造有利的條件。第三，為使建筑抗震性能增強，在設計階段，設計師需要將構件連接部位設計成企口型，同時預留減壓空腔，并在連接部位增加柔性墊片，以增強連接質量，減少構件接觸面的縫隙[3]。

2.預制階段質量控制建議

第一，在預制前應做好準備工作，確保各項材料的數量、性能和參數與要求相符。與此同時，還要檢查模具的尺寸和規格。第二，應按照設計加工構件預埋件，使其加工數量、質量、精度和位置與要求相符。第三，按照規定進行構件吊裝，在吊裝階段需要對起重高度進行控制。起重高度的確定依據為建筑高度、安全吊裝高度、預制構件高度和索具高度。第四，在施工現場加強對預制構件的保管，避免其受潮或在外力作用下受損。

3.施工階段質量控制建議

第一，在預制構件安裝前，測量構件邊緣位置和預埋件位置，通過這種方式，核實構件所處位置是否準確。第二，在安裝位置放置預制構件后，應立即使用調斜支撐對其進行固定，在此基礎上重新檢測構件位置，如果發現構件位置存在誤差，需及時調整。第三，如果使用濕式連接技術，在灌漿作業開始前，應對灌漿液各項參數進行檢測，待其各項參數與標準相符后，方可灌漿。

結論：綜上所述，裝配式建筑作為一種新興的建筑形式，相較于傳統建筑結構存在諸多方面的優點。本文通過對目前常用的構件節點連接技術進行研究，并提出質量控制建議，有助于消除質量和安全隱患，對我國裝配式建筑發展而言，具有十分重要的意義。