裝配式結構預制主次梁現澆節點設計研究

李鵬

（廣州越秀城開房地產開發有限公司）

1 研究背景

裝配式混凝土建筑是指混凝土構件由預制構件廠澆筑生產，養護至達到構件設計強度后運送至施工現場，吊裝后通過特定的連接方式將預制混凝土構件連接為整體的建筑[1]。相比于傳統混凝土建筑，裝配式建筑現場濕作業大幅減少，具有綠色、環保、施工效率高、施工工期短等特點[2]。在我國人口老齡化，人口紅利減少的當下，裝配式建筑非常適合我國建筑行業的發展。因此，各地區相繼發布了政策文件大力推動裝配式發展，同時建筑行業也發布了裝配式相關的規范和圖集[3-4]，指導裝配式混凝土建筑生產。

隨著裝配率的提高，預制梁大量應用于裝配式混凝土建筑中。預制梁的應用必然需要考慮到預制主次梁節點的連接問題，因此，裝配式的規范和圖集對預制主次梁現澆節點的連接提出了幾種方案。本文對規范和圖集的幾種預制主次梁現澆節點的連接方式進行探討，評價每種方式的優劣性。

2 預制主次梁現澆節點連接方式的分類

節點連接方式是裝配式混凝土結構設計、生產與施工的關鍵問題。在實際工程中，預制主次梁的連接技術和方式有許多種，對于主次梁節點現澆錨固連接的做法，現行指導規范及圖集為了滿足結構構造要求，主要采用主梁預留現澆槽口和次梁預留現澆段兩種方式，這兩種做法均可滿足結構安全性要求。其中，次梁預留現澆段可根據鋼筋的錨固形式分為直線搭接、梁用灌漿套筒連接等機械錨固連接兩類。采用主梁預留現澆槽口和次梁預留現澆段兩種連接方式的主次梁節點整體性好，其承載能力和抗震能力基本等同于現澆混凝土結構[5]。

3 現行規范主次梁現澆節點連接方式

3.1 主梁預留現澆槽口連接

主梁預留現澆槽口連接主要是指在預制主梁與預制次梁的連接處，在預制主梁預留一個槽口，用于在施工中對預制次梁的底筋進行錨固，然后現澆混凝土進行主次梁連接的方式，節點三維模型如圖1 所示。

圖1 主梁預留現澆槽口連接節點三維模型圖

主梁預留現澆槽口連接主次梁節點做法的優點：

⑴施工時所需的模板較少；

⑵次梁底筋的錨固符合規范要求的形式和長度；

⑶次梁連接整體性較好，無需考慮次梁直剪或斜剪破壞。

主梁預留現澆槽口連接主次梁節點做法的缺點：

⑴預制主梁預留槽口會削弱主梁跨中的整體性，跨中往往是主梁應力最大的位置，此處也是次梁向主梁傳遞受力的區域，因此在生產、吊裝、施工期間需要考慮對主梁進行加強處理等措施，在設計期間需要考慮主梁新舊混凝土結合面出現在集中力較大的位置，對此區域進行結構補強；

⑵當預制主梁寬度受限時，對預制次梁的出筋錨固也非常不便；

⑶對于預制主梁受扭時如需配置抗扭腰筋的情況下，需保持主梁預留槽口斷面處腰筋的連續性，因此除了在主梁預留機械套筒連接外，還需進行機械連接，不利于裝配式施工的進行。

3.2 次梁預留現澆段連接

次梁預留現澆段連接主要是指為確保預制主梁截面的完整性，將現澆段預留在次梁端部，在預制主次梁連接節點處，在預制主梁上預留機械連接套筒，吊裝前將鋼筋擰入套筒，預制次梁設計時也預留底筋，施工吊裝完成后對兩者進行錨固連接，完成鋼筋連接后對現澆段的箍筋和構造腰筋進行綁扎，綁扎完成后將節點區澆筑成整體。根據次梁底筋的連接方式，主要分為鋼筋直線搭接和灌漿套筒連接兩類。

3.2.1 次梁預留現澆段連接- 鋼筋直線搭接做法

鋼筋直線搭接做法主要指的是在預制主次梁吊裝前，將一小段預制主梁搭接鋼筋擰入預制主梁預埋的鋼筋機械連接套筒，將鋼筋與主梁連接牢固后，將預制主次梁吊裝至預定位置，然后將預制次梁預留底筋與預制主梁搭接鋼筋進行直線錨固搭接，對現澆區的箍筋和構造腰筋進行綁扎后，將節點區澆筑成整體，節點三維模型如圖2 所示。

圖2 次梁預現澆段- 鋼筋直線搭接現澆節點三維模型圖

鋼筋直線搭接做法的優點：

⑴相對于預制主梁預留槽口做法，無主梁槽口，預制主梁整體性好，無需考慮設計、生產、吊裝、施工工況下對主梁進行加強處理等措施；

⑵鋼筋的直線搭接的長度取決于次梁現澆段的長度，但原則上均可滿足鋼筋搭接的要求。

鋼筋直線搭接做法的缺點：

⑴主次梁現澆段長，施工支模和支撐較多，施工效率降低；

⑵主梁搭接鋼筋的擰入對現場堆場空間要求較大，如吊裝至樓層面進行鋼筋機械續接，又對鋼筋工和吊裝工工序施工進行增加和交叉，如將預制次梁和預制板都吊裝完成后再進行鋼筋機械續接，其施工安裝面幾乎無法實現擰入鋼筋操作；

⑶現澆段長度較大會導致該次梁箍筋套入較麻煩，同時主次梁節點處也是箍筋加密區，箍筋數量較多；

⑷預制次梁預留現澆段會使次梁端部出現新舊混凝土結合面，此處次梁所受剪力較大，需要在設計時依據預制次梁現澆段的長度增加箍筋。

3.2.2 次梁預留現澆段薄壁預制- 鋼筋直線搭接做法

次梁后澆段薄壁預制-鋼筋直線搭接做法與單純的鋼筋直線搭接做法的主要區別在于，對于其將后澆區域改為薄壁預制體，厚度≥60mm，節點三維模型如圖3所示。

圖3 次梁后澆段薄壁預制- 鋼筋直線搭接后澆節點三維模型圖

次梁后澆段薄壁預制-鋼筋直線搭接做法的原理及優缺點基本與上述單純的鋼筋直線搭接做法相同。

優點：

⑴由于后澆段薄壁預制的存在，后澆段無需施工支模，只需對后澆段薄壁進行支撐；

⑵次梁箍筋在預制生產時已存在于次梁內，無需在施工中將箍筋套入，提高了施工效率。

缺點：

⑴無法在構件堆放時或吊裝主梁至樓層面前，將預制主梁搭接擰入主梁預埋套筒，只能在預制主次梁吊裝完成后再進行鋼筋續接擰入，此做法的不便程度較高；

⑵對于預制次梁而言，進行薄壁預制和實體預制的兩種方式在同一種構件中實施的生產難度較大，薄壁端部與次梁端部仍需要進行封模處理；

⑶預制次梁的薄壁在生產、運輸、吊裝、施工期間需要考慮對其進行加強處理等保護措施，防止其突變處開裂破壞。

3.2.3 次梁預留現澆段- 灌漿套筒連接做法

鋼筋灌漿套筒連接的做法大體上如鋼筋直線搭接的做法，主要區別是預制次梁預留底筋與預制主梁搭接鋼筋進行套筒灌漿連接，節點三維模型圖如圖4 所示。

圖4 次梁預留后澆槽口- 灌漿套筒連接后澆節點三維模型圖

鋼筋灌漿套筒連接做法的優點：

⑴預制次梁后澆段長度減小，可采用組合封模工具，施工支模和支撐減少，施工效率提高；

⑵預制次梁后澆區的箍筋可提前進行預背，簡化現澆段的鋼筋操作；

⑶預制次梁后澆段長度減小，設計時預制次梁無需增大箍筋加密區長度。

鋼筋灌漿套筒連接做法的缺點：

⑴次梁底筋的梁用灌漿套筒和灌漿料的成本較高；

⑵施工工序增加，綁扎固定后灌漿操作不便；

⑶鋼筋灌漿套筒在水平方向難以操作，易發生灌漿料無法填滿套筒的情況，減弱鋼筋連接強度。

4 結束語

⑴主次梁節點采用現澆段的方式，可以使節點整體性好，其承載能力和抗震能力基本等同于現澆混凝土結構。

⑵主梁預留現澆槽口優點在于減少施工時所需的模板，缺點在于弱化主梁的整體性，而次梁預留現澆段連接，雖施工時工序較多，但保證主梁的完整性。

⑶次梁預留現澆段連接可以分為鋼筋搭接連接和灌漿套筒連接，其中鋼筋搭接由于次梁現澆段較長，施工工序較多；而灌漿套筒連接雖成本較高，但可以減少次梁現澆段長度。