李玉耀

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淺談預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接方式

李玉耀

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裝配式結(jié)構(gòu)是我國建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向，符合綠色施工的要求，節(jié)能環(huán)保，有利于降低揚(yáng)塵、減少場地污染、節(jié)水節(jié)電等。這里總結(jié)了各種預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接方式及其研究現(xiàn)狀，提出了現(xiàn)階段我國在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點連接方面需要研究的問題，并對今后的研究和應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)；節(jié)點連接；結(jié)構(gòu)鋼筋

0 前言

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)起源于20世紀(jì)二三十年代，是建筑工業(yè)化的一種十分重要的方式。20世紀(jì)90年代開始，我國引進(jìn)裝配式大板居住建筑技術(shù)，并建立規(guī)范體系。預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性好、質(zhì)量優(yōu)異、節(jié)能環(huán)保，與我國建筑發(fā)展方向十分契合，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接主要為：梁柱連接、柱柱連接、墻墻水平連接、墻一墻縱向連接等。本文從框架連接方式、剪力墻連接方式和鋼筋連接方式三個方面，總結(jié)一下預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)中常見的幾種節(jié)點連接方式[1]。

1 預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)鋼筋的連接方式

1.1 漿錨連接

漿錨連接技術(shù)是將搭接鋼筋拉開一定距離后進(jìn)行搭接的方式，連接鋼筋的拉力通過剪力傳遞給灌漿料，再傳遞到灌漿料和周圍混凝土之間的界面。即在混凝士中預(yù)埋波紋管，待混凝土達(dá)到要求的強(qiáng)度后，將鋼筋穿入波紋管，再將高強(qiáng)度無收縮灌漿料灌入波紋管，以起到錨固鋼筋的作用。錨固材料對鋼筋的錨固力不僅與錨固材料和鋼筋的握裹力有關(guān)，還與波紋管和錨固材料、波紋管和混凝土之間的連接有關(guān)[2]。漿錨連接有機(jī)械性能穩(wěn)定、操作簡單、易于填充帶肋鋼筋間隙的特點，適合豎向鋼筋連接，包括剪力墻、框架柱等的連接[3]。

1.2 機(jī)械連接

機(jī)械連接技術(shù)是通過鋼筋與連接件的機(jī)械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用，將一根鋼筋中的力傳遞至另一根鋼筋的連接方法，被稱為繼綁扎、電焊之后的“第三代鋼筋接頭”，具有接頭強(qiáng)度高于鋼筋母材、速度比電焊快5倍、無污染、節(jié)省鋼材20%等優(yōu)點。我國常用的鋼筋機(jī)械接頭有套筒擠壓接頭、錐螺紋接頭、墩粗直螺紋接頭、熔融金屬充填接頭等。

1.3 套筒連接

套筒連接技術(shù)是將連接鋼筋插入帶有凹凸槽的高強(qiáng)套筒內(nèi)，然后注入高強(qiáng)灌漿料，通過套筒內(nèi)側(cè)的凹凸槽和變形鋼筋的凹凸紋之間的灌漿料來傳力。套筒連接有不受鋼筋種類限制、全方位連接、可預(yù)制施工、操作方便等特點，適用于受拉、受壓雙向作用力的各類構(gòu)筑物和混凝土結(jié)構(gòu)中的大直徑鋼筋連接施工[4]。

2 預(yù)制框架結(jié)構(gòu)的連接方式

預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)中連接部位較多，大致可以分為干連接和濕連接。干連接包括牛腿連接、鋼板連接、螺栓連接、焊接連接、企口連接、機(jī)械套筒連接、預(yù)應(yīng)力連接等;濕連接包括普通現(xiàn)澆連接、底模現(xiàn)澆連接、漿錨連接、預(yù)應(yīng)力技術(shù)后澆連接、灌漿拼裝、樺式連接等。

2.1 樺式連接

樺式連接是柱與柱連接的一種方式，其構(gòu)造是上方柱帶一個樺頭,上下柱均預(yù)留縱向鋼筋接頭，縱向鋼筋焊接連接，并配置一定的箍筋，在節(jié)點空隙中現(xiàn)澆混凝土，使其形成一個整體。

2.2 企口連接

企口連接是梁與梁連接的一種方式。馮健等[5]對預(yù)制混凝土企口連接梁剛度的試樣進(jìn)行研究，提出了較精確的剛度降低的計算方法。朱筱俊等[6]對改進(jìn)的斜企口梁進(jìn)行了承載力計算分析，利用剪切摩擦和拉壓桿模型等推導(dǎo)了相應(yīng)的極限承載力公式，并通過已有試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。

2.3 螺栓連接

螺栓連接是采用螺栓的方式將柱與柱、梁與梁、梁與柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接在一起的方式。四川大學(xué)王威等[7]對預(yù)制裝配式混凝土墻、板螺栓連接抗剪性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，裝配式螺栓連接具有良好的承載力、剛度及耗能能力,是一種可靠的干連接方式。通過對薄弱部位進(jìn)行箍筋加密和增加螺栓的個數(shù),能顯著提高裝配式螺栓連接的抗剪性能。東南大學(xué)孫建等[8]對螺栓連接的一字型RC剪力墻受力性能進(jìn)行實驗。結(jié)果表明，摩擦作用、銷栓作用是受拉區(qū)水平接縫傳遞荷載的主要方式，受壓區(qū)水平接縫的工作機(jī)制與連接件之間的初始空隙有關(guān)，摩擦作用、銷栓作用以及頂緊擠壓作用是受壓區(qū)水平接縫傳遞荷載的主要方式。

3 預(yù)制剪力墻連接方式

預(yù)制混凝土剪力墻連接方式也可以分為干連接和濕連接。干連接主要包括螺栓連接、后張預(yù)應(yīng)力連接、鍵槽連接等。濕連接主要包括現(xiàn)澆帶連接、套筒灌漿、預(yù)留孔漿錨搭接等。

3.1 現(xiàn)澆帶連接

現(xiàn)澆帶連接是在預(yù)制剪力墻安裝于設(shè)計位置后，將兩片剪力墻預(yù)留鋼筋通過搭接等方式連接，然后現(xiàn)場澆筑混凝土成為一個整體。錢稼茹等[9]通過試驗得到了預(yù)制剪力墻構(gòu)件與現(xiàn)澆剪力墻構(gòu)件的破壞形態(tài)，其破壞形態(tài)基本相同，說明預(yù)制剪力墻抗震性能較好。

3.2 鍵槽連接

鍵槽連接主要用于裝配式大板結(jié)構(gòu)中。在連接部位設(shè)置均勻密布的小鍵槽，通過后澆混凝土將上下剪力墻連成整體。這種連接形式能夠保證剪力均勻地傳遞。常業(yè)軍[10]等通過試驗分析了連接縫的受力機(jī)理及抗震性能，試驗結(jié)果顯示，試件在接縫處均發(fā)生了剪切破壞，并建立了接縫極限抗剪強(qiáng)度的計算公式。柳炳康等[11]分析了裝配式大板結(jié)構(gòu)的抗剪機(jī)理為斜壓桿機(jī)制和壓力摩擦機(jī)制。

3.3 后張預(yù)應(yīng)力連接

后張法指的是先澆筑混凝土，待達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%后再張拉預(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法。具體施工方法是：先制作構(gòu)件，并在構(gòu)件體內(nèi)按預(yù)應(yīng)力筋的位置留出相應(yīng)的孔道，待構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后，在預(yù)留孔道中穿入預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，并利用錨具把張拉后的預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件的端部，依靠構(gòu)件端部的錨具將預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)張拉力傳給混凝土，使其產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。最后在孔道中灌入水泥漿，使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土構(gòu)件形成整體。毛杰等[12]通過對小箱梁預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件的理論分析和對在中江高速公路中幾個標(biāo)段后張法預(yù)制構(gòu)件上拱度隨時間變化的數(shù)據(jù)收集與分析 ,討論了混凝土的干縮、徐變對預(yù)拱度的影響。羅家良等[13]結(jié)合沙心涌特大橋工程概況及其施工特點，詳細(xì)介紹了該工程預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁采用后張法分段預(yù)制施工的工藝要點，指出現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁解決了預(yù)制梁施工中碰到的不等跨、斜交的問題,為類似工程提供參考借鑒。

4 預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點連接需要研究的問題

在我國的住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點的規(guī)范還不健全，有待完善。因此，通用規(guī)范的編制需要相關(guān)技術(shù)人員共同努力研究。

現(xiàn)有的節(jié)點連接方式有的過于復(fù)雜，難以施工；有的局限性大，使用范圍小；有的經(jīng)濟(jì)性差。新型節(jié)點連接形式及構(gòu)造方法值得相關(guān)技術(shù)人員不斷研究。

全預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)是未來的發(fā)展趨勢，節(jié)點連接要避免現(xiàn)場濕作業(yè)，因此，如何提高干式節(jié)點的延性也需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行深入研究。

5 結(jié)語

目前，我國預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點還存在連接方式可靠性有欠缺、各種體系不兼容等技術(shù)問題。我國與國際先進(jìn)水平還有差距，但隨著技術(shù)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步，以上問題都將在研發(fā)和工程實踐中得到很好地解決。隨著科技不斷創(chuàng)新，新材料和新技術(shù)不斷引入建筑工業(yè)化領(lǐng)域，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系將得到更好的發(fā)展。

[1]郭正興.新型預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)模推廣應(yīng)用的思考[J].施工技術(shù),2014(1)：17-22.

[2]陳杰峰.新型預(yù)制裝配整體式框架住宅結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用[D].廣東：廣州大學(xué),2013.

[3]秦童,劉英利.預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點連接方式研究綜述[J].山東工業(yè)技術(shù),2014(22)：141-143.

[4]徐春燕.預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點連接方式探討[J].建筑技術(shù)開發(fā),2016(11)：43-44.

[5]馮健,呂志濤,于長海.預(yù)應(yīng)力及鋼筋混凝土企口接頭受剪性能試驗研究[J].東南大學(xué)學(xué)報,2000(4)：27-32.

[6]朱筱俊,吳見豐,武川川,梁書亭,龐瑞,郝娟.新型全預(yù)制裝配框架體系中斜企口梁的受力性能分析[J].工業(yè)建筑, 2011(1)：64-67.

[7]王威,熊峰,徐錦祥,徐詠.預(yù)制裝配式混凝土墻板螺栓連接抗剪性能試驗研究[J].四川大學(xué)學(xué)報,2016(3)：86-92.

[8]孫建,邱洪興,譚志成,楊原.螺栓連接全裝配式一字形RC剪力墻受力性能試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2016(3)：67-75.

[9]錢稼茹,楊新科,秦珩,彭媛媛,張景明,李建樹.豎向鋼筋采用不同連接方法的預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻抗震性能試驗[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2011(6)：51-59.

[10]常業(yè)軍,柳炳康,宋國華.裝配式鋼筋混凝土構(gòu)件豎向齒槽接縫強(qiáng)度的研究[J].建筑科學(xué),2000(12)：38-42.

[11]柳炳康,宋國華,王東煒.裝配式大板結(jié)構(gòu)豎縫抗剪機(jī)理研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報,2002(3)：74-78.

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