楊 帥

(佳木斯大學(xué)建筑工程學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

裝配式混凝土剪力墻節(jié)點(diǎn)技術(shù)發(fā)展是立足于其建筑功能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定上，應(yīng)用的根本是為了克服施工場地條件的有限性和簡化施工流程，形成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)換代，促進(jìn)低耗能綠色建筑發(fā)展。當(dāng)前，裝配式建筑模式被我國建筑行業(yè)大力推廣，其主要運(yùn)用于混凝土盒子結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)由于其良好的整體性和側(cè)向剛度強(qiáng)特點(diǎn)，可以有效地確保建筑結(jié)構(gòu)安全性。目前裝配連接節(jié)點(diǎn)的安全性問題是目前研究的重要課題，影響其安全性的主要因素為內(nèi)外墻豎向構(gòu)造、墻體水平構(gòu)造(L形節(jié)點(diǎn))、墻體連接、墻梁連接的節(jié)點(diǎn)連接方式和靜力性能。

1 節(jié)點(diǎn)連接方式分類

裝配式混凝土墻構(gòu)件常見的連接方式分別為套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、錨栓連接、鋼筋套筒擠壓連接、U型套箍連接等。

1.1 全套筒灌漿和半套筒灌漿

套筒灌漿節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)是當(dāng)前連接方式中錨固性和抗粘結(jié)滑移性最好的節(jié)點(diǎn)連接方式。施工技藝簡潔便利，直接將鋼筋插入套筒，套筒埋入預(yù)制墻體后進(jìn)行灌漿連接即可，見圖1，圖2。

1.2 漿錨搭接節(jié)點(diǎn)連接

漿錨搭接是套筒或者波紋管與剪力墻配套預(yù)制而成，施工時(shí)將箍筋約束套管與預(yù)制套管相連接并灌注高強(qiáng)微膨脹灌注料，待養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后開始上下墻體拼裝。灌漿料與孔壁產(chǎn)生的咬合作用和應(yīng)力傳遞為漿錨搭接節(jié)點(diǎn)的連接機(jī)理，由于其對(duì)施工現(xiàn)場條件的要求不高，簡易現(xiàn)場即可完成漿錨搭接連接，則更加符合當(dāng)代住宅和工業(yè)建筑的需求，見圖3。

1.3 鋼筋套筒擠壓節(jié)點(diǎn)連接

鋼筋套筒擠壓節(jié)點(diǎn)連接方式適用于鋼筋布置相對(duì)稀疏的節(jié)點(diǎn)連接，對(duì)于計(jì)算連接節(jié)點(diǎn)的承載壓力更具規(guī)范性。為了實(shí)現(xiàn)降低建筑成本和可靠性的建筑目標(biāo)，鋼筋套筒擠壓鏈接技藝進(jìn)化成為剝肋滾壓直螺紋鏈接。這種連接方式解決了鋼筋套筒擠壓節(jié)點(diǎn)連接過程中對(duì)材料的削弱問題，見圖4。

1.4 U型閉合筋連接

U型閉合鋼筋節(jié)點(diǎn)連接是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)一種新型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，可有效的減少價(jià)格較高的灌漿料的使用，其原理是中介在縱向鋼筋分布筋形成的U型閉合鋼筋處進(jìn)行搭接。通過靜力試驗(yàn)表明U型套箍連接的水平裂縫產(chǎn)生是改變預(yù)制墻板剛度的主要影響因素，因此這種新型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造在選用時(shí)需要避免水平拼接，見圖5。

2 實(shí)驗(yàn)概況

為驗(yàn)證上述四種節(jié)點(diǎn)構(gòu)造結(jié)構(gòu)的安全性與差異性，對(duì)預(yù)制混凝土剪力墻構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)的承載力和滑移性做出相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。

2.1 試件設(shè)計(jì)

分別制作上文提到四種節(jié)點(diǎn)構(gòu)造預(yù)制剪力墻單品，分別編號(hào)為WQ-1,WQ-2,WQ-3,WQ-4,各實(shí)驗(yàn)用件質(zhì)量、尺寸、混凝土強(qiáng)度等參數(shù)等級(jí)均相同，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，分布筋、箍筋均采用HPB300級(jí)鋼筋。預(yù)制混凝土剪力墻構(gòu)件實(shí)測立方抗壓強(qiáng)度、屈服度、拉伸強(qiáng)度、彈性模型數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 預(yù)制混凝土剪力墻構(gòu)件數(shù)據(jù)

參數(shù)WQ-1WQ-2WQ-3WQ-4抗壓強(qiáng)度/MPa38.338.638.938.1拉伸強(qiáng)度/MPa460520510450彈性模量/GPa210210210210屈服度/GPa310392385325

2.2 測試內(nèi)容與結(jié)果

本次測試主要內(nèi)容是測試各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接加載點(diǎn)的承載力和滑移現(xiàn)象。假設(shè)初始階段構(gòu)件處于無損狀態(tài)，對(duì)試件施加外力，使其荷載上升直至各試件板體表面出現(xiàn)明顯裂紋，進(jìn)行第一次觀察測據(jù)。隨后持續(xù)進(jìn)行荷載提升，當(dāng)板體脆變，板內(nèi)鋼筋出現(xiàn)裂痕或者剪壞時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)構(gòu)件最終的承載力和位移，用構(gòu)件本身的比值確定，以MATLAB最終計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，以峰值荷載為界進(jìn)行分析，分為峰值荷載下降至85%或者未下降至85%兩種，見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)荷載峰值數(shù)據(jù)表

根據(jù)裝配式混凝土構(gòu)件《驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)其承載力和滑移驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)分析，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)構(gòu)件完全符合標(biāo)準(zhǔn)。受力點(diǎn)均可達(dá)到正?，F(xiàn)澆柱混凝土的承載要求，部分出現(xiàn)剪切破壞的部位可采用加插鋼筋提升其延展性達(dá)到增加承載力的目的。

3 結(jié)果分析

本次實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)階段:第一階段是板體開裂時(shí)得出的數(shù)據(jù);第二階段為板內(nèi)鋼筋出現(xiàn)裂痕剪壞變化時(shí)得出的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)的第一階段，WQ-1實(shí)驗(yàn)構(gòu)件的墻底部出現(xiàn)細(xì)小裂紋，裂紋由底部向上延伸，樹狀裂痕有交叉現(xiàn)象；WQ-2實(shí)驗(yàn)構(gòu)件底部出現(xiàn)水平裂紋，首先出現(xiàn)在混凝土界層的位置；WQ-3實(shí)驗(yàn)構(gòu)件裂痕在墻體1/3處出現(xiàn)，并具有傳導(dǎo)性，地梁節(jié)點(diǎn)連接處也出現(xiàn)了裂痕；WQ-4實(shí)驗(yàn)構(gòu)件出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，部分混凝土脫落。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第二階段時(shí)，WQ-1墻體底部混凝土開裂嚴(yán)重，邊緣構(gòu)件箍筋出現(xiàn)剪壞現(xiàn)象，此時(shí)荷載峰值已達(dá)到85%；WQ-2墻體上部1/3處出現(xiàn)輕微裂痕，并伴隨荷載增強(qiáng)，裂痕不斷向四周開裂，從而出現(xiàn)多條裂痕；WQ-3左側(cè)墻體出現(xiàn)水平裂痕，持續(xù)加載后混凝土塊大量脫落；WQ-4底部混凝土塊完全脫落，看見U型箍筋。綜上所述，四種實(shí)驗(yàn)構(gòu)件發(fā)生裂變的部位基本在構(gòu)件2/3以下部分，發(fā)生此同類事件概率較高，可考慮改變節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)構(gòu)件裂痕部位多處于節(jié)點(diǎn)連接處或灌注料與混凝土構(gòu)件接觸區(qū)域，說明連接部分的承載力仍存在部分問題，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明問題仍是未來研究的重點(diǎn)。對(duì)四種連接節(jié)點(diǎn)技術(shù)的承載力和滑移現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析，表明各構(gòu)件雖出現(xiàn)不同程度的破損和滑移現(xiàn)象，但是仍然符合當(dāng)前裝配式混凝土墻的建筑使用標(biāo)準(zhǔn)。但是在具體選擇和使用的過程中需要施工單位加以分析擇優(yōu)選用。

4 結(jié)語

通過分析四種常見的裝配式混凝土墻節(jié)點(diǎn)連接方式，了解其基本的選用規(guī)則，并用實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證其可靠性和安全性。承載力實(shí)驗(yàn)表明，NPC結(jié)構(gòu)體系的承載能力和抗滑移能力與現(xiàn)澆柱混凝土結(jié)構(gòu)差別較小，均可滿足一般性質(zhì)的工程需求。但從施工現(xiàn)場條件和操作角度來講，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)更加適合現(xiàn)代化城市的需要。在滿足工程所需的基礎(chǔ)上，還可以創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，提升施工效率，減少施工現(xiàn)場的人員損耗和流動(dòng)。因此，裝配式混凝土剪力墻的投產(chǎn)使用更符合國家建筑工業(yè)化和現(xiàn)代化的發(fā)展方向，符合國家綠色建筑的目標(biāo)。