劉世祎 劉 銳 林昀暉 陳幸妤

Cement and concrete production 水泥與混凝土生產

裝配式混凝土結構節(jié)點連接技術研究

劉世祎 劉 銳 林昀暉 陳幸妤

（福建江夏學院，福建 福州 350108）

本文總結了預制裝配式混凝土結構梁、柱節(jié)點連接的主要形式。研究了干式連接和濕式連接的應用范圍。對裝配式混凝土結構的連接薄弱點的提升和造價有重要意義，為裝配式混凝土結構的施工提供參考。

裝配式建筑；關鍵節(jié)點；干連接；濕連接；BIM技術

0 引言

裝配式建筑是指將傳統(tǒng)施工方法中大量的現場工作轉移到工廠，在工廠內加工制造建筑構件和配件（如地板，墻板，樓梯，陽臺等），運輸到施工現場，并通過可靠連接在現場組裝安裝的建筑。裝配式建筑最早出現于19世紀末的歐洲[1]。20世紀初，預制混凝土技術傳入美國。由于預制混凝土采用了工業(yè)化生產模式，順應了美國等國家工業(yè)化批量生產的要求，預制混凝土在這些國家得到了推廣應用。

從2015年開始，為推動裝配式建筑發(fā)展，國家出臺了多部裝配式建筑的規(guī)劃?！豆I(yè)建筑評價標準》于2015年年底正式發(fā)布，并決定在2016年將裝配式建筑向全國全面推廣。住建部在2015年11月14日發(fā)布的《建筑產業(yè)現代化建設綱要》中規(guī)劃，截止2020年，要實現新建建筑中建筑產業(yè)現代化建設的占比要達到20%以上；到2025年，要實現新建建筑中建筑產業(yè)現代化建設的占比達到30%以上，使裝配式建筑建設取得突破性進展。

《國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》于2016年2月發(fā)布，其中提到要因地制宜地發(fā)展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑，力爭在十年間，實現裝配式建筑在新建建筑的面積占比達到30%。同年3月的政府工作報告中也指出，積極推廣綠色建筑和建材，要求大力發(fā)展裝配式建筑和鋼結構的同時有效提高建設工程質量。2016年7月5日，住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布并公布了2016年度科技項目裝配式建筑科技示范項目名單。2016年9月14日，國務院召開國務院常務會議，提出大力發(fā)展裝配式建筑，促進產業(yè)結構調整升級。2016年9月27日，國務院發(fā)布《國務院辦公廳關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》，點明裝配式建筑和鋼結構的要大力發(fā)展的重點領域，以及未來裝配式建筑與新建建筑的占比目標和重點發(fā)展城市。到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑比重達到15%以上，并將全國劃分為“重點推廣，積極推廣，鼓勵推廣”三類地區(qū)，自上而下逐步推廣。

圖1 2015-2025年裝配式建筑面積及裝配式建筑占新建建筑面積比例測算

1 裝配式結構節(jié)點

1.1 干式連接

干式連接是指在建筑拼裝過程中，無需現澆混凝土，而采用螺栓連接，焊接連接，牛腿連接等方式進行連接。干連接在實際工程中具有施工簡便快捷，穩(wěn)定性好和承載力高等優(yōu)點。[2]。

（1）螺栓連接；螺栓連接是通過螺栓緊固與預制構件的連接形式，常見的類型包括普通螺栓、高強度螺栓。優(yōu)點是施工方便，缺點是螺栓的強度不宜過大，否則易造成結構中螺栓的過早疲勞破壞。

（2）焊接連接；即通過在混凝土構件中焊接埋設不同鋼板連接件來實現連接。焊接連接的優(yōu)點是焊接接頭牢固、耐用、緊密。焊縫強度一般可達到母材強度的85%以上，甚至超過母材強度。組件之間的直接焊接不需要接頭配件。結構簡單，造價低，整潔美觀，施工進度快，勞動強度小。

（3）牛腿連接；牛腿連接分為明牛腿和暗牛腿，明牛腿又可細分為明牛腿剛性連接和明牛腿鉸接。明牛腿連接（圖2）是采用預制圓柱形外露牛腿支撐橫梁的連接方式。一般將梁下緣的預埋件與柱牛腿面上的預埋件或螺栓連接，根據梁柱節(jié)點的剛度和完整性形成鉸接或剛性連接。施工安裝更加方便，適用于橫梁跨度較大的結構。暗牛腿是指牛腿在橫梁高度范圍內。安裝橫梁并在接縫處澆注混凝土后，牛腿在外觀上已不復存在。室內視野干凈整潔，特別適用于生產中要求清潔的多層廠房。

圖2 牛腿連接

（4）鋼筋的機械連接；鋼筋的機械連接技術應用廣泛。它采用機械咬合的方式將連接件有效地連接起來。在連接過程中，鋼筋端面的承載作用保證了力的傳遞。目前，我國鋼筋機械連接技術有多種形式，如:大直徑螺紋鋼筋機械連接（圖3）、錐螺紋連接（圖4）、鐓粗直螺紋鋼筋連接、冷擠壓套筒連接、鋼筋滾壓直螺紋等。鋼筋機械連接鋼筋機械連接技術在施工中具有簡單、方便、高效的優(yōu)點。目前，鋼筋機械連接技術已成為建筑工程鋼筋連接技術的主要發(fā)展趨勢。

圖3 大直徑螺紋鋼筋機械連接

圖4 錐螺紋鋼筋機械連接

1.2 濕式連接

濕式連接方式是強連接方式的一種，預制構件被運送到施工現場，在現場通過現澆的連接方式，使得連接部分的強度高。地震通常使梁、柱等結構部件(預置塑性鉸鏈)發(fā)生彈性變形，梁與梁之間的連接不受破壞。該結構在地震作用下分散了梁、柱結構的彈塑性變形所產生的能量，達到了與現澆框架相同或相近的抗震能力。梁的節(jié)點面積滿足要求，裝配式框架設計可參照混凝土結構設計標準。濕式連接主要包括灌漿連接和整體現澆連接[2]。

（1）灌漿套筒連接（圖5）；該連接是指通過在鋼筋中插入金屬套筒以注入高強度、硬化快、微膨脹的水泥膠凝灌漿材料。通過套筒對灌水材料的約束作用，使鋼筋表面和套筒內側之間產生正作用力，鋼筋與鋼筋之間的應力傳遞通過鋼筋粗糙帶肋表面通過該結構產生的正作用力產生摩擦力而實現。[3]注漿套管連接是一種性能優(yōu)良、成本低廉、施工便捷的新型鋼管結構的連接，彌補了傳統(tǒng)鋼結構節(jié)點多方面和領域的不足。但其難度大，如果不能熟練掌握技術，則會導致灌漿失敗[4]。

圖5 灌漿套筒連接

（2）漿錨連接；漿錨連接是在預制構件中預留孔洞，鋼筋之間的應力傳遞通過孔洞內外的間接搭接實現。該技術的關鍵在于孔洞的形成方法，注漿的質量和對搭接鋼筋的約束。目前主要包括約束漿錨搭接和金屬波紋管搭接兩種方式，主要用于剪力墻中豎向分布鋼筋（非主受力鋼筋）的連接。漿錨連接技術以其安全可靠，造價低廉等優(yōu)點，在建筑工程中得到了迅速的應用和發(fā)展。但該技術仍存在搭接長度長，承載能力低等缺點，此類原因造成的連接缺陷會影響構件的抗震性能，且現有施工人員技術水平不成熟，也會造成不必要的連接質量問題[5]。

2 總結

裝配式建筑結構的整體性和受力性能很大程度取決于預制構件的連接形式，本文通過對不同連接形式的的適用性和經濟性進行對比（如表1），總結得出以下結論：濕式連接通過現場澆筑的方式，可以保障連接節(jié)點有良好的延展性和整體性，但施工工藝較繁瑣，工期較長。干式連接的節(jié)點在延展性和抗震性能方面不如濕式連接，但干式連接安裝方便、工序簡單、濕作業(yè)少，可以有效節(jié)省工作時間。

表1 連接節(jié)點適用性分析表

[1] 王傳林.國內外裝配式建筑發(fā)展及連接節(jié)點綜述[J].城市住宅.2019.05.25: 132-135.

[2] 王鳳.預制裝配式梁柱節(jié)點干濕連接方法研究[J].居業(yè).2020-6(2).84-85.

[3] 陳曉磊.裝配式建筑灌漿套筒連接研究及發(fā)展現狀[J].特種結構.2020-8（4）.61-67.

[4] 王紅月.預制裝配式建筑中的套筒灌漿連接技術分析[J].四川建材.2020-8（8）.83-86.

[5] 周金福.預制混凝土結構漿錨連接錨固性能綜述[J].工業(yè)技術創(chuàng)新.2019-6（3）.103-106.

福建江夏學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“裝配式混凝土結構關鍵節(jié)點連接技術研究”（項目編號：S202013763075）。

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