預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點干濕連接方法研究

1、    預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點干濕連接方法研究    王鳳 張敏 陳潔儀 連榕摘 要：本文分析不同梁柱連接形式在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)中的適用性以及應(yīng)用方式推薦，通過干式連接和濕式連接不同節(jié)點類型的特征描述，指出現(xiàn)有研究未涉及到的研究內(nèi)容，以期為裝配式梁柱節(jié)點施工提出建議。關(guān)鍵詞：裝配式建筑;連接方式;梁柱節(jié)點：2095-4085（2020）06-0084-021 引言在我國的建筑行業(yè)中大多建筑采用的是現(xiàn)澆模式，存在工業(yè)化程度低、生產(chǎn)效率低、建筑質(zhì)量不穩(wěn)定、建筑材料損耗量大、建筑垃圾量大等問題，與國家的節(jié)能、環(huán)保政策不匹配。預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)作為一種

2、符合建筑工業(yè)化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)形式是目前國內(nèi)外建筑行業(yè)發(fā)展的新型建筑模式，具有優(yōu)越的經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益和良好的結(jié)構(gòu)性能，日益得到廣泛應(yīng)用。但由于裝配式建筑主要結(jié)構(gòu)依托于梁柱節(jié)點的連接強度，故梁柱節(jié)點的連接始終制約著裝配式建筑能否廣泛應(yīng)用。所以，分析預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點連接性能，進行深入的理論和試驗研究，就顯得尤為重要。根據(jù)施工方法，梁柱節(jié)點的連接方式可分為濕式連接和干式連接1 。本文將對梁柱節(jié)點不同的連接方式進行闡述并對比分析其性能。2 梁柱節(jié)點連接方式2.1 濕式連接所謂的濕式連接是一種強連接方式，將預(yù)制構(gòu)件運至施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場通過現(xiàn)澆模式連接成整體，其連接部位強度較高。在地震

3、作用下，彈性變形一般出現(xiàn)在梁、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件（預(yù)先設(shè)定的塑性鉸）上，梁柱連接部位不發(fā)生破壞。這種結(jié)構(gòu)在地震作用下依靠梁、柱構(gòu)件的彈塑性變形耗能，從而達到與現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)相同或相近的抗震能力。只要梁柱節(jié)點區(qū)構(gòu)造滿足要求，連接預(yù)制裝配式框架的設(shè)計可以按照現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計準(zhǔn)則進行。濕連接節(jié)點類型主要包括灌漿連接和整體現(xiàn)澆連接。（1）灌漿連接 把梁柱中受力的鋼筋節(jié)點放置在同一個套筒中，再通過灌注漿料將套筒充分填充，這種連接主要是通過灌注的高強度漿料來傳遞力。套筒灌漿連接在裝配式施工中更有利于垂直構(gòu)件的連接。因柱預(yù)制構(gòu)件連接施工要考慮力最大化傳遞等問題，若采用焊接等連接方式通常需要先考慮施工現(xiàn)

4、場操作空間等問題來保證施工質(zhì)量，這樣必然要投入更多的資源，相對于其他連接方式套筒灌漿連接施工更方便且又能保證柱承載力的傳遞。套筒灌漿連接既能保證豎向構(gòu)件的有效連接又能相對減少裝配式構(gòu)件節(jié)點使用焊接連接從而減少焊接縫，提高構(gòu)件的整體承載力。（2）整體現(xiàn)澆連接 是指受力鋼筋通過先張法或后張法等施工工藝施工的預(yù)制構(gòu)件運至施工現(xiàn)場再通過整體澆筑而成的連接方式。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑最大優(yōu)點在于建筑結(jié)構(gòu)的整體性好，將預(yù)制構(gòu)件運至施工現(xiàn)場再整體澆筑連接既能在一定程度上提高梁柱節(jié)點的剛度及強度，又能節(jié)約施工成本。但該連接方式也存在一定的局限性，如現(xiàn)澆連接對于預(yù)制構(gòu)件預(yù)留鋼筋的長度、現(xiàn)澆水泥的強度等有較高的

5、要求，需要前期經(jīng)過大量的實驗才能較準(zhǔn)確的得出結(jié)論。濕式連接是目前裝配式建筑施工選擇較多的連接方式。其優(yōu)點在于能較大的提高裝配式建筑的整體性，從而保證建筑的承載力能有效傳遞。2.2 干式連接所謂的干式連接是一種延性連接方式，是指通過預(yù)應(yīng)力筋、高強螺栓等連接方式所形成的連接部位抗彎能力設(shè)計成比預(yù)制構(gòu)件低的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)在地震作用下的耗能不是來自于預(yù)制構(gòu)件的彈塑性變形，而是主要通過附屬耗能組件（如上下翼緣摩擦件、耗能鋼筋、屈服角鋼、防屈服鋼板、等）提供結(jié)構(gòu)的耗能能力，彈塑性變形集中在連接區(qū)域，其他部分保持彈性，預(yù)制梁柱構(gòu)件輕微破壞。通過優(yōu)化梁柱節(jié)點的構(gòu)造，延性接頭可以設(shè)計成可

6、替換型，震后的結(jié)構(gòu)修復(fù)更為經(jīng)濟、方便。但存在延性連接節(jié)點剛度小于強連接節(jié)點剛度，使得延性連接預(yù)制裝配式框架側(cè)向剛度遠小于強連接預(yù)制裝配式框架側(cè)向剛度，在風(fēng)荷載及地震作用下結(jié)構(gòu)整體側(cè)移較大，易產(chǎn)生較大的附加彎矩，所以延性連接預(yù)制裝配式框架不能按現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計準(zhǔn)則進行設(shè)計。其連接形式主要有高強度螺栓連接和焊接連接兩種。（1）高強度螺栓連接 是指在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時就預(yù)留好螺栓孔洞及后期需要安裝的孔洞，最后在現(xiàn)場采用高強度螺栓將梁柱節(jié)點連接。該連接方式現(xiàn)場施工相對簡單便捷，但也存在不足之處。第一，這種連接方式對于現(xiàn)場施工人員的操作水平具有較高的要求，且施工人員要精準(zhǔn)把握好螺栓連接時的精度

7、，否則容易損壞螺栓。第二，高強度螺栓連接主要依托連接處的螺栓，這樣就導(dǎo)致了螺栓在工廠制作時一定要按設(shè)計圖精準(zhǔn)制作且在螺栓運至施工現(xiàn)場及在現(xiàn)場保存這整個過程都不能損壞螺紋，還要保證螺栓不能受污染，否則就需要返廠維修或者更換螺栓，這將大大提高施工成本及消耗資源、拉長施工周期。（2）焊接連接 是指預(yù)制構(gòu)件中需要連接的節(jié)點預(yù)埋件通過焊接的方式連接而成。同螺栓連接一樣，焊接連接方式無需在現(xiàn)場進行濕作業(yè)操作，在焊接結(jié)束后也不需要進行養(yǎng)護從而達到構(gòu)件連接強度的節(jié)點連接方式，這種連接方式相對于濕式連接更可以縮短工期，同時也能避免螺栓連接所帶來運輸和保存螺栓而產(chǎn)生的問題，這樣也降低了施工成本。但是焊接

8、節(jié)點的連接方式也存在致命的缺點。第一，焊接連接保證連接材料的強度，否則容易產(chǎn)生構(gòu)件還未破壞焊接材料先破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)的現(xiàn)象。第二，焊接連接的節(jié)點呈現(xiàn)出脆性破壞的特征，因焊接材料沒有塑性特征，當(dāng)構(gòu)件承載力達到上限值時會發(fā)生脆性破壞。這種建筑物如果遭遇地震，因為抗震能力較差，所以會發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重會引起建筑物垮塌24 。3 梁柱節(jié)點連接性能分析預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點連接方式性能分析，如表1所示。分析表1可得出，預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點連接方式中濕式連接更能提高裝配式建筑的整體性及強度。相對于濕式連接，干式連接方式在延展性和整體性會相對較差。而如果對比施工現(xiàn)場所采用的工藝及施工成本和工期方面

9、，干式連接則更具有優(yōu)勢。因為套筒灌漿連接和整體現(xiàn)澆連接都屬于裝配式建筑中的濕式連接，現(xiàn)場施工工藝復(fù)雜，在施工結(jié)束后還需要花費工期去養(yǎng)護。高強度螺栓連接和焊接連接等幾種干式梁柱節(jié)點連接方式因不需要現(xiàn)場進行濕作業(yè)操作，只需在現(xiàn)場進行簡單的安裝等工序即能完成施工，在一定程度上縮短了工期。4 結(jié) 語本文通過對預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點干濕連接性能分析，最后得出以下結(jié)論。（1）濕式連接保存了傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑模式的現(xiàn)場澆筑，在一定程度上提高了預(yù)制裝配式建筑的整體性。但因濕式連接必須通過現(xiàn)場澆筑來連接整體，且施工工藝相對復(fù)雜，且混凝土需要養(yǎng)護導(dǎo)致工期延長。（2）干式連接相對濕式連接施工工藝簡單，一定程度可縮短工期且節(jié)約成本，但該連接方式延展性和抗震性較差。每一種連接方式有其優(yōu)點和缺點，故在裝配式建筑施工中應(yīng)綜合考慮工程項目的現(xiàn)場施工條件等情況選擇合適的連接方法，或選擇多種連接方式相結(jié)合進行現(xiàn)場施工，這樣能互相彌補各自連接方式的缺點，且能最大程度發(fā)揮各種連接方式的優(yōu)點，從而提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)的整體性。參考文獻：1王鳳，劉煥玉，華麗英.鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)的研究和應(yīng)用j.福建建筑，2018，（01）