預制混凝土構件間鋼筋連接技術的發(fā)展與應用

摘 要：在裝配式建筑中，預制構件間的鋼筋連接是有效連接各種構件、確保結構體整體性能的關鍵，其連接質量直接影響建筑物的結構承載力。綜合國內外的相關資料，綜述了國內外預制構件間連接技術的研究進展及應用，包括套筒連接、約束漿錨連接等技術的形式、特點，并提出了今后有待進一步研究的問題。

關鍵詞：裝配式；預制混凝土構件；鋼筋連接技術

中圖分類號：TU755.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）11-0198-02

在裝配式建筑中，預制構件的接合部是有效連接各種構件、確保結構體整體性能的主要部位，其質量直接影響建筑物的結構承載力。而其中最重要的就是構件間鋼筋的連接。國外裝配式發(fā)展較早，相關技術已相對成熟，國內在近幾年在這方面也做了大量的工作，并取得了較多的研究和工程應用成果，以下對這些研究成果進行綜述。

1 套筒連接

日本住宅產業(yè)化已形成一定規(guī)模，裝配式施工工法在其國內占有一定比重，其廣泛應用套筒連接技術。該技術是將連接鋼筋插入帶有凹凸槽的高強套筒內，然后注入高強灌漿料，硬化后將鋼筋和套筒牢固結合在一起形成整體，通過套筒內側的凹凸槽和變形鋼筋的凹凸紋之間的灌漿料來傳力[1]。經過不斷的研究和改進，這項技術已日趨成熟（見圖1

灌漿式套筒連接時的注意事項：必須確保套筒內結合用鋼筋具有足夠的錨固長度；確保套筒內填充的灌漿料的抗壓強度大于質量管理上要求的強度，還要保證灌漿料的灌注質量；將接合用鋼筋的中心錯位和傾斜控制在不影響接頭部位性能的范圍之內[2]。

錢稼茹等[3]對采用日式套筒進行豎向筋連接的預制剪力墻構件與現(xiàn)澆剪力墻構件進行擬靜力試驗對比分析。結果表明：套筒連接能夠有效傳遞豎向鋼筋的應力，預制墻試件的破壞形態(tài)與現(xiàn)澆墻試件的破壞形態(tài)相同。

國內的北京建茂建筑設備有限公司也進行了相關產品的研發(fā)，且在北京市公安局半步橋、沈陽萬科春河里等項目有實際工程應用。所制套筒采用優(yōu)質結構鋼，一端加工配制內螺紋（見圖2a），與加工好外螺紋的鋼筋連接。另一端為空腔（見圖2b），通過灌注專用高強無收縮灌漿料與螺紋鋼筋連接，是傳統(tǒng)的水泥灌漿連接和當前直螺紋連接的復合形式[4]。適用于剪力墻、框架柱等豎向鋼筋的連接。

此外擠壓套筒也常用于裝配式結構預制構件間的鋼筋連接中。該種方法是用特制的套筒套在二根鋼筋的接頭處，用液壓機進行壓制，形成刻痕，利用刻痕的機械咬合力來傳力的一種連接方式[5]。這種連接方法施工快捷，經濟可靠，在萬科試驗樓中有所應用，如圖3所示。

2 漿錨搭接連接

哈爾濱工業(yè)大學的姜洪斌[6]提出了約束漿錨鋼筋搭接連方法，如圖4所示，該方法是在預制混凝土構件預埋鋼筋下端，預留有內壁為波紋狀或螺旋狀等粗糙表面的孔洞，代替造價較高的鋼制套筒。其鋼筋連接操作簡單，經濟性較好，并通過108個試件的搭接試驗，得到了插入式預留孔灌漿的鋼筋搭接連接的破壞模式及各因素的影響規(guī)律，建議搭接長度可以減短為錨固長度。并經進一步的試驗研究與理論分析，以螺旋箍筋作為搭接約束的縱筋連接，其搭接試件的破壞狀態(tài)有明顯的改善，不會發(fā)生縱向劈裂破壞，其縱筋的搭接長度將大大減小。

東南大學的陳云鋼[7]等人采用2個裝配式和1個現(xiàn)澆的足尺試件，對裝配式剪力墻水平拼縫鋼筋漿錨搭接連接的抗震性能進行了試驗研究。預制內墻水平拼縫的鋼筋漿錨搭接連接構造，如圖5所示。試驗結果表明：對于破壞形態(tài)，裝配式混凝土剪力墻內墻試件與現(xiàn)澆試件基本相同，耗能能力接近。

3 鋼筋搭接連接

預制剪力墻構件間的水平連接筋多采用現(xiàn)場附加環(huán)形筋搭接，并在環(huán)形筋內側配置豎向鋼筋，形成暗柱的形式進行連接，如圖6、圖7所示，分別為常用的一型和T型墻體中部豎向現(xiàn)澆帶水平筋連接。

東南大學的劉家彬等人[8]對裝配式混凝土剪力墻水平拼縫U型閉合筋連接抗震性能進行了試驗研究，連接方式如圖8所示。試驗結果表明：對于破壞形態(tài)，U型閉合筋連接試件與現(xiàn)澆試件基本相同；耗能能力接近，滿足延性要求；裝配式混凝土剪力墻結構水平拼縫采用合理構造可以達到與現(xiàn)澆結構相當?shù)某休d能力、延性以及抗震耗能能力。

4 焊接連接

預制裝配式混凝土結構中，鋼筋的焊接連接用多用于框架梁等水平結構構件，但進行質量管理時很難確認這種方法的可靠性，很大程度上依賴實際施工時的焊接技術人員的技術水平和認真程度。

日本對裝配式構件焊接的管理相當嚴格，要求施工人員必須是通過JIS及WES規(guī)定的技術認定考試人員。國內采用焊接連接時，應深入研究鋼筋焊接質量的檢測技術、設備和方法，還應進一步研究大直徑鋼筋的焊接技術[9]。

5 有待進一步研究的問題

經過國內的大力倡導及大量科研機構、企事業(yè)單位的不斷參與，裝配式的發(fā)展已取得了可喜的進步和大量的成果，但仍面臨著以下幾個問題需進一步的研究探討：目前，國內的鋼筋連接方式主要集中在“濕連接”，灌漿料或混凝土需要一定時間達到規(guī)定強度后才能進行下一步工序，影響施工速度。“干連接”方式相比而言施工簡單迅速、受力可靠，而國內相關研究及應用較少。由于國外裝配式技術已相對成熟，相關產品、技術大部分已申請專利，完全進口成本太高，且并不一定能適用國內的工程實際。如何打開技術壁壘，形成具有自主知識產權的、適用于國內工程實際的產品和技術，降低裝配式的成本，是未來一段時間我們依然要面對的重要問題。

參考文獻

[1] 張海順.插入式預留孔灌漿鋼筋錨固搭接試驗研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2009.

[2] 朱邦范，社團法人預制建筑協(xié)會.預制建筑總論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 錢稼茹，彭媛媛，張景明，等.豎向鋼筋套筒漿錨連接的預制剪力墻抗震性能試驗[J].建筑結構，2011，41（2）：1-6.

[4] 錢冠龍.PC構件用水泥灌漿直螺紋鋼筋接頭[J].住宅產業(yè)，2011（06）：62-63.

[5] JGJ107-2010.鋼筋機械連接技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2010.

[6] 姜洪斌.預制混凝土剪力墻結構技術的研究與應用[J].住宅產業(yè)，2011：33-36.

[7] 陳云鋼，劉家彬，郭正興，等.裝配式剪力墻水平拼縫鋼筋漿錨搭接抗震性能試驗[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2013，45（6）：83-89.

[8] 劉家彬，陳云鋼，郭正興，等.裝配式混凝土剪力墻水平拼縫U型閉合筋連接抗震性能試驗研究[J].東南大學學報，2013，43（3）：565-570.

[9] 黃小坤，田春雨.預制裝配式混凝土結構研究[J].住宅產業(yè)，2013：28-32.

基金項目：十二五國家科技支撐計劃項目（項目編號：2011BAJ10B04）

作者簡介：孫長征（1957-），男，教授級高級工程師，設計研究院院長，主要從事結構設計與補強、抗震加固與評估的研究。