淺談裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵連接技術(shù)

陳然++洪雪峰

摘 要：連接技術(shù)是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為關(guān)鍵的一部分，其技術(shù)發(fā)揮能效將直接影響混凝土質(zhì)量，因此對連接技術(shù)進(jìn)行研究是必不可少的。本文就對領(lǐng)域界常見的連接技術(shù)做出了研究及細(xì)化闡述。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；連接技術(shù)

在早些年間，裝配式建筑興起于各大城市中，但是在發(fā)展后的一段時間內(nèi)，基本就沒有裝配式建筑這一結(jié)構(gòu)形式了，究其根本可以做出如下判斷：目前的澆筑技術(shù)在實際施工過程中具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，在施工環(huán)節(jié)受到的限制性因素較少，并且施工成本較低，而裝配式建筑在一旦在連接部位出現(xiàn)誤差，就會相對出現(xiàn)斷裂問題，在這一因素影響下該建筑的抗震性能也就難以保證。在當(dāng)今社會，建筑形式呈現(xiàn)出了多樣化特點，學(xué)術(shù)界的學(xué)者也針對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)做出了大量研究，研究成果頗豐。

一、鋼筋連接技術(shù)

鋼筋連接技術(shù)是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中最為核心的技術(shù)類型，雖然這一應(yīng)用技術(shù)是通過連接作用滿足施工需求的，但是連接部件卻具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅能夠起到良好的銜接作用，使其內(nèi)力得以傳遞，與此同時其剛度特性也能夠充分體現(xiàn)。在我國以及外國針對鋼筋連接技術(shù)做出了更加多元化的技術(shù)研究，先后也出現(xiàn)了各種各樣的連接形式。由于區(qū)域位置及施工需求之間存在一定差異性，這就使得我國各個地區(qū)所應(yīng)用的主體連接技術(shù)各不相同，通常情況下灌漿套筒連接技術(shù)的應(yīng)用頻率較高，其優(yōu)勢特征也更加趨于明顯。

1.灌漿套筒連接

灌漿套筒連接技術(shù)的連接器是20世紀(jì)美國人研究出來的，其初次應(yīng)用是某個酒店的施工項目中做預(yù)制樁連接，經(jīng)過一段時間的應(yīng)用，該連接器的生產(chǎn)權(quán)被日本的某個公司所買斷并大量生產(chǎn)，在后續(xù)加工中技術(shù)人員也針對此項技術(shù)做出了優(yōu)化調(diào)整及技術(shù)革新，在經(jīng)過幾年的研究之后，連接套筒隨之出現(xiàn)。鋼筋可以由套筒進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，而后再將應(yīng)用材料灌注到套筒內(nèi)就可以達(dá)到連接能效，這一技術(shù)形式也就被稱為全灌漿套筒。由于該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢較為顯著，施工流程也具有簡單化特性，這就為該技術(shù)的量化使用提供了重要基礎(chǔ)。從當(dāng)前形勢來看，該套筒在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用效果都得到了高標(biāo)準(zhǔn)評價，在不同的施工群體中套筒都能在框架結(jié)構(gòu)中采取該連接方式對施工結(jié)構(gòu)做出穩(wěn)固性保障。

灌漿套筒技術(shù)在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)的質(zhì)量，不僅會受施工工藝所影響，各個部件的強(qiáng)度更應(yīng)當(dāng)達(dá)到連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能為后續(xù)施工項目的順利推進(jìn)做出基本保障。在連接鋼筋的過程中應(yīng)當(dāng)應(yīng)用帶肋鋼筋，而套筒生產(chǎn)廠家在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)出的套筒型號及規(guī)格存在一定差異性，這就需要根據(jù)施工需求及套筒參數(shù)進(jìn)行灌漿料的配套性選擇。接頭位置在應(yīng)用環(huán)節(jié)需要承受一定的外力作用，而這時鋼筋與灌漿材料之間就會出現(xiàn)相應(yīng)應(yīng)力，各個應(yīng)力之間是存在等量差的，為了確保應(yīng)力達(dá)到平衡點，就需要實現(xiàn)應(yīng)力之間的有效傳遞。

多家單位對灌漿套筒接頭進(jìn)行了型式檢驗，包括強(qiáng)度檢驗和變形檢驗等，檢測結(jié)果均為套筒外鋼筋拉斷破壞，符合機(jī)械連接 Ⅰ 級接頭的性能要求。雖然灌漿套筒接頭的實驗室檢驗合格，但是現(xiàn)場灌漿施工質(zhì)量影響接頭最終的連接性能，相關(guān)文獻(xiàn)中提到該接頭有鋼筋被拔出、灌漿料劈裂等破壞模式，因此套筒灌漿施工應(yīng)由專業(yè)的施工人員完成。《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》從設(shè)計、檢測、施工、驗收等多方面對套筒灌漿連接提出技術(shù)要求，各相關(guān)單位均應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程中的要求實施操作。

2.漿錨搭接

漿錨搭接是指被連接鋼筋插入預(yù)制墻板底部的預(yù)留洞，通過高壓注漿實現(xiàn)鋼筋搭接，分為約束漿錨搭接和漿錨間接搭接。漿錨間接搭接是引進(jìn)的澳大利亞預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系所用的縱筋連接技術(shù)，裝配式規(guī)程規(guī)定采用漿錨搭接時，應(yīng)進(jìn)行力學(xué)性能及適用性的試驗驗證，鑒于我國對漿錨搭接尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在獲得廠家提供的成套檢驗報告且通過專家論證后方可使用。

二、接合部位連接技術(shù)

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)采用“等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)”的設(shè)計理念，預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土接合部位的連接對結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。節(jié)點設(shè)計既要充分考慮預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、施工的方便，同時必須采用合適的連接技術(shù)來保證接合部位有效的應(yīng)力傳遞。

預(yù)制混凝土構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土的接合部位主要是剪應(yīng)力傳遞或者剪應(yīng)力和壓應(yīng)力的組合傳遞，應(yīng)力傳遞主要依靠以下幾方面：接觸面壓應(yīng)力傳遞、剪切摩擦、設(shè)置抗剪鍵、銷筋作用。如下圖所示，壓應(yīng)力σ與剪切應(yīng)力τ組合產(chǎn)生圖中的破壞曲面，在破壞曲面的極限范圍內(nèi)，結(jié)合面處混凝土的性能與整體澆筑的混凝土相同，這種作用即為接觸面壓應(yīng)力傳遞，此時的極限狀態(tài)為：τ=μσ，式中μ為摩擦系數(shù)，數(shù)值取決于結(jié)合面的粗糙度。裝配式規(guī)程規(guī)定預(yù)制構(gòu)件與后澆混凝土的結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗糙面，可采用化學(xué)處理、拉毛等方法制作粗糙面?；瘜W(xué)處理是指在模具表面涂抹化學(xué)藥劑，澆筑完混凝土拆除模具后用水沖洗接觸藥劑表面，預(yù)制構(gòu)件露出骨料形成粗糙面的技術(shù)。

接合部位處有正交鋼筋，邊界面應(yīng)力傳遞為剪切摩擦，邊界面的錯位變形會產(chǎn)生相應(yīng)的裂口，在邊界面的正交鋼筋會產(chǎn)生拉力，當(dāng)不能確保邊界面鋼筋具有足夠的粘結(jié)力時，邊界面的剪力傳遞不能依靠剪切摩擦，而靠鋼筋本身錯位變形引起的銷筋作用來完成。為防止混凝土保護(hù)層剝離或劈裂破壞，箍筋在靠近邊界面處應(yīng)加密，且應(yīng)采用 135°彎鉤箍住縱筋。

三、三明治墻板連接技術(shù)

預(yù)制夾芯保溫外墻板（俗稱“三明治墻板”），兼具圍護(hù)、保溫、防水、防火等功能，在歐洲、美國、日本等地廣泛應(yīng)用，是裝配式規(guī)程中推薦使用的外墻板。非組合式是指兩層墻板各自承擔(dān)水平荷載，外葉墻通過柔性連接件懸掛在內(nèi)葉墻上，豎向荷載全部由內(nèi)葉墻承擔(dān)，整個截面內(nèi)不滿足平截面假定；組合式是指兩層墻板作為整體共同受力，中間剛性連接件能夠傳遞內(nèi)、外葉墻由彎曲產(chǎn)生的剪力，截面滿足平截面假定。我國對組合式墻板還缺乏研究和工程實踐，根據(jù)美國的經(jīng)驗，組合式墻板很容易產(chǎn)生裂縫，裝配式規(guī)程建議采用非組合式墻板。

從受力機(jī)理來看，連接件對保證三明治墻板的結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要，連接件分為剛性連接件和柔性連接件兩類。剛性連接件用于組合式墻板，有桁架式、桶狀、板狀等類型，以哈芬公司的金屬連接件為代表，國內(nèi)組合式墻板的應(yīng)用較少，該種連接件不做過多介紹。柔性連接件用于非組合式墻板，有棒式、針式等類型，以美國采用高強(qiáng)度玻璃纖維制作的Thermomass 保溫連接件為代表，1980 年美國一棟公寓（9 層，框架結(jié)構(gòu)）第一次使用該連接件，此后 30多年，采用該連接件的夾芯墻板已超過 2 億 m 2，美國 AC320 標(biāo)準(zhǔn)《錨固于混凝土中的纖維加固復(fù)合拉結(jié)件驗收標(biāo)準(zhǔn)》對連接件的各項性能有明確的規(guī)定，而中國標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)制保溫墻體用連接件》尚未頒布實施，建議目前采用的連接件符合美國 AC320 標(biāo)準(zhǔn)的要求。

參考文獻(xiàn)：

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