淺析裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)

許景秘， 白 蓉, 馬海彬

(1. 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院， 安徽淮南 232001; 2.中國建筑第四工程局有限公司, 廣東廣州 510665)

淺析裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)

許景秘1， 白 蓉2, 馬海彬1

(1. 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院， 安徽淮南 232001; 2.中國建筑第四工程局有限公司, 廣東廣州 510665)

裝配式建筑是用預(yù)制混凝土的構(gòu)件通過可靠的連接方式在施工現(xiàn)場裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)連接問題一直是其熱點(diǎn)乃至核心所在。隨著住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展以及節(jié)能減排的號召，裝配式建筑在未來定會(huì)迅速發(fā)展。文中詳述了裝配式建筑梁、柱、墻板節(jié)點(diǎn)處理方法以及發(fā)展現(xiàn)狀，并綜合國內(nèi)外現(xiàn)狀加以總結(jié)與展望。

裝配式建筑； 框架節(jié)點(diǎn)； 墻板； 連接； 展望

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)由于平面設(shè)計(jì)多樣、整體性、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)使得其在工程建設(shè)中備受青睞。但是，隨著建筑工業(yè)化的進(jìn)程逐漸加快，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的弊端亦日益顯著，諸如施工周期長、耗費(fèi)大量人力物力、施工質(zhì)量易受外界影響、質(zhì)量通病多、環(huán)境污染嚴(yán)重等。相反，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相比較而言，裝配式建筑則由于施工周期短、節(jié)約資源、節(jié)約成本、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，會(huì)大力刺激建筑工業(yè)化的轉(zhuǎn)型與調(diào)整。2017年伊始，國內(nèi)很多省份從發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、政策支持與保障措施等方面都對本省市的裝配式建筑的發(fā)展做了詳細(xì)的規(guī)劃。以河北省為例，即力爭在10年左右時(shí)間，使得全省裝配式建筑面積比例達(dá)到30 %以上。裝配式建筑可謂是前途一片光明。但是，與國際上其他國家相比，我國的裝配式建筑由于發(fā)展起步晚，技術(shù)不成熟等原因使其躊躇不前，困難重重。

裝配式建筑運(yùn)用工業(yè)化的生產(chǎn)模式，首先在工廠預(yù)制生產(chǎn)單個(gè)構(gòu)建，繼而運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行一系列的組裝工作，使其成為一個(gè)整體。在組裝過程中，節(jié)點(diǎn)連接處理主要分為框架節(jié)點(diǎn)連接與墻板節(jié)點(diǎn)連接，其二者的連接部位，是整個(gè)建筑框架的薄弱環(huán)節(jié)，連接性能的好壞直接關(guān)乎整個(gè)建筑工程是否有良好的抗震性能，能否在地震中屹立不倒，直接關(guān)乎建筑的使用壽命以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，節(jié)點(diǎn)連接問題直接影響著裝配式建筑的發(fā)展進(jìn)程，具有十分重要的意義。

1 裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接

裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接主要分為梁柱框架節(jié)點(diǎn)連接與墻板連接。而就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，此二者的節(jié)點(diǎn)連接方式主要?dú)w為干連接與濕連接兩種連接方法。干連接即為干作業(yè)的施工連接方式，其施工順序?yàn)椋菏紫仍诠S完成預(yù)制構(gòu)件的制作工作，并同時(shí)在連接構(gòu)件中植入鋼板等部件，繼而通過螺栓連接或者焊接連接達(dá)到構(gòu)件連接目的。濕連接即濕作業(yè)的施工連接方式，亦稱仿現(xiàn)澆連接，這種連接方式的主要做法為：首先在工廠完成預(yù)制構(gòu)件的制作工作，繼而運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行一系列的吊裝，最后在節(jié)點(diǎn)澆筑混凝土或水泥砂漿進(jìn)行錨固，達(dá)到一種“后澆整體式結(jié)構(gòu)”。

1.1 梁柱框架節(jié)點(diǎn)連接

框架節(jié)點(diǎn)的處理異常重要，安全良好的建筑要保證“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”，具有良好的整體性及耗能能力，抗震性能良好?！皬?qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”即著重強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)連接的重要性，使塑性鉸出現(xiàn)在梁端，這亦要求建筑節(jié)點(diǎn)處的承載能力要強(qiáng)于桿件的承載力，進(jìn)而提高建筑結(jié)構(gòu)變形能力，增強(qiáng)抗震性能，否則整個(gè)建筑物會(huì)在一系列作用下會(huì)發(fā)生節(jié)點(diǎn)失穩(wěn)破壞，節(jié)點(diǎn)失穩(wěn)破壞無異于框架的整體失效。就目前發(fā)展而言，裝配式建筑梁柱框架節(jié)點(diǎn)的連接方法多樣，按照干連接方法主要有：機(jī)械套筒連接、牛腿連接、焊接連接、螺栓連接、榫式連接等；按照濕連接方法分類主要有：漿錨連接、普通現(xiàn)澆連接、普通后澆整體式連接、灌漿拼裝、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的整澆連接等。

1.2 墻板連接

預(yù)制混凝土墻板較現(xiàn)場施工的墻而言具有較好的整體性與剛性，但是，墻板的連接在裝配式建筑發(fā)展中的研究不夠深入，較框架節(jié)點(diǎn)連接發(fā)展緩慢，存在問題較多。墻板的連接主要涉及到墻板與墻板、墻板與主體結(jié)構(gòu)連接，墻板與樓板的連接問題。外墻與主體結(jié)構(gòu)的連接主要有焊接連接、混凝土連接與螺栓連接。而墻板與墻板之間的連接則主要借助于鋼筋網(wǎng)片進(jìn)而進(jìn)行現(xiàn)澆澆筑連接。至于預(yù)制剪力墻的連接，則是通過對剪力墻內(nèi)部鋼筋進(jìn)行機(jī)械連接、漿錨、套筒連接等連接方式實(shí)現(xiàn)。

但是，墻板的連接應(yīng)更加符合建筑產(chǎn)業(yè)化需求，更加方便、快捷、安全。因此，個(gè)人提出“軌道式鍵槽墻板”這一模型概念，此種墻板主要是在梁、柱上預(yù)制有軌道，并在軌道合適位置設(shè)置橫向鍵槽，以牢固連接墻板。此外，墻板亦設(shè)有與軌道類似軌道配套裝置。此種墻板施工步驟主要如下，首先吊裝本層梁柱并進(jìn)行拼接，進(jìn)而吊裝墻板構(gòu)建，將墻板插入柱上軌道由上而下安裝，最終插入鍵槽連接，并用水泥砂漿或是其他材料進(jìn)行密封處理。

2 節(jié)點(diǎn)連接現(xiàn)狀

2.1 框架、墻板連接

裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接問題順應(yīng)并推動(dòng)著建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。就具體節(jié)點(diǎn)連接而言，梁柱框架節(jié)點(diǎn)的連接方式較多，并且其連接性能優(yōu)異，符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，強(qiáng)錨固”性能要求，具有良好的抗震性能，基本接近與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)性能。但是，墻板連接則相差甚遠(yuǎn)，研究略少。因產(chǎn)品的工藝與施工條件限制，墻板連接存在著接縫滲漏、保溫隔音性能差等諸多問題。

2.2 施工工藝異同

按照施工工藝，裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接主要為干連接與濕連接，但是，就目前而言，二者連接性能差異較大。濕連接的節(jié)點(diǎn)具有良好的抗震性能，基本接近現(xiàn)澆混凝土節(jié)點(diǎn)性能，安全可靠。但是，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)結(jié)構(gòu)連接復(fù)雜，不符合節(jié)能環(huán)保以及住宅產(chǎn)業(yè)化大趨勢，且濕連接施工不便，難以保證框架節(jié)點(diǎn)的工程質(zhì)量。干連接相比較濕連接性能較差，在地震發(fā)生時(shí)會(huì)因延性、恢復(fù)力等方面問題，發(fā)生破壞事件。但早在2006年，北京工業(yè)大學(xué)的董挺峰等人在“裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)及其抗震性能研究”一文中，明確得出了“干”連接的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,并可用于抗震設(shè)防區(qū)的結(jié)論。此外，干連接法施工方便、快捷，更加符合住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需要，有待進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

3 展望

(1)裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接大多青睞于濕連接，但是干連接方便快捷，順應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢，應(yīng)對于干連接施工的節(jié)點(diǎn)性能進(jìn)行全方位的研究，推廣應(yīng)用。

(2)梁柱框架節(jié)點(diǎn)連接研究較為成熟，但墻板連接方式單一，連接性能不佳。墻板的連接方式問題則束縛了裝配式建筑的發(fā)展。

(3)受地震作用影響，節(jié)點(diǎn)連接問題異常突出。因地震作用而導(dǎo)致的裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接處破壞現(xiàn)象屢見不鮮。參考國內(nèi)外裝配式建筑具體做法，良好的建筑耗能裝置能有效的減弱地震作用對于裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接的破壞影響，因此，建筑耗能裝置應(yīng)廣泛應(yīng)用于裝配式建筑各個(gè)方面。

(4)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑節(jié)點(diǎn)連接更符合建筑發(fā)展趨勢，應(yīng)加大裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣，并形成相應(yīng)的裝配式建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。

4 結(jié)束語

裝配式建筑是建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需要。其因施工周期短、節(jié)約成本、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，必將在未來建筑業(yè)中占據(jù)舉足輕重的地位。但是，我國對于裝配式建筑的研究起步較晚，技術(shù)不成熟。裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接存在諸多問題，日后更應(yīng)對墻板連接問題的研究予以傾斜，并對于不同的施工工藝進(jìn)行詳盡的探討。此外，裝配式建筑隔震減震技術(shù)的研究與應(yīng)用勢必對于節(jié)點(diǎn)連接問題百利而無一害，驅(qū)動(dòng)裝配式建筑的進(jìn)一步發(fā)展。節(jié)點(diǎn)連接尚需形成完整的體系標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而促進(jìn)推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

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TU359

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[定稿日期]2017-04-16

許景秘(1991～)，男，碩士，研究方向?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)與管理。