裝配式剪力墻套筒灌漿和螺栓連接比較分析

文/史盼盼 平煤神馬建工集團有限公司 河南平頂山 467000

近幾年城鄉(xiāng)建設(shè)不斷向著綠色可持續(xù)發(fā)展的道路前進，裝配式建筑也隨著其步伐不斷的發(fā)展，我國現(xiàn)階段裝配式結(jié)構(gòu)中普遍使用的結(jié)構(gòu)是裝配式剪力墻，而且具有很廣的發(fā)展前景，在裝配式剪力墻的組成中豎向接縫以及水平接縫是其重要的部分，對剪力墻的受力性能以及抗震性能有著重要的影響，套筒灌漿和螺栓連接是常見的剪力墻連接方式，在裝配式剪力墻中起著不同的連接作用。

1、裝配式剪力墻概述

裝配式剪力墻在目前我國的建筑企業(yè)中重點推廣的中建筑形式，它屬于一種現(xiàn)場直接裝配的建筑方式，利用預制與半預制板墻之間的連接以及配合現(xiàn)場澆筑操作共同完成的建筑工程的整體。預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在高層的建筑項目中有著重要的地位。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)可有效的解決高層建筑運輸難的問題，而且提升了工程的建設(shè)速度，與社會發(fā)展的需求相符合。這種結(jié)構(gòu)有兩點優(yōu)勢，一是可以將預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中的接縫及節(jié)點很好的組成一個整體。二是，剪力墻的接縫及節(jié)點的施工質(zhì)量得到保證，整個建筑工程的質(zhì)量就能得到很好的控制，而且其承載、抗震的能力以及建筑的安全性都能有所提升[4]。

2、裝配式剪力墻的連接方式分析

2.1 套筒灌漿連接

2.1.1 套筒灌漿連接的概述

套筒灌漿連接是把鋼筋插入在混凝土構(gòu)件內(nèi)的金屬套筒中，然后用水泥漿料進行灌注，使鋼筋穩(wěn)固的連接在一起。套筒灌漿連接施工較為方便，很多發(fā)達國家在建筑中以廣泛應用套筒灌漿連接方式，美國的一位結(jié)構(gòu)工程師最早將套筒灌漿連接方式在38 層的一個旅館建筑中應用，日本對套筒連接技術(shù)的研究是在80年代，通過實驗套筒灌漿連接的可靠性得到了證明，可以在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中使用。

2.1.2 套筒灌漿連接的研究現(xiàn)狀

首先，通過三個螺紋套筒漿錨連接擬靜力以及擬動力試驗證明，將直螺紋套筒漿錨連接方式應用在剪力墻構(gòu)件中，可有效地傳遞應力，從預制剪力墻的抗震性能上研究得出，豎向的鋼筋與連接鋼筋間的接搭與抗震的要求相符合，抗震性能良好，采用鋼筋套筒灌漿連接在地震作用下能夠?qū)崿F(xiàn)強墻肢弱連梁的設(shè)計要求，主要是對水平以及斜裂縫進行破壞，破壞形態(tài)為壓彎破壞，構(gòu)件有較高的承載力。其次，通過沈陽地鐵工程利用鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)應用在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中的實踐證明，鋼筋套筒連接技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益。最后，通過不同的連接方式使用在裝配式剪力墻中進行對比分析得出，墻身裂縫的地方和疏密程度與現(xiàn)澆剪力墻有所不同，不過裂縫的分布情況與和現(xiàn)澆剪力墻相同。同時，通過對現(xiàn)澆和預制剪力墻的擬靜力試驗得出，關(guān)于極限承載力現(xiàn)澆和預制剪力墻是相同的，耗能方面預制剪力墻較低，不過開裂和屈服荷載、極限位移方面現(xiàn)澆剪力墻都較小。

2.1.3 套筒灌漿的連接方式優(yōu)缺點

套筒灌漿連接方式在構(gòu)件工廠預制施工以及現(xiàn)場灌漿拼裝操作上，有效的將施工過程進行了簡化，施工過程中受環(huán)境的影響較小；錨固鋼筋的長度也得到了有效的減少，進而降低了成本。不過這種連接方式也有一些缺點，套筒的直徑比較大，因此，在墻體厚度較薄的預制剪力墻構(gòu)件上套筒灌漿的連接方式不適合；而且套筒造價、加工的難度和精度要求都比較高，這些因素局限了套筒灌漿在工程中的應用范圍。

2.2 螺栓連接

2.2.1 螺栓連接的概述

預制剪力墻螺栓連接通過在上層剪力墻上做預留孔，在下層安裝螺紋桿或是螺紋的鋼筋，連接的時候螺紋鋼筋穿過上層的預留洞口，用螺母固定,預留孔用混凝土澆筑，連接好剪力墻。由于在施工的過程中，現(xiàn)場使用的混凝土的工作比較少，所以會提高施工效率[2]。螺栓連接操作比較方便，整個操作是比較簡單的、理想的連接方式，螺栓連接在施工過程有著較高的要求。螺栓連接在承受反復的壓力負荷時，非常容易出現(xiàn)松動的現(xiàn)象，這樣的時候就需要采取其它的連接方式來進行施工。同時螺栓連接在施工過程中有著很明顯的優(yōu)勢，在剪力墻的連接中，有著很好的發(fā)展趨勢和方向。

2.2.2 螺栓連接的研究現(xiàn)狀

通過預制剪力墻使用預埋螺栓連接方式的試驗分析得出，它是具有鋼骨的預制剪力墻，該墻有著飽滿的滯回曲線，這種曲線會被軸壓和高寬比的數(shù)值所影響，而且該墻耗能也很低，同時該剪力墻的層間位移角與抗震中位移角規(guī)定的限值相同時，該墻結(jié)構(gòu)的極限承載力沒有達到，其構(gòu)件的強度還是可以對外部的荷載進行承擔。其次，通過使用螺栓連接的方式應用在整體式剪力墻的豎向連接上進行低周反復試驗得出，破壞形態(tài)是受彎破壞，抗彎承載力強，其延性較大。同時裝配式混凝土墻板試件中利用螺栓連接，螺栓發(fā)揮了很大的作用，構(gòu)件破壞時，螺栓和鋼板不會嚴重受損；墻板中使用螺栓連接的方式，其耗能性能比較良好，符合設(shè)計要求，不過它的延性不夠高，需要采用別的方式來提升。最后，對裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)進行低周反復加載試驗及有限元研究，研發(fā)裝配式剪力墻全是由螺栓連接的，從試驗結(jié)果得出墻板底部螺栓在墻體破壞過程中承受拉力、剪力主要由側(cè)向連接螺栓承擔；墻體角部螺栓呈現(xiàn)沖切破壞；另外，選取合適的螺栓直徑、孔徑及節(jié)點構(gòu)造可以提高節(jié)點的極限承載力[1]。

2.2.3 螺栓連接的優(yōu)缺點

螺旋的連接現(xiàn)場施工較為方便。連接節(jié)點有著較強抗拉，抗彎，抗剪的特點，在進行裝配式剪力墻連接的時候，抗震性能方面可以得到很大的保證。在選擇螺栓連接的構(gòu)件時，要精確地掌握構(gòu)件的各個尺寸，栓孔必須做到精確的要求。在使用螺栓連接進行連接的過程中，會因為反復的負荷以及周圍環(huán)境的影響，非常容易出現(xiàn)螺栓松動和銹蝕的現(xiàn)象，解決這些現(xiàn)象后，有利于裝配式剪力墻中有效的應用螺栓連接方式。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在連接的過程中是比較重要，在進行水平接縫和豎向接縫為主連接，水平解放是承載著豎向的荷載，承受的是水平的剪力。豎向接縫主要是來確保結(jié)構(gòu)不會變形，和整體的耗能能力，使剪力墻結(jié)構(gòu)之間的一個互相的作用。再進行連接時，一定要使用科學的合理方式來進行連接，來保證裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的整體的安全性，舒適性和耐久性?，F(xiàn)在主要集中研究濕式的連接方法，這種方法在實際的連接過程中比較復雜，對于在連接的節(jié)點的質(zhì)量也無法得到全面的保證。螺栓連接是非常便捷，也可以確保連接的質(zhì)量，濕性的工作作業(yè)相對比較少，在進行研究過程中，螺栓連接也有以下的一些缺點：1.主要研究預制的構(gòu)件，研究整體結(jié)構(gòu)相對就會減少。2.研究各種的組合式結(jié)構(gòu)，通過不同的連接方式來進行組合式的連接預制的構(gòu)件，但是在實際的工作中，還會有一些濕性的作業(yè)。3.在螺栓連接的剪力墻結(jié)構(gòu)，主要研究整體性和抗震性，對于實用性的方面研究相對減少。

3、裝配式剪力墻連接的研究展望

在我國裝配式的剪力墻在接縫連接上主要使用的方式是套筒及漿錨兩種現(xiàn)場澆筑混凝土的連接方式，在接縫連接中這種施工屬于濕連接操作[3]，對于接縫連接處的構(gòu)造裝配式剪力墻有著一定的規(guī)范要求，這就給這兩種連接形式提出了高要求；而且在現(xiàn)場剪力墻接縫施工時，套筒及漿錨連接處對精度要求很高，構(gòu)造也復雜，致使增加了很大的施工難度，所以研究人員需要對這些連接方式的設(shè)計進行改良，優(yōu)化連接形式，使其可靠性得到保障，使施工更簡單化。另外，我國對于干連接的研究并不深入，像螺栓連接、后張無粘結(jié)預應力連接就屬于干連接，使用這種連接方式在裝配式剪力墻上，螺栓連接在裝飾剪力墻結(jié)構(gòu)中有很大的發(fā)展空間。在現(xiàn)階段的研究水平和實際的操作經(jīng)驗上不足，在實際的使用上也相對比較少，螺栓連接裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)對于節(jié)能環(huán)保這一點上有著比較大的優(yōu)勢，在整體的社會發(fā)展中，有著很好的發(fā)展前景。通過不斷地研究和實際的使用，積累著更多的經(jīng)驗，對于螺栓連接在進行裝配式建筑中可以得到廣泛的使用，對于連接裝配式剪力墻的結(jié)構(gòu)，可以很好的達到節(jié)能環(huán)保的作用，更加符合的社會發(fā)展，所以，我國研究人員需要對這種接縫連接的方式加大研究的力度。

我國目前主要研究的是構(gòu)建層面的接縫，特別是在研究接縫連接及構(gòu)造過程中，對破壞形式、抗震性能、承載能力這些接縫方面有較多的研究，并沒有進一步優(yōu)化接縫連接以及構(gòu)造，若想工業(yè)化施工的可靠性以及方便性能夠?qū)崿F(xiàn)，我國還需要對接縫連接的工業(yè)化加強深入的研究。

結(jié)語：

隨著建筑領(lǐng)域中普遍的應用裝配式剪力墻的結(jié)構(gòu)，施工單位對于鋼筋與鋼筋之間連接的質(zhì)量問題需要加強重視，確保連接的質(zhì)量是保證剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過上文對套筒灌漿和螺栓連接各個方面的分析，雖然這兩種連接方式在裝配式剪力墻裝起著很好的連接作用，但還是有一些局限，因此，我國還需要細致的研究鋼筋連接工作的可靠性，深入的優(yōu)化連接質(zhì)量，推動裝配式建筑健康的發(fā)展。