淺析裝配式混凝土建筑節(jié)點連接技術(shù)

【摘要】裝配式混凝土建筑是在工廠預制混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，通過可靠的連接方式在施工現(xiàn)場裝配而成建筑結(jié)構(gòu)，節(jié)點連接問題一直是構(gòu)件預制和施工現(xiàn)場質(zhì)量控制的重點和難點。文中詳述了裝配式混凝土建筑節(jié)點的連接技術(shù)，通過分析論證、總結(jié)，提出了自己對裝配式建筑節(jié)點連接的新思路。

【關(guān)鍵詞】裝配式混凝土建筑；節(jié)點連接種類、現(xiàn)狀；新思路

長期以來，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)具有平面設(shè)計靈活、整體性、抗震性好，技術(shù)成熟、資源豐富、市場廣闊等優(yōu)點受到社會各界的垂青。但是，建筑工業(yè)化進程的推進和建設(shè)節(jié)約型建筑行業(yè)的需求，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的工期長，投入人力資源大，投入周轉(zhuǎn)材料多，質(zhì)量通病多，環(huán)境污染嚴重等問題突顯。與此相反，裝配式混凝土建筑工期短、資源節(jié)約、成本低、環(huán)境污染少等優(yōu)點受到國家層面的重視和關(guān)注。十九大的召開，為裝配式建筑的發(fā)展指明了道路和方向。中央和各省陸續(xù)出臺了裝配式建筑的相關(guān)政策。2017年裝配式木結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)三本建筑技術(shù)標準的頒布實施對裝配式建筑的發(fā)展具有里程碑意義。裝配式建筑分為預制和組裝兩個環(huán)節(jié)。組裝就是節(jié)點連接，所以節(jié)點連接直接關(guān)系裝配式建筑的工程質(zhì)量安全。

1、裝配式混凝土建筑節(jié)點連接種類

（1）裝配式混凝土建筑節(jié)點連接按施工方法分為干連接與濕連接。干連接即為干作業(yè)的施工連接方式，混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝為在工廠完成預制件的制作工作，同時在連接構(gòu)件中植入型鋼等節(jié)點部件，并使節(jié)點部件與構(gòu)件形成統(tǒng)一有機整體，再通過螺栓連接、榫卯連接或焊接連接達到構(gòu)件連接。而鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和節(jié)點部件完全是一個整體，只要節(jié)點連接質(zhì)量控制得好，很容易達到高標準的質(zhì)量要求。濕連接也稱仿現(xiàn)澆連接，它是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件獨有的連接方式，施工工藝為在工廠完成預制件的制作工作，同時預留鋼筋，并保證鋼筋的錨接或各種搭接方式所需的長度，在施工場地吊裝拼接后，在節(jié)點處澆筑水泥砂漿或混凝土進行錨固，達到一種“后澆整體式結(jié)構(gòu)”。

（2）裝配式建筑節(jié)點連接按構(gòu)件種類分為梁柱框架節(jié)點連接（包括柱與柱、柱與梁、梁與梁的連接）、墻板連接（包括梁與板、樓板或墻板、板與板的連接）。

1.1梁柱框架節(jié)點連接

框架節(jié)點連接非常重要，與預制構(gòu)件一樣直接決定建筑的安全，要達到“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節(jié)點，弱桿件”建筑結(jié)構(gòu)要求，使其具有良好的整體性及耗能能力，抗震性能良好。建筑節(jié)點處的承載能力要高于桿件的承載能力，提高建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，增強抗震性能，否則建筑物會因節(jié)點失穩(wěn)而破壞。隨著對裝配式建筑結(jié)構(gòu)的研究，連接方式不斷改進。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中梁柱的連接方式有很多，傳統(tǒng)的連接方式主要有企口連接、螺栓鉚接以及預埋件焊接，新連接方式如后澆整體式連接，鋼筋或預埋件焊接連接、牛腿連接、螺栓連接、預應力拼接、干式剛性企口連接以及不同方式的混合連接等等。

1.1.1梁柱濕連接

濕連接主要有傳統(tǒng)的現(xiàn)澆連接與預應力整澆兩種方式。節(jié)點部位需要現(xiàn)澆技術(shù)支持。我國使用的預制混凝土結(jié)構(gòu)中梁柱普遍采用傳統(tǒng)濕連接（如圖1）。預應力整澆使用了預應力技術(shù)，能改變結(jié)構(gòu)的受力性能，具有更多優(yōu)越性。預應力整澆節(jié)點主要包括全預應力節(jié)點、部分預應力節(jié)點、緩粘結(jié)預應力節(jié)點具有抗震性能較好、裝配化程度較高，施工操作較容易的特點。

1.1.2梁柱干連接

梁柱干連接節(jié)點就是梁柱構(gòu)件以及節(jié)點連接件均在工廠生產(chǎn)，施工現(xiàn)場只需將其裝配即可。干連接主要通過牛腿或者隱藏于梁柱內(nèi)的剪力件將梁柱連為整體，包括牛腿連接、干式剛性企口連接、BCC連接、BSF連接等等。其中牛腿連接需要空間大、不太美觀，多用于廠房。

預制裝配整體式混凝土干連接技術(shù)在西方尤其是美國應用廣泛，但在我國研究還未深入。干式剛性企口連接是一種新型的預制裝配整體式混凝土梁柱節(jié)點連接形式。它是一短臂梁伸出的暗牛腿，為了保護節(jié)點核心區(qū)的受力性能將連接部位移到離開柱邊的一定位置，這樣使設(shè)置預埋鋼板焊接更方便。經(jīng)研究表明，干式剛性企口連接節(jié)點的延性與梁柱現(xiàn)澆節(jié)點的延性相當，其承載能力與現(xiàn)澆梁柱節(jié)點相近或高于現(xiàn)澆節(jié)點。

1.2墻板連接

墻板與墻板之間的連接是通過鋼筋網(wǎng)片或內(nèi)部鋼筋的的機械連接、漿錨、套筒、榫卯、螺栓、焊接連接等連接方式實現(xiàn)。墻板的連接在裝配式建筑的發(fā)展中重視度不夠，比框架節(jié)點連接發(fā)展緩慢，存在問題較多，以致未得到業(yè)界和用戶認可。

工程實踐中，輕質(zhì)墻板采用榫卯、螺栓連接，施工速度快，質(zhì)量好。我認為墻板連接采用榫卯、螺栓連接是一個很好的發(fā)展方向，就像傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑，整體性和抗震性都很好，關(guān)鍵是施工也方便。

墻板板縫的密封采用防水砂漿或混凝土，密封膠之類均不理想，采用植入墻板的鋼板焊接能有效解決這一問題，但必須解決好外露鋼板的防腐問題。

2、節(jié)點連接現(xiàn)狀

2.1裝配式框架、墻板連接

裝配式節(jié)點連接是建筑產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化發(fā)展中必須解決的一個重要問題。梁柱框架節(jié)點直接影響建筑安全，各方重視，所以連接方式多，技術(shù)成熟，節(jié)點較大，連接性能可靠，具有良好的結(jié)構(gòu)性能，基本接近現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點性能。但墻板連接方式少，因施工條件和產(chǎn)品工藝的限制，各方重視程度不夠，接縫滲漏、保溫隔音等功能性問題有待解決。

2.2不同施工工藝的現(xiàn)狀

按施工方法分為濕連接和干連接兩種形式。兩者的區(qū)別在于，濕連接部分還存在現(xiàn)澆，而干連接則完全沒有現(xiàn)澆。前者根據(jù)經(jīng)驗和實踐結(jié)構(gòu)整體性和抗震性更好，后者的工業(yè)化程度高，更節(jié)省勞動力，施工周期短，更節(jié)能環(huán)保。但濕連接節(jié)點核心區(qū)結(jié)構(gòu)連接復雜，施工不便，質(zhì)量控制難度大。干連接相比濕連接性能較差，地震受力時，節(jié)點不能抵抗剪力、彎矩、軸力先行破壞。2006年，北京工業(yè)大學董挺峰領(lǐng)導的裝配式混凝土框架及其抗震性能研究小組，經(jīng)統(tǒng)計分析和模擬實驗得出結(jié)論：裝配式混凝土框架結(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。

3、發(fā)展新思路

（1）20世紀90年代以前裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)，多采用濕連接，但經(jīng)地震實踐檢驗，大多未達到抗震要求，但裝配式鋼結(jié)構(gòu)的整體性、抗震性滿足要求，這就給我們提出了能否將裝配式鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)？構(gòu)件是混凝土結(jié)構(gòu)，連接節(jié)點是鋼結(jié)構(gòu)，連接節(jié)點和構(gòu)件連接在工廠內(nèi)完成，連接節(jié)點之間的連接在施工現(xiàn)場完成。需研究兩個課題：①混凝土構(gòu)件和鋼節(jié)點的連接，即如何將構(gòu)件和節(jié)點融為一體；②節(jié)點之間的連接借鑒裝配式鋼結(jié)構(gòu)的連接，再做一些改進。

（2）大構(gòu)件梁柱框架節(jié)點連接技術(shù)成熟，質(zhì)量得到公認，但墻板連接質(zhì)量不行，嚴重影響裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，使用鋼節(jié)點可以解決這一問題，重點研究鋼節(jié)點的防腐問題。

（3）地震作用下，節(jié)點連接問題突出，地震作用導致的節(jié)點破壞時常發(fā)生。使用地震耗能裝置減少節(jié)點破壞，是裝配式建筑發(fā)展的一個突破點。

結(jié)語：

裝配式建筑是建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。其工期短，耗費勞動力較少，工廠化程度高，節(jié)能環(huán)保等方面的優(yōu)勢，與鋼結(jié)構(gòu)相比造價低，后期運行維護費用低，使他更符合我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和國情。裝配式建筑節(jié)點連接問題多，對節(jié)點連接從材料、設(shè)計、施工工藝、質(zhì)量控制、檢測、工程驗收、回訪問題反饋等進行全面系統(tǒng)的研究和探討是解決節(jié)點連接問題的手段。通過這些手段推動裝配式建筑節(jié)點連接標準體系的完善，促進建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

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作者簡介：

錢志偉，攀枝花市鹽邊縣住房和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)管理局，四川攀枝花。