裝配式結構預制主次梁現(xiàn)澆節(jié)點設計研究

李鵬

（廣州越秀城開房地產(chǎn)開發(fā)有限公司）

1 研究背景

裝配式混凝土建筑是指混凝土構件由預制構件廠澆筑生產(chǎn)，養(yǎng)護至達到構件設計強度后運送至施工現(xiàn)場，吊裝后通過特定的連接方式將預制混凝土構件連接為整體的建筑[1]。相比于傳統(tǒng)混凝土建筑，裝配式建筑現(xiàn)場濕作業(yè)大幅減少，具有綠色、環(huán)保、施工效率高、施工工期短等特點[2]。在我國人口老齡化，人口紅利減少的當下，裝配式建筑非常適合我國建筑行業(yè)的發(fā)展。因此，各地區(qū)相繼發(fā)布了政策文件大力推動裝配式發(fā)展，同時建筑行業(yè)也發(fā)布了裝配式相關的規(guī)范和圖集[3-4]，指導裝配式混凝土建筑生產(chǎn)。

隨著裝配率的提高，預制梁大量應用于裝配式混凝土建筑中。預制梁的應用必然需要考慮到預制主次梁節(jié)點的連接問題，因此，裝配式的規(guī)范和圖集對預制主次梁現(xiàn)澆節(jié)點的連接提出了幾種方案。本文對規(guī)范和圖集的幾種預制主次梁現(xiàn)澆節(jié)點的連接方式進行探討，評價每種方式的優(yōu)劣性。

2 預制主次梁現(xiàn)澆節(jié)點連接方式的分類

節(jié)點連接方式是裝配式混凝土結構設計、生產(chǎn)與施工的關鍵問題。在實際工程中，預制主次梁的連接技術和方式有許多種，對于主次梁節(jié)點現(xiàn)澆錨固連接的做法，現(xiàn)行指導規(guī)范及圖集為了滿足結構構造要求，主要采用主梁預留現(xiàn)澆槽口和次梁預留現(xiàn)澆段兩種方式，這兩種做法均可滿足結構安全性要求。其中，次梁預留現(xiàn)澆段可根據(jù)鋼筋的錨固形式分為直線搭接、梁用灌漿套筒連接等機械錨固連接兩類。采用主梁預留現(xiàn)澆槽口和次梁預留現(xiàn)澆段兩種連接方式的主次梁節(jié)點整體性好，其承載能力和抗震能力基本等同于現(xiàn)澆混凝土結構[5]。

3 現(xiàn)行規(guī)范主次梁現(xiàn)澆節(jié)點連接方式

3.1 主梁預留現(xiàn)澆槽口連接

主梁預留現(xiàn)澆槽口連接主要是指在預制主梁與預制次梁的連接處，在預制主梁預留一個槽口，用于在施工中對預制次梁的底筋進行錨固，然后現(xiàn)澆混凝土進行主次梁連接的方式，節(jié)點三維模型如圖1 所示。

圖1 主梁預留現(xiàn)澆槽口連接節(jié)點三維模型圖

主梁預留現(xiàn)澆槽口連接主次梁節(jié)點做法的優(yōu)點：

⑴施工時所需的模板較少；

⑵次梁底筋的錨固符合規(guī)范要求的形式和長度；

⑶次梁連接整體性較好，無需考慮次梁直剪或斜剪破壞。

主梁預留現(xiàn)澆槽口連接主次梁節(jié)點做法的缺點：

⑴預制主梁預留槽口會削弱主梁跨中的整體性，跨中往往是主梁應力最大的位置，此處也是次梁向主梁傳遞受力的區(qū)域，因此在生產(chǎn)、吊裝、施工期間需要考慮對主梁進行加強處理等措施，在設計期間需要考慮主梁新舊混凝土結合面出現(xiàn)在集中力較大的位置，對此區(qū)域進行結構補強；

⑵當預制主梁寬度受限時，對預制次梁的出筋錨固也非常不便；

⑶對于預制主梁受扭時如需配置抗扭腰筋的情況下，需保持主梁預留槽口斷面處腰筋的連續(xù)性，因此除了在主梁預留機械套筒連接外，還需進行機械連接，不利于裝配式施工的進行。

3.2 次梁預留現(xiàn)澆段連接

次梁預留現(xiàn)澆段連接主要是指為確保預制主梁截面的完整性，將現(xiàn)澆段預留在次梁端部，在預制主次梁連接節(jié)點處，在預制主梁上預留機械連接套筒，吊裝前將鋼筋擰入套筒，預制次梁設計時也預留底筋，施工吊裝完成后對兩者進行錨固連接，完成鋼筋連接后對現(xiàn)澆段的箍筋和構造腰筋進行綁扎，綁扎完成后將節(jié)點區(qū)澆筑成整體。根據(jù)次梁底筋的連接方式，主要分為鋼筋直線搭接和灌漿套筒連接兩類。

3.2.1 次梁預留現(xiàn)澆段連接- 鋼筋直線搭接做法

鋼筋直線搭接做法主要指的是在預制主次梁吊裝前，將一小段預制主梁搭接鋼筋擰入預制主梁預埋的鋼筋機械連接套筒，將鋼筋與主梁連接牢固后，將預制主次梁吊裝至預定位置，然后將預制次梁預留底筋與預制主梁搭接鋼筋進行直線錨固搭接，對現(xiàn)澆區(qū)的箍筋和構造腰筋進行綁扎后，將節(jié)點區(qū)澆筑成整體，節(jié)點三維模型如圖2 所示。

圖2 次梁預現(xiàn)澆段- 鋼筋直線搭接現(xiàn)澆節(jié)點三維模型圖

鋼筋直線搭接做法的優(yōu)點：

⑴相對于預制主梁預留槽口做法，無主梁槽口，預制主梁整體性好，無需考慮設計、生產(chǎn)、吊裝、施工工況下對主梁進行加強處理等措施；

⑵鋼筋的直線搭接的長度取決于次梁現(xiàn)澆段的長度，但原則上均可滿足鋼筋搭接的要求。

鋼筋直線搭接做法的缺點：

⑴主次梁現(xiàn)澆段長，施工支模和支撐較多，施工效率降低；

⑵主梁搭接鋼筋的擰入對現(xiàn)場堆場空間要求較大，如吊裝至樓層面進行鋼筋機械續(xù)接，又對鋼筋工和吊裝工工序施工進行增加和交叉，如將預制次梁和預制板都吊裝完成后再進行鋼筋機械續(xù)接，其施工安裝面幾乎無法實現(xiàn)擰入鋼筋操作；

⑶現(xiàn)澆段長度較大會導致該次梁箍筋套入較麻煩，同時主次梁節(jié)點處也是箍筋加密區(qū)，箍筋數(shù)量較多；

⑷預制次梁預留現(xiàn)澆段會使次梁端部出現(xiàn)新舊混凝土結合面，此處次梁所受剪力較大，需要在設計時依據(jù)預制次梁現(xiàn)澆段的長度增加箍筋。

3.2.2 次梁預留現(xiàn)澆段薄壁預制- 鋼筋直線搭接做法

次梁后澆段薄壁預制-鋼筋直線搭接做法與單純的鋼筋直線搭接做法的主要區(qū)別在于，對于其將后澆區(qū)域改為薄壁預制體，厚度≥60mm，節(jié)點三維模型如圖3所示。

圖3 次梁后澆段薄壁預制- 鋼筋直線搭接后澆節(jié)點三維模型圖

次梁后澆段薄壁預制-鋼筋直線搭接做法的原理及優(yōu)缺點基本與上述單純的鋼筋直線搭接做法相同。

優(yōu)點：

⑴由于后澆段薄壁預制的存在，后澆段無需施工支模，只需對后澆段薄壁進行支撐；

⑵次梁箍筋在預制生產(chǎn)時已存在于次梁內，無需在施工中將箍筋套入，提高了施工效率。

缺點：

⑴無法在構件堆放時或吊裝主梁至樓層面前，將預制主梁搭接擰入主梁預埋套筒，只能在預制主次梁吊裝完成后再進行鋼筋續(xù)接擰入，此做法的不便程度較高；

⑵對于預制次梁而言，進行薄壁預制和實體預制的兩種方式在同一種構件中實施的生產(chǎn)難度較大，薄壁端部與次梁端部仍需要進行封模處理；

⑶預制次梁的薄壁在生產(chǎn)、運輸、吊裝、施工期間需要考慮對其進行加強處理等保護措施，防止其突變處開裂破壞。

3.2.3 次梁預留現(xiàn)澆段- 灌漿套筒連接做法

鋼筋灌漿套筒連接的做法大體上如鋼筋直線搭接的做法，主要區(qū)別是預制次梁預留底筋與預制主梁搭接鋼筋進行套筒灌漿連接，節(jié)點三維模型圖如圖4 所示。

圖4 次梁預留后澆槽口- 灌漿套筒連接后澆節(jié)點三維模型圖

鋼筋灌漿套筒連接做法的優(yōu)點：

⑴預制次梁后澆段長度減小，可采用組合封模工具，施工支模和支撐減少，施工效率提高；

⑵預制次梁后澆區(qū)的箍筋可提前進行預背，簡化現(xiàn)澆段的鋼筋操作；

⑶預制次梁后澆段長度減小，設計時預制次梁無需增大箍筋加密區(qū)長度。

鋼筋灌漿套筒連接做法的缺點：

⑴次梁底筋的梁用灌漿套筒和灌漿料的成本較高；

⑵施工工序增加，綁扎固定后灌漿操作不便；

⑶鋼筋灌漿套筒在水平方向難以操作，易發(fā)生灌漿料無法填滿套筒的情況，減弱鋼筋連接強度。

4 結束語

⑴主次梁節(jié)點采用現(xiàn)澆段的方式，可以使節(jié)點整體性好，其承載能力和抗震能力基本等同于現(xiàn)澆混凝土結構。

⑵主梁預留現(xiàn)澆槽口優(yōu)點在于減少施工時所需的模板，缺點在于弱化主梁的整體性，而次梁預留現(xiàn)澆段連接，雖施工時工序較多，但保證主梁的完整性。

⑶次梁預留現(xiàn)澆段連接可以分為鋼筋搭接連接和灌漿套筒連接，其中鋼筋搭接由于次梁現(xiàn)澆段較長，施工工序較多；而灌漿套筒連接雖成本較高，但可以減少次梁現(xiàn)澆段長度。