裝配式建筑結構節(jié)點連接方式的探討和研究

顧玉萍

（江海職業(yè)技術學院，江蘇 揚州 225000）

0 引言

新時期背景下，隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)逐漸向著產業(yè)化、工業(yè)化轉型。發(fā)展裝配式建筑不僅要提高裝配式建筑的裝配率，還要提高工程項目施工的安全性。所以在項目開展的階段中，為了能夠達到工程建設的質量安全要求，就有必要了解各個裝配式節(jié)點的連接方式以及連接范圍，做好連接方案的部署。當前，裝配式工程項目建筑結構節(jié)點的連接方式有很多類型，不同類型的效果存在差異性。因此，為了能夠提高裝配式結構節(jié)點的連接效果，滿足工程項目的裝配需求，對裝配式建筑結構節(jié)點的連接方式進行探討研究，不斷尋找出更為科學有效的技術方案，對裝配式工程的開展有著非常重要的意義。

1 裝配式建筑結構概述

當前我國的很多建筑項目在混凝土工程施工階段，會優(yōu)先選擇使用現(xiàn)澆混凝土的施工方式，這是非常傳統(tǒng)的施工方式，需要投入較多的人力資源，現(xiàn)場施工量比較大，工作人員效率通常都比較低，很多項目都會出現(xiàn)工期延誤、現(xiàn)場變更等問題。裝配式建筑施工技術可在工廠生產出大量的預制構件，然后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行裝配作業(yè)，形成整體的建筑結構。該方式的優(yōu)勢是工廠可以實現(xiàn)大批量的生產，確保各個連接結構的性能合格，通過梁柱的節(jié)點實現(xiàn)連接，形成完整的建筑結構。在當前建筑結構梁柱節(jié)點的連接過程中，比較普遍的應用方式有如下兩種：（1）濕連接。該連接方式是把制作完成的預制構件運輸?shù)浆F(xiàn)場，拼接完成之后，通過現(xiàn)澆的方式將其連接為整體的結構。（2）干連接。和濕連接的方式相比，這種方式的施工難度明顯下降，結構的剛度、強度以及承載力水平都得到了很大的提升，但是該方式的延伸性較差。因此，施工單位應該積極研究多種先進的節(jié)點連接方式，保證裝配式結構的連接效果滿足要求，從而可以提高結構的連接效果和質量，為建筑工程的總體質量提升奠定基礎。

2 裝配式建筑的優(yōu)勢

2.1 易于控制成本

從理論角度出發(fā)展開分析，裝配式建筑的成本控制有明顯的優(yōu)勢，對比現(xiàn)澆方式來說，成本相對較低。裝配式建筑結構部件可以實現(xiàn)批量化生產，成本控制效果良好。傳統(tǒng)的建筑施工方式并不能準確地控制建筑材料的使用量，一般都會采購比較多的材料，有足夠的富余量，而在施工之后會有大量的材料剩余，造成資源浪費而引發(fā)成本升高。而預制構件的形式可以在工廠內實現(xiàn)全面的控制，進而避免資源浪費，實現(xiàn)成本的有效控制。在應用預制構件開展建筑施工過程中，人力資源投入量更少，所以成本更低，綜合效益更加明顯。

2.2 承載力要求更低

裝配式建筑的自重相對現(xiàn)澆結構形式來說要小，所以對于下層建筑結構的承載力要求小，能夠更好地滿足設計方案的要求，達到設計的標準和要求，不會造成結構損壞等問題。在自重小的情況下，徐變影響也比較小，結構的抗震性能較高，安全水平得到很大的提升。傳統(tǒng)住宅建筑采取現(xiàn)澆施工方式，有比較多的承重墻體結構，內部開間尺寸相對較小，居民也無法按照自己的要求進行空間的分割，而裝配式建筑形式內部設置多個輕質隔墻的結構，開間尺寸比較大，可以滿足人們對于室內空間的分割和利用的要求，空間利用率得到提升。

2.3 易于控制施工質量

采用預制裝配式建筑形式，施工單位對工程質量的控制也有明顯的優(yōu)勢，將質量控制點前移到生產的環(huán)節(jié)。施工質量不僅要從生產環(huán)節(jié)進行控制，更要控制設計環(huán)節(jié)，設計方案的質量以及設計人員的素質，對工程質量有著直接的影響。通過預制裝配式建筑形式，工程質量的控制已經不僅局限于傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場控制，設計、制造環(huán)節(jié)都要全面地控制，確保各個結構部分的技術參數(shù)符合要求，確?，F(xiàn)場拼裝施工順利進行，提高結構的整體性能。構件的預制應在現(xiàn)場完成，按照設計圖紙的標準開始澆筑作業(yè)，將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場完成裝配作業(yè)，所以需要將施工質量管理的重點前移。在該環(huán)節(jié)中，工廠的作用極為明顯，所以要更加重視預制施工的質量管控，保證整體結構性能滿足要求。

3 節(jié)點連接概述

在建筑工程的實施環(huán)節(jié)，裝配式建筑的優(yōu)勢較為明顯，將各個制作完成的結構進行連接，主要是梁、柱、疊合梁、板等結構，保證連接的效果和質量，但是施工單位要從經濟性、技術性、強度等方面展開分析，切實提高連接效果和質量。在裝配式建筑結構施工中，其結構的節(jié)點連接可以選擇干連接或者濕連接的形式，應用預制構件之間的水平和豎向的連接，形成整體的建筑結構。干連接的方式是將預制結構部分應用鋼筋等機械連接的方式，包含螺栓連接、焊接連接、吊架連接等；濕連接是在工廠預制構件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，各個連接節(jié)點應用后澆的方式進行連接施工，形成整體的結構。裝配式建筑結構需要設置合理的節(jié)點連接方式，促進結構連接性能的提升，組合形成性能合格的混凝土建筑結構，滿足建筑工程的運行需要。

3.1 干連接

在建筑節(jié)點連接的階段中，干連接方式作為常用的一項連接方法，應用效果的好壞關乎著整體工程項目的安全性以及穩(wěn)定性，以下對干連接的方式要點進行深入探討。

3.1.1 螺栓連接

螺栓連接可以選擇使用普通螺栓連接以及高強度螺栓連接的方式，其可以用來傳遞軸、彎矩以及剪力的形式進行連接，對于梁柱連接性能的提升有著重要的作用，見圖1。螺栓連接的主要優(yōu)勢就是在現(xiàn)場操作更加的方便，但是要保證預制構件結構的質量合格，工作人員應掌握足夠的施工技術，可以防止在裝配式建筑應用中發(fā)生誤差，受力效果得到提升，而其缺點就是后期進行維護和管理的難度較大，也容易產生資金浪費。

圖1 全裝配式螺栓干連接項目

3.1.2 焊接連接

該方式是比較普遍應用的連接形式，通過焊接的方式將各個剛性構件連接形成整體的結構，其主要的特點是操作方便、快捷、成本低，對于鋼結構建筑形式來說應用極為普遍。對足尺預制的焊接以及現(xiàn)澆的梁柱節(jié)點連接形式進行對比分析，發(fā)現(xiàn)預制結構部件的焊接連接強度性能較弱，在正常的使用環(huán)節(jié)容易發(fā)生脆性損害的問題，抗震性能也比較低，所以要全面提升焊接連接的強度性能，選擇合適的焊接技術、加強焊接質量控制尤為重要，比如增加焊接的長度、增大焊腳高度、選擇合理焊接方式等，焊接人員掌握足夠的焊接技術，落實焊接工藝技術要求，促進連接節(jié)點的抗剪性能提升。

3.1.3 牛腿連接

牛腿連接是當前重點應用的干連接方式，其承載力性能水平比較高，應用牛腿腹板、上下翼緣向周邊結構傳輸作用力，從而可以使裝配式結構的連接性能得到提升，通?？梢圆捎靡韵聨追N連接形式：（1）明牛腿連接：在施工中，將連接節(jié)點直接暴露在建筑結構的外部，操作方便快捷，承載性能較高，但是美觀性較差；（2）暗牛腿連接：連接結構不會占據(jù)過大的空間，承載性能比較高，美觀性好，但是對于技術、工藝方面的要求較高;（3）型鋼暗牛腿連接：在連接的位置上使用混凝土進行包裹處理，只有比較小面積的牛腿裸露在外部空間中，承載性能較高，被廣泛地應用到實踐中。

3.1.4 鋼筋機械連接

在裝配式結構工程開展階段，鋼筋機械連接的方式是通過鋼筋端面承壓連接，利用套筒等連接的結構部件實現(xiàn)機械咬合，達到鋼筋連接的要求，通過連接部件傳播軸向力、壓力的作用，連接部位的強度性能較高，還需要進行濕作業(yè)，施工也非常的方便，連接性能較高。需要注意的是，在鋼筋機械連接的階段中，為了能夠提高鋼筋機械的連接效果，在連接時要求技術人員嚴格地按照鋼筋機械的連接方案做好連接方案的部署，并且在具體操作的階段還需要對受力性進行分析，做好相關的連接受力性控制，減少應力過大而出現(xiàn)連接失敗等問題。

3.2 濕連接

3.2.1 灌漿套筒連接

該連接方式是應用兩根鋼筋從中空型套筒兩端直接插入到結構內部，并不需要設計搭接的形式，從灌漿孔直接注入灌漿施工材料，保證兩根鋼筋可以穩(wěn)定地連接，見圖2。錨固鋼筋和膨脹的灌漿料會存在一定的摩擦力，套筒的連接各個部件和外部的混凝土之間會形成較大的粘結力，所以灌漿實現(xiàn)應力的傳播，性能水平較高。灌漿套筒結合不同的結構形式，主要分為全灌漿套筒和半灌漿套筒的結構，其中全灌漿套筒的方式施工作業(yè)非常的方便，會有一定的施工作業(yè)偏差，所以使用范圍更加地廣泛。研究人員對灌漿套筒技術進行分析與試驗，發(fā)現(xiàn)該技術的總體應用效果良好，且技術比較成熟，所以是目前裝配式建筑施工現(xiàn)場主要的鋼筋連接形式而應用到實踐中。

圖2 灌漿套筒連接

3.2.2 漿錨搭接

該方式應用的過程中，其主要的原理就是在搭接的范圍內將鋼筋分開保持一定的距離，并且和混凝土進行錨固，最后利用混凝土進行鋼筋混凝土結構應力的傳輸，通常會選擇如下的連接形式：（1）插入式預留灌漿鋼筋連接方式。預制結構部件上應該預留內壁粗糙的孔洞結構，灌入材料之后和周邊粘結形成整體的結構，然后預留灌漿孔與排氣孔，并且直接把預埋鋼筋插入到孔洞結構內，灌入材料，實現(xiàn)鋼筋有效的連接。（2）金屬波紋管漿搭接連接形式。在預制的結構部件內預埋金屬波紋管，把連接的部件直接埋設到金屬波紋管內，再通過灌漿方式組合連接，形成整體的結構。漿錨連接的方式可以達到強度性能的要求，鋼筋連接長度需要滿足設計標準的要求，對于受拉構件或者鋼筋直徑超過20mm且受力荷載之下的縱向鋼筋不會選擇這種結構形式。所以為了能夠提高建筑結構節(jié)點的連接效果，在漿錨搭接的階段中，需要按照裝配式工程項目的規(guī)模以及特點合理地選擇搭接方式，才能提高項目的安全性和穩(wěn)定性。

4 裝配式建筑結構節(jié)點研究前景和展望

新時期隨著我國技術的不斷發(fā)展，在建筑領域中越來越多的新型技術應用到工程實踐當中。當前很多吊裝技術、連接技術已經應用到了裝配式結構項目當中，給工程的開展奠定了良好的基礎。相信在科學技術的支持下，在未來的發(fā)展中，建筑結構節(jié)點連接方式必然會向著智能化、科學化等方向發(fā)展。

（1）裝配式建筑節(jié)點的連接很多都會選擇應用濕連接的方式，但是干連接的形式操作非常地方便，要順應建筑工程領域的發(fā)展趨勢，技術人員應該盡量地選擇干連接的形式，并且加強節(jié)點連接形式和工藝的研究，同時積極推廣應用干連接，促進連接性能和水平的全面提升。

（2）當前在我國的裝配式建筑中，節(jié)點連接的技術比較成熟，但是對于墻體方面的連接還不是很成熟，技術水平也比較低，所以容易導致墻板的連接性能比較差，無法滿足建筑工程的連接需要，還會影響總體的應用效果。

（3）地震會給建筑結構的節(jié)點連接產生影響，由于地震影響節(jié)點連接效果的案例比較多，所以施工技術人員要綜合分析設計方案，了解具體的情況，總結經驗教訓，促進連接節(jié)點性能的提升，達到抗震效果。同時還要將節(jié)能環(huán)保的理念應用到實踐中，降低能源消耗，促進我國建筑領域的可持續(xù)發(fā)展。

（4）裝配式建筑是我國建筑領域未來的發(fā)展趨勢，我國已經在不斷地調整法律條款和標準，逐步地建立完善的監(jiān)督管理體系，并且提高從業(yè)人員的技術水平。從這個方面出發(fā)分析，我國的裝配式建筑工程連接方式取得了很大的進步，很多先進連接方式應用到實踐中，使建筑結構性能得到提升，保障了人們的生命安全。

5 結束語

在現(xiàn)代社會的持續(xù)發(fā)展之下，建筑領域取得了很大進步，綠色環(huán)保理念逐步地應用到建筑工程領域內，可以緩解人口增長帶來的壓力，還能夠降低能源消耗，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。裝配式建筑施工技術順應時代發(fā)展，將節(jié)能環(huán)保的技術應用到建筑工程中，在項目建設施工環(huán)節(jié)，發(fā)揮出先進技術的優(yōu)勢，保證項目工期符合要求，縮短項目施工工期，降低能源損耗，提高建筑工程的質量水平，充分保護生態(tài)環(huán)境。在該技術的應用中，應加強節(jié)點連接技術的分析和應用，消除連接方面的問題，促進結構的抗震性、承載力的提高，切實提升建筑工程的綠色環(huán)保特色，提高建筑工程的綜合性能，為建筑領域全面發(fā)展奠定基礎。