裝配式混凝土建筑現(xiàn)澆連接部位關(guān)鍵施工技術(shù)

賈 穎（煙建集團(tuán)有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

裝配式建筑具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化和管理信息化等優(yōu)點(diǎn)，在我國“碳中和、碳達(dá)峰”戰(zhàn)略背景下得到大力推廣，裝配式建筑也是傳統(tǒng)建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、建筑綠色化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要途徑[1]。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑不同，裝配式建筑是通過在工廠對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制，并運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行連接，連接界面或節(jié)點(diǎn)不僅是將構(gòu)件之間以物理的方式拼接在一起，而且還應(yīng)承受施工階段和使用階段的各種荷載，成為受力傳遞構(gòu)建，因此，預(yù)制構(gòu)件與預(yù)制構(gòu)件間的連接方式直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，連接施工受到了研究者的關(guān)注和大量試驗(yàn)[2-3]。

研究以山東省煙臺(tái)市深藍(lán)國際人才交流中心為研究對(duì)象，在分析裝配式混凝土建筑構(gòu)件連接的主要方式基礎(chǔ)上，提出了鋼結(jié)構(gòu)化的混凝土現(xiàn)澆連接方式，研究了墻體與板體節(jié)點(diǎn)、柱體與梁體節(jié)點(diǎn)、柱體與柱體節(jié)點(diǎn)、柱體與預(yù)制疊合板節(jié)點(diǎn)的連接施工技術(shù)。研究成果可應(yīng)用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)連接的高質(zhì)量施工。

1 工程概況

山東省煙臺(tái)市深藍(lán)國際人才交流中心位于煙臺(tái)市芝罘區(qū)幸福北路以南，創(chuàng)業(yè)路以東，珠璣西路以西。依據(jù)幸福新城控規(guī)，該地塊為商業(yè)商務(wù)用地，規(guī)劃建設(shè)總用地面積為21071m2，共設(shè)計(jì)有一棟24層、一棟14層的商務(wù)辦公樓，一棟3 層的商業(yè)和地下停車庫，一棟3 層商務(wù)辦公樓（如圖1 所示）。建筑面積約6.85 萬m2，其中地上建筑面積為4.42 萬m2，地下建筑面積為2.43 萬m2。采用裝配式混凝土建筑，裝配率為65%，建筑類別為一類公共建筑，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7 度，裙房結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻，塔樓結(jié)構(gòu)形式為框架核心筒，地下車庫結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。建筑立面圖如圖1所示。

圖1 辦公樓立面圖

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵工藝流程分析

預(yù)制裝配式構(gòu)件是形成整體建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在拼裝后和使用過程中，為了保證建筑物的安全和使用者的需求，構(gòu)件在施工階段需要同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)自重和施工荷載作用，在運(yùn)營過程中還會(huì)受到設(shè)備荷載、人群荷載、風(fēng)雪荷載等外荷載的作用，預(yù)制構(gòu)件本身由于是在預(yù)制工廠生產(chǎn)，其質(zhì)量保證率較高，而各個(gè)構(gòu)件之間的連接則在現(xiàn)場施工階段完成，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性[4]。在裝配式建筑中的構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)涉及的位置眾多，包括主次梁連接節(jié)點(diǎn)、梁柱連接節(jié)點(diǎn)、剪力墻連接節(jié)點(diǎn)、疊合板連接節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的連接效果和使用性能各不相同。在傳統(tǒng)的混凝土連接節(jié)點(diǎn)中，往往為了提高結(jié)構(gòu)的抗剪切能力和提高傳遞彎矩的能力，對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的連接采用鋼板或者灌漿套筒的方式進(jìn)行完全剛性處理，并發(fā)展出了后澆纖維混凝土的連接方式，而隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的提高和抗震性能要求的不斷提高，對(duì)現(xiàn)澆混凝土連接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和延性都提出了更高的要求[5]。綜合目前裝配式建筑的構(gòu)件連接方式，主要可以分為兩大類型，分別為干法連接和濕法連接，如表1所示。

表1 裝配式混凝土建筑構(gòu)件連接的主要方式

3 裝配式建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件現(xiàn)澆連接分析

3.1 預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)澆連接的總體工藝

從表1可知，目前我國的裝配式建筑構(gòu)件連接方式多樣，而且每種方法的適用范圍和連接效果各不相同，現(xiàn)階段的預(yù)制構(gòu)件也沒有形成明確的連接標(biāo)準(zhǔn)，為此，控制裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接效率和精確性是控制節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵[6]。為了提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接效率、結(jié)構(gòu)安全性和施工靈活度，在現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件拼裝過程中，對(duì)構(gòu)件之間的連接節(jié)點(diǎn)提出采用鋼結(jié)構(gòu)化的現(xiàn)澆連接方式，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的快速拼裝。具體為在混凝土構(gòu)件中提前預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)（比如鋼板、螺栓等），在施工現(xiàn)場通過焊接鋼材單元或者螺栓實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的快速連接，達(dá)到提高安裝精度和安裝質(zhì)量的目的。裝配式建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件的現(xiàn)澆連接施工工藝如圖2所示。

圖2 現(xiàn)澆連接的關(guān)鍵施工流程

裝配式建筑的主要承重構(gòu)件分為梁、板、柱、墻，梁為主要的橫向受力構(gòu)件，柱為主要的豎向受力構(gòu)件，樓板和墻體則為寬連接的板體結(jié)構(gòu)。因此，在現(xiàn)場裝配施工時(shí)，需要考慮如何將梁與柱連接、柱與柱連接、梁與板連接、梁與墻體連接、疊合板連接。

3.2 墻與板的節(jié)點(diǎn)連接處理

由于預(yù)制混凝土墻和預(yù)制混凝土疊合板都屬于寬板結(jié)構(gòu)，連接節(jié)點(diǎn)的鋼筋接頭非常多[7]。在墻體與板連接前，為了保證預(yù)制鋼筋位置的準(zhǔn)確性，墻體上部可以預(yù)先埋設(shè)特定的鋼筋定位器，定位器可以模擬預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的連接位置，將定位器上的可調(diào)節(jié)鋼筋套筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、微調(diào)等，確定預(yù)制構(gòu)件鋼筋位置，提高現(xiàn)澆連接時(shí)的連接精度，如圖3所示。預(yù)制樓板與墻體的連接效果如圖4 所示，在施工時(shí)，樓板的鋼筋彎入下部預(yù)制墻體的套筒中，并將下部墻體的預(yù)留鋼筋超出樓板面后，再采用套筒與上部墻體連接，下部墻體與上部墻體之間預(yù)留20mm的縫隙，隨后對(duì)連接節(jié)點(diǎn)澆筑混凝土。

圖3 鋼筋定位器

圖4 墻體與板的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

3.3 柱與柱節(jié)點(diǎn)之間的連接

預(yù)制裝配式柱結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載，在連接方式上可以采取灌漿套筒的間接方式，如圖5 所示，也可以采用預(yù)埋鋼板焊接的方式進(jìn)行連接，如圖6所示。在圖5 中，先將灌漿套筒下部預(yù)留20mm 的間隙，隨后將上下兩個(gè)預(yù)制柱進(jìn)行套筒機(jī)械連接，并采用1:3的高強(qiáng)砂漿對(duì)預(yù)制套筒和下方的間隙進(jìn)行現(xiàn)澆。在圖6中，可以在預(yù)制裝配式柱工廠生產(chǎn)時(shí)，在連接部位預(yù)埋厚度為20mm厚的Q235鋼板，在現(xiàn)場連接時(shí)，通過對(duì)鋼板的焊接實(shí)現(xiàn)預(yù)制柱與預(yù)制柱的快速連接，并可對(duì)連接部位采取灌漿的方式加強(qiáng)連接效果。

圖5 灌漿套筒連接

圖6 預(yù)埋鋼板連接

3.4 柱與梁節(jié)點(diǎn)之間的連接

柱與梁的連接柱通過灌漿套筒的機(jī)械連接以及預(yù)制柱、預(yù)制梁的接縫灌漿實(shí)現(xiàn)，如圖7 所示?，F(xiàn)場拼接時(shí)，預(yù)制柱在梁設(shè)計(jì)高度位置處預(yù)埋了連接套筒，只需通過預(yù)制梁的插入鋼筋將鋼筋與套筒進(jìn)行現(xiàn)場機(jī)械連接即可，為了避免連接空間不足，在預(yù)制梁與預(yù)制柱之間預(yù)留50mm的接縫，鋼筋套筒連接完成后對(duì)接縫進(jìn)行灌漿，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體連接。

圖7 預(yù)制柱與預(yù)制梁的連接

3.5 柱與疊合板節(jié)點(diǎn)之間的連接

柱與疊合板的連接主要通過在柱體中預(yù)埋鋼板實(shí)現(xiàn)，如圖8 所示與圖6 中的鋼板預(yù)埋類似，在預(yù)制柱豎向鋼筋中焊接預(yù)留孔的鋼板，現(xiàn)場只需將鋼板與預(yù)制疊合板的鋼筋進(jìn)行焊接即可，在預(yù)留鋼板處預(yù)留20mm的縫隙，后期通過對(duì)縫隙的灌漿加固節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度。

圖8 預(yù)制柱與疊合板的連接

4 結(jié)語

（1）裝配式建筑是傳統(tǒng)建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、建筑綠色化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要途徑，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接的方式眾多，現(xiàn)階段沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，提高連接可靠性和連接施工效率的方法較少。

（2）針對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)的連接形式，提出了采用鋼結(jié)構(gòu)化的現(xiàn)澆連接方式，即在混凝土構(gòu)件中提前預(yù)埋鋼結(jié)構(gòu)，在施工現(xiàn)場通過焊接鋼材單元或者螺栓實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的快速連接。

（3）基于提出的現(xiàn)澆連接方式，應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目的墻體與板節(jié)點(diǎn)、柱與梁節(jié)點(diǎn)、柱與柱節(jié)點(diǎn)、柱與疊合板節(jié)點(diǎn)的連接，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。