淺談裝配式混凝土結構設計關鍵連接技術

陳然++洪雪峰

摘 要：連接技術是裝配式混凝土結構設計中最為關鍵的一部分，其技術發揮能效將直接影響混凝土質量，因此對連接技術進行研究是必不可少的。本文就對領域界常見的連接技術做出了研究及細化闡述。

關鍵詞：裝配式混凝土；結構設計；連接技術

在早些年間，裝配式建筑興起于各大城市中，但是在發展后的一段時間內，基本就沒有裝配式建筑這一結構形式了，究其根本可以做出如下判斷：目前的澆筑技術在實際施工過程中具有一定的技術優勢，在施工環節受到的限制性因素較少，并且施工成本較低，而裝配式建筑在一旦在連接部位出現誤差，就會相對出現斷裂問題，在這一因素影響下該建筑的抗震性能也就難以保證。在當今社會，建筑形式呈現出了多樣化特點，學術界的學者也針對裝配式混凝土結構做出了大量研究，研究成果頗豐。

一、鋼筋連接技術

鋼筋連接技術是裝配式混凝土結構中最為核心的技術類型，雖然這一應用技術是通過連接作用滿足施工需求的，但是連接部件卻具有一定的應用優勢，不僅能夠起到良好的銜接作用，使其內力得以傳遞，與此同時其剛度特性也能夠充分體現。在我國以及外國針對鋼筋連接技術做出了更加多元化的技術研究，先后也出現了各種各樣的連接形式。由于區域位置及施工需求之間存在一定差異性，這就使得我國各個地區所應用的主體連接技術各不相同，通常情況下灌漿套筒連接技術的應用頻率較高，其優勢特征也更加趨于明顯。

1.灌漿套筒連接

灌漿套筒連接技術的連接器是20世紀美國人研究出來的，其初次應用是某個酒店的施工項目中做預制樁連接，經過一段時間的應用，該連接器的生產權被日本的某個公司所買斷并大量生產，在后續加工中技術人員也針對此項技術做出了優化調整及技術革新，在經過幾年的研究之后，連接套筒隨之出現。鋼筋可以由套筒進入結構內部，而后再將應用材料灌注到套筒內就可以達到連接能效，這一技術形式也就被稱為全灌漿套筒。由于該技術的應用優勢較為顯著，施工流程也具有簡單化特性，這就為該技術的量化使用提供了重要基礎。從當前形勢來看，該套筒在世界范圍內的應用效果都得到了高標準評價，在不同的施工群體中套筒都能在框架結構中采取該連接方式對施工結構做出穩固性保障。

灌漿套筒技術在實際應用環節的質量，不僅會受施工工藝所影響，各個部件的強度更應當達到連接技術標準，只有這樣才能為后續施工項目的順利推進做出基本保障。在連接鋼筋的過程中應當應用帶肋鋼筋，而套筒生產廠家在實際生產環節所產出的套筒型號及規格存在一定差異性，這就需要根據施工需求及套筒參數進行灌漿料的配套性選擇。接頭位置在應用環節需要承受一定的外力作用，而這時鋼筋與灌漿材料之間就會出現相應應力，各個應力之間是存在等量差的，為了確保應力達到平衡點，就需要實現應力之間的有效傳遞。

多家單位對灌漿套筒接頭進行了型式檢驗，包括強度檢驗和變形檢驗等，檢測結果均為套筒外鋼筋拉斷破壞，符合機械連接 Ⅰ 級接頭的性能要求。雖然灌漿套筒接頭的實驗室檢驗合格，但是現場灌漿施工質量影響接頭最終的連接性能，相關文獻中提到該接頭有鋼筋被拔出、灌漿料劈裂等破壞模式，因此套筒灌漿施工應由專業的施工人員完成?！朵摻钐淄补酀{連接應用技術規程》從設計、檢測、施工、驗收等多方面對套筒灌漿連接提出技術要求，各相關單位均應嚴格按照規程中的要求實施操作。

2.漿錨搭接

漿錨搭接是指被連接鋼筋插入預制墻板底部的預留洞，通過高壓注漿實現鋼筋搭接，分為約束漿錨搭接和漿錨間接搭接。漿錨間接搭接是引進的澳大利亞預制裝配式混凝土結構體系所用的縱筋連接技術，裝配式規程規定采用漿錨搭接時，應進行力學性能及適用性的試驗驗證，鑒于我國對漿錨搭接尚無統一的技術標準，在獲得廠家提供的成套檢驗報告且通過專家論證后方可使用。

二、接合部位連接技術

裝配整體式混凝土結構采用“等同現澆結構”的設計理念，預制構件與現澆混凝土接合部位的連接對結構安全性至關重要。節點設計既要充分考慮預制構件的生產、施工的方便，同時必須采用合適的連接技術來保證接合部位有效的應力傳遞。

預制混凝土構件與現澆混凝土的接合部位主要是剪應力傳遞或者剪應力和壓應力的組合傳遞，應力傳遞主要依靠以下幾方面：接觸面壓應力傳遞、剪切摩擦、設置抗剪鍵、銷筋作用。如下圖所示，壓應力σ與剪切應力τ組合產生圖中的破壞曲面，在破壞曲面的極限范圍內，結合面處混凝土的性能與整體澆筑的混凝土相同，這種作用即為接觸面壓應力傳遞，此時的極限狀態為：τ=μσ，式中μ為摩擦系數，數值取決于結合面的粗糙度。裝配式規程規定預制構件與后澆混凝土的結合面應設置粗糙面，可采用化學處理、拉毛等方法制作粗糙面。化學處理是指在模具表面涂抹化學藥劑，澆筑完混凝土拆除模具后用水沖洗接觸藥劑表面，預制構件露出骨料形成粗糙面的技術。

接合部位處有正交鋼筋，邊界面應力傳遞為剪切摩擦，邊界面的錯位變形會產生相應的裂口，在邊界面的正交鋼筋會產生拉力，當不能確保邊界面鋼筋具有足夠的粘結力時，邊界面的剪力傳遞不能依靠剪切摩擦，而靠鋼筋本身錯位變形引起的銷筋作用來完成。為防止混凝土保護層剝離或劈裂破壞，箍筋在靠近邊界面處應加密，且應采用 135°彎鉤箍住縱筋。

三、三明治墻板連接技術

預制夾芯保溫外墻板（俗稱“三明治墻板”），兼具圍護、保溫、防水、防火等功能，在歐洲、美國、日本等地廣泛應用，是裝配式規程中推薦使用的外墻板。非組合式是指兩層墻板各自承擔水平荷載，外葉墻通過柔性連接件懸掛在內葉墻上，豎向荷載全部由內葉墻承擔，整個截面內不滿足平截面假定；組合式是指兩層墻板作為整體共同受力，中間剛性連接件能夠傳遞內、外葉墻由彎曲產生的剪力，截面滿足平截面假定。我國對組合式墻板還缺乏研究和工程實踐，根據美國的經驗，組合式墻板很容易產生裂縫，裝配式規程建議采用非組合式墻板。

從受力機理來看，連接件對保證三明治墻板的結構安全至關重要，連接件分為剛性連接件和柔性連接件兩類。剛性連接件用于組合式墻板，有桁架式、桶狀、板狀等類型，以哈芬公司的金屬連接件為代表，國內組合式墻板的應用較少，該種連接件不做過多介紹。柔性連接件用于非組合式墻板，有棒式、針式等類型，以美國采用高強度玻璃纖維制作的Thermomass 保溫連接件為代表，1980 年美國一棟公寓（9 層，框架結構）第一次使用該連接件，此后 30多年，采用該連接件的夾芯墻板已超過 2 億 m 2，美國 AC320 標準《錨固于混凝土中的纖維加固復合拉結件驗收標準》對連接件的各項性能有明確的規定，而中國標準《預制保溫墻體用連接件》尚未頒布實施，建議目前采用的連接件符合美國 AC320 標準的要求。

參考文獻：

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[2] 金嶠，張德鵬.預制裝配式結構部分連接技術淺析[J].建筑工程技術與設計，2015（28）.