淺析裝配式混凝土建筑節點連接技術

文/錢志偉 攀枝花市鹽邊縣住房和城鄉規劃建設管理局 四川攀枝花 617100

長期以來，傳統的現澆混凝土結構具有平面設計靈活、整體性、抗震性好，技術成熟、資源豐富、市場廣闊等優點受到社會各界的垂青。但是，建筑工業化進程的推進和建設節約型建筑行業的需求，現澆混凝土結構的工期長，投入人力資源大，投入周轉材料多，質量通病多，環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、資源節約、成本低、環境污染少等優點受到國家層面的重視和關注。十九大的召開，為裝配式建筑的發展指明了道路和方向。中央和各省陸續出臺了裝配式建筑的相關政策。2017年裝配式木結構、裝配式鋼結構、裝配式混凝土結構三本建筑技術標準的頒布實施對裝配式建筑的發展具有里程碑意義。裝配式建筑分為預制和組裝兩個環節。組裝就是節點連接，所以節點連接直接關系裝配式建筑的工程質量安全。

1、裝配式混凝土建筑節點連接種類

（1）裝配式混凝土建筑節點連接按施工方法分為干連接與濕連接。干連接即為干作業的施工連接方式，混凝土結構施工工藝為在工廠完成預制件的制作工作，同時在連接構件中植入型鋼等節點部件，并使節點部件與構件形成統一有機整體，再通過螺栓連接、榫卯連接或焊接連接達到構件連接。而鋼結構的構件和節點部件完全是一個整體，只要節點連接質量控制得好，很容易達到高標準的質量要求。濕連接也稱仿現澆連接，它是混凝土結構構件獨有的連接方式，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“后澆整體式結構”。

（2）裝配式建筑節點連接按構件種類分為梁柱框架節點連接（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 梁柱框架節點連接

框架節點連接非常重要，與預制構件一樣直接決定建筑的安全，要達到“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點，弱桿件”建筑結構要求，使其具有良好的整體性及耗能能力，抗震性能良好。建筑節點處的承載能力要高于桿件的承載能力，提高建筑結構的變形能力，增強抗震性能，否則建筑物會因節點失穩而破壞。隨著對裝配式建筑結構的研究，連接方式不斷改進。裝配式混凝土結構中梁柱的連接方式有很多，傳統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

濕連接主要有傳統的現澆連接與預應力整澆兩種方式。節點部位需要現澆技術支持。我國使用的預制混凝土結構中梁柱普遍采用傳統濕連接（如圖1）。預應力整澆使用了預應力技術，能改變結構的受力性能，具有更多優越性。預應力整澆節點主要包括全預應力節點、部分預應力節點、緩粘結預應力節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。

圖1 墻體梁連接圖

1.1.2 梁柱干連接

梁柱干連接節點就是梁柱構件以及節點連接件均在工廠生產，施工現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點連接形式。它是一短臂梁伸出的暗牛腿，為了保護節點核心區的受力性能將連接部位移到離開柱邊的一定位置，這樣使設置預埋鋼板焊接更方便。經研究表明，干式剛性企口連接節點的延性與梁柱現澆節點的延性相當，其承載能力與現澆梁柱節點相近或高于現澆節點。

1.2 墻板連接

墻板與墻板之間的連接是通過鋼筋網片或內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。墻板的連接在裝配式建筑的發展中重視度不夠，比框架節點連接發展緩慢，存在問題較多，以致未得到業界和用戶認可。

工程實踐中，輕質墻板采用榫卯、螺栓連接，施工速度快，質量好。我認為墻板連接采用榫卯、螺栓連接是一個很好的發展方向，就像傳統的木結構建筑，整體性和抗震性都很好，關鍵是施工也方便。

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、節點連接現狀

2.1 裝配式框架、墻板連接

裝配式節點連接是建筑產業化、工業化發展中必須解決的一個重要問題。梁柱框架節點直接影響建筑安全，各方重視，所以連接方式多，技術成熟，節點較大，連接性能可靠，具有良好的結構性能，基本接近現澆混凝土結構節點性能。但墻板連接方式少，因施工條件和產品工藝的限制，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 不同施工工藝的現狀

按施工方法分為濕連接和干連接兩種形式。兩者的區別在于，濕連接部分還存在現澆，而干連接則完全沒有現澆。前者根據經驗和實踐結構整體性和抗震性更好，后者的工業化程度高，更節省勞動力，施工周期短，更節能環保。但濕連接節點核心區結構連接復雜，施工不便，質量控制難度大。干連接相比濕連接性能較差，地震受力時，節點不能抵抗剪力、彎矩、軸力先行破壞。2006年，北京工業大學董挺峰領導的裝配式混凝土框架及其抗震性能研究小組，經統計分析和模擬實驗得出結論：裝配式混凝土框架結構具有良好的抗震性能，并可用于抗震設防區的結論。

3、發展新思路

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

（2）大構件梁柱框架節點連接技術成熟，質量得到公認，但墻板連接質量不行，嚴重影響裝配式建筑混凝土結構的發展，使用鋼節點可以解決這一問題，重點研究鋼節點的防腐問題。

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

結語：

裝配式建筑是建筑產業發展需要。其工期短，耗費勞動力較少，工廠化程度高，節能環保等方面的優勢，與鋼結構相比造價低，后期運行維護費用低，使他更符合我國產業發展政策和國情。裝配式建筑節點連接問題多，對節點連接從材料、設計、施工工藝、質量控制、檢測、工程驗收、回訪問題反饋等進行全面系統的研究和探討是解決節點連接問題的手段。通過這些手段推動裝配式建筑節點連接標準體系的完善，促進建筑產業化發展。