裝配式混凝土結構連接技術設計與分析

楊輝

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

1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。

1.1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。

1.2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。

1.3機械連接。機械連接技術是通過鋼筋與連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的壓力作用，將一根鋼筋中的力傳遞至另一根鋼筋的連接方法。裝配式結構中，框架梁接頭與框架梁柱節點處，水平鋼筋宜采用機械連接。目前我國鋼筋機械連接市場主要有：滾軋直螺紋連接、鐓粗直螺紋連接、套筒冷擠壓連接、灌漿套筒連接。如圖4為目前我國鋼筋機械連接主要形式。

其中，套筒灌漿連接可視為一種鋼筋機械連接，但與直螺紋等接頭的工作機理有所不同。套筒灌漿連接技術是將連接鋼筋插入帶有凹凸槽的高強套筒內，然后注入高強灌漿料，硬化后將鋼筋和套筒牢固結合在一起形成整體，通過套筒內側的凹凸槽和變形鋼筋的凹凸紋之間的灌漿料來傳力。國內外已有很多種套筒灌漿接頭，且形式多種多樣，但按套筒的形式，總體上可分為全套筒灌漿接頭和半套筒灌漿接頭兩大類，水平鋼筋的連接主要使用全套筒灌漿連接。全套筒灌漿接頭的兩端均采用灌漿方式連接鋼筋，其適用性廣，是目前使用最廣泛的一類套筒灌漿接頭形式。預制梁的橫向受力鋼筋同截面連接點處，通常采用全灌漿接頭。

灌漿套筒連接時的注意事項：必須確保套筒內結合用鋼筋具有足夠的錨固長度;確保套筒內填充的灌漿料的抗壓強度大于質量管理上要求的強度，還要保證灌漿料的灌注質量;將接合用鋼筋的中心錯位和傾斜控制在不影響接頭部位性能的范圍之內。

2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。

3三明治墻板連接技術

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，豎向荷載全部由紉肚匠械連接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m2，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。

4結束語

本文針對預制裝配式混凝土構件鋼筋水平連接問題，對國內已存在的連接形式進行了總結。雖然經過國內的大力倡導及大量科研機構、企事業單位的不斷參與，裝配式機構的發展已取得了大量成果，但仍處于起步階段，大多都是對框架梁柱節點的連接情況進行研究，對外墻與主體，板與梁柱的連接方面研究不足。與此同時，目前國內的鋼筋連接方式主要集中在“濕連接”，灌漿料或混凝土需要一定時間達到規定強度后才能進行下一步工序，影響施工速度。“干連接”方式相比而言施工簡單快速且受力可靠，而國內的相關研究及應用相對較少。總之，裝配式結構將是一種趨勢，然而要更好地發展，仍面臨著許多問題需進一步的研究探討。

參考文獻：

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