裝配式建筑節點濕連接方式研究綜述

李慧嫻 張佩 張宇

摘?要：本文針對裝配式建筑在施工的過程中最為核心的部分——連接技術中的濕連接部分進行了總結，包括規范推薦的兩種連接方式：鋼筋套筒灌漿連接、漿錨連接和新型濕連接節點進行了進行了歸納和詳細介紹，通讀本論文可以了解到當今每種濕連接技術的優缺點、適用范圍等相關信息，并從宏觀上把握較為完善的濕連接的具體方式。

關鍵詞：濕連接;鋼筋套筒灌漿連接;漿錨連接;新型連接節點

90年代中期，我國裝配式建筑技術顯著提高，全現澆式混凝土建筑體系已經逐漸取代了預制裝配式混凝土建筑。預制構件的連接技術是裝配式結構的關鍵、核心的技術。目前國內《裝配式混凝土結構技術規程》推薦的鋼筋套筒灌漿連接和鋼筋漿錨搭接兩大濕連接方式，另外本文還介紹了一些新型濕連接的方式。

一、濕連接技術簡介

我國目前常用的裝配式混凝土框架結構，根據預制裝配式混凝土結構連接節點的施工方式，梁連接方式主要有濕連接和干連接兩種，相對于干連接，現階段濕連接運用更為廣泛。

“濕”連接是指預制梁、柱或T形構件在接合部利用鋼筋連接或錨固的同時，通過現澆混凝土連接成整體框架的連接方式。由于需通過現澆混凝土連接，所以被稱之為濕連接。框架結構濕連接常見的連接方式有預制梁在梁柱節點連接、預制梁跨中連接和預制T形構件的連接，而剪力墻結構的濕式連接方式則具體發展為現澆帶連接、套筒灌漿連接和預留孔灌漿搭接等方法。

二、鋼筋套筒灌漿連接

20世紀60年代，余占疏（Alfred A.Yee）[1]在美國發明了鋼筋套筒灌漿連接接頭（以下簡稱“套筒灌漿接頭”）解決了裝配式結構中的縱向鋼筋連接問題。套筒灌漿接頭由套筒、灌漿料和鋼筋三個部分構成，在鋼筋連接時注入快硬無收縮灌漿料，依靠材料之間的黏結咬合作用連接鋼筋與套筒。

（一）灌漿套筒接頭的工作機理

鋼筋套筒灌漿連接的基本原理是：鋼筋從兩端開口通過鑄造的中空型套筒穿入套筒內部，不需搭接，鋼筋與套筒間填充高強微膨的結構性砂漿，協助鋼筋完成續接。鋼筋通過砂漿受到套筒的圍束作用，再加上自身的微膨脹特性，使其與套筒內側間的正向作用力增大，從而產生摩擦力，進而傳遞鋼筋應力。

（二）灌漿套筒接頭的分類

灌漿套筒是通過灌漿料與鋼筋間的粘結作用來進行構件傳力的金屬套管，它能很好地解決裝配式結構中縱向鋼筋連接的問題。套筒灌漿接頭所使用的套筒一般由球墨鑄鐵或優質碳素結構鋼鑄成，大多為圓柱形或紡錘形。灌漿套筒按接頭的形式分為半灌漿套筒連接和全灌漿套筒連接，其中全灌漿套筒連接在實際工程中的應用更為廣泛。

全灌漿套筒連接基本原理是使用高強鋼或者合金鋼鑄造的中空型套筒來連接上下兩個預制構件。在使用過程中，上下兩個預制構件中的鋼筋分別插入套筒中，然后通過套筒上的灌漿孔灌入高強微膨的灌漿料來實現兩個預制構件的連接。全灌漿套筒連接具有施工方便，施工高效快捷等優點，是目前使用最廣泛的一類套筒灌漿接頭形式。

（三）套筒灌漿接頭的破壞模式

套筒灌漿接頭還有另外三種破壞模式：

1）鋼筋拔出破壞：由于鋼筋-灌漿料結合面在鋼筋拉斷前失效造成，通過增大鋼筋錨固長度可以避免此類破壞;

2）灌漿料拔出破壞：由于灌漿料-套筒結合面在鋼筋拉斷前失效造成，可通過適當配置剪力鍵避免;

3）灌漿料劈裂破壞：灌漿料強度不夠，導致接頭鋼筋拉斷前發生;

套筒強度不夠，導致接頭鋼筋拉斷前發生套筒拉斷破壞。

（四）套筒灌漿接頭的施工方式

在施工前，套筒需預先埋入構件的連接端，到達施工現場后，將另一個連接構件的外露鋼筋插入套筒，然后進行安裝定位，最后通過灌漿連接鋼筋。與其他機械連接方式相比，此種連接方式中鋼筋預加工的工作量減小、現場施工時鋼筋不會產生二次應力和變形、允許產生施工偏差。

三、鋼筋漿錨搭接連接

相比于套筒灌漿的連接方式，漿錨連接方式更適應國內的預制裝配式結構體系。其基本原理是在搭接區段，將兩根受力方向不同的鋼筋間隔開一段距離，分別與混凝土進行錨固，通過混凝土傳力，進而實現鋼筋間應力的傳遞。

（一）插入式預留孔灌漿鋼筋連接

2008年，我國學者首創了插入式預留孔灌漿鋼筋連接方式，適用于預制混凝土建筑，大大促進了其產業化的發展。該連接方式是在預制混凝土構件預埋鋼筋下端的一側，預留一個內壁粗糙（多為螺紋狀或螺旋狀，目的是提高后加入的灌漿料與周圍混凝土的粘結強度）的孔洞，該孔洞上下分別預留有排氣孔和灌漿孔，其外圍配有螺旋箍筋（提供橫向約束，提高節點的承載能力），三者彼此連通。在預制混凝土構件安裝時，將連接用的鋼筋插入孔內至預設長度，然后通過與該空洞相連的灌漿孔和排氣孔向內注入灌漿料，最后經過凝結硬化，預埋鋼筋和另一根連接鋼筋即連接在了一起，實現了預留孔洞插筋后灌漿的間接搭接連接方式。經過國內多位學者試驗表明，應用該連接方式的剪力墻與現澆剪力墻相比，抗震性能明顯提高。

（二）金屬波紋管漿錨搭接連接

金屬波紋管漿錨鋼筋間接搭接連接的基本原理是在上層預制混凝土構件中預埋金屬波紋管，然后在施工時將下層預制混凝土構件伸出連接鋼筋插入到金屬波紋管中，再灌入高強無收縮灌漿料，最后經過養護完成錨固連接。但目前該連接技術尚不成熟，仍需進一步探索，從而獲得完善的理論支撐與完備的設計方法。

四、裝配式混凝土結構濕連接新型連接節點

（一）鋼絞線錨入式預制框架節點

管東芝等在世構體系基礎上，提出了一種鋼絞線錨入式預制框架節點。預制梁下半部分采用先張法預制預應力梁形式，梁上部同樓板一起進行疊合現澆;梁端預留箍筋進一步加密，間距一般為50mm的鍵槽;絞線端部通過壓花機形成壓花錨，在鍵槽內部分和伸出預制梁部分為無預應力段;下部架立筋采用普通帶肋鋼筋，鍵槽端面處增設一段局部無黏結段。構造形式如圖1所示。節點拼裝時，帶壓花錨的鋼絞線根據錨固長度需要，可伸入節點核心區內或對面預制梁的鍵槽內錨固，附加兩端帶擴大頭的直鋼筋;通過后澆混凝土實現梁柱節點的整體連接。節點拼裝示意圖如圖2所示。

經實驗研究證明，該種節點連接具有造價低廉，材料節省，施工便捷等優點，而且由于附加直鋼筋的存在，節點的剛度、強度和穩定性明顯提高，從而有利于增強鋼絞線錨入式新型預制混凝土框架梁柱節點的抗震性能，所以說這種新型連接節點的應用前景廣闊。

（二）裝配式FRP筋混凝土節點

劉志威針對傳統鋼筋混凝土結構在沿海等惡劣環境中鋼筋腐蝕嚴重的問題，提出將預制裝配式混凝土結構中節點區鋼筋替換成FRP筋，有限元建模分析表明，配筋相同情況下，采用FRP筋的裝配式梁-柱節點，其承載力較低，可通過提高配筋率的措施予以改善。

結合FRP筋的性質，劉志威提出了適合預制FRP筋混凝土的梁柱節點連接方式，如圖3所示。柱為預制柱，梁為預制U型梁，其中下半部分為預制，上半部分為現澆。梁縱筋用套筒、綁扎或膠結的形式連接。一些情況下縱筋也可做成彎鉤。另外為增強FRP筋與混凝土之間的粘結性能，主筋表面均做粘砂處理;為保證新老混凝土的粘結力，對預制部分與現澆部分的水平結合面做人工粗糙面等。

劉志威提出的裝配式FRP筋混凝土節點最大的優點是耐腐蝕性，因此特別適用于對于海島工程結構。在海水等腐蝕環境中，使用裝配式FRP筋混凝土將更有利于結構的長期穩定與安全。同時，使用裝配式的結構類型，可以克服FRP筋在現場加工的問題，具有施工不受氣候條件影響、工期短、節省模板等優點。而其承載力較低的缺點，可通過提高配筋率的措施予以改善。

（三）新型裝配式鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土梁框撐體系

李正良等結合裝配式建筑和鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁組合框架結構的優點，提出了裝配式方鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁組合框撐體系。框撐體系是一種以方鋼管混凝土柱、帶工字型鋼接頭的鋼筋混凝土梁以及圓鋼管混凝土斜撐為主要承力體系的新型裝配式結構體系。此種體系的大部分構件均可在工廠預制，僅有少部分混凝土構件需現場施工。且通過試驗分析證明：該體系特殊的結構形式可以保證梁柱節點核心區域的強度、延性及連接可靠性，使得節點核心區域的承載能力高于與其相連構件的承載能力，形成具有“強鋼管混凝土柱-弱鋼筋混凝土梁”和“強節點-弱構件”失效路徑的結構體系。

五、結語

以上對濕連接的多種連接節點的工作機理和其優缺點進行了介紹，總體來看，灌漿套筒連接在現在的裝配式建筑中應用最為廣泛，漿錨連接技術優勢明顯，新型裝配式連接節點的開發多是對應不同的特殊地質環境或者特定結構處，可以根據施工時的不同情況予以采用。但是，也不難看出，每種節點連接都存在著一定的缺陷，使用時會受到技術、材料等多種條件的限制，甚至部分指標要求不明確，這些都反映了我國的裝配式建筑研究還不夠完善，需要繼續加大研發力度，完善相關的技術規程。只有解決了這些問題，預制裝配式混凝土建筑才能在今后更好更健康的發展，形成真正的工業化建筑產業。

參考文獻：

[1]Splice-sleeve north America[EB/OL].http：//www.Splicesleeve.com/.

[2]吳子良.鋼筋套筒灌漿連接技術[J].住宅產業，2011，（6）：59-61.

[3]韓超，鄭毅敏，趙勇.鋼筋套筒灌漿連接技術研究與應用進展[J].施工技術，2013，42（21）：113-116.