預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)干濕連接方法研究

王鳳 張敏 陳潔儀 連榕

摘?要：本文分析不同梁柱連接形式在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)中的適用性以及應(yīng)用方式推薦，通過(guò)干式連接和濕式連接不同節(jié)點(diǎn)類(lèi)型的特征描述，指出現(xiàn)有研究未涉及到的研究?jī)?nèi)容，以期為裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)施工提出建議。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;連接方式;梁柱節(jié)點(diǎn)

文章編號(hào)：2095-4085（2020）06-0084-02

1?引言

在我國(guó)的建筑行業(yè)中大多建筑采用的是現(xiàn)澆模式，存在工業(yè)化程度低、生產(chǎn)效率低、建筑質(zhì)量不穩(wěn)定、建筑材料損耗量大、建筑垃圾量大等問(wèn)題，與國(guó)家的節(jié)能、環(huán)保政策不匹配。預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)作為一種符合建筑工業(yè)化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)形式是目前國(guó)內(nèi)外建筑行業(yè)發(fā)展的新型建筑模式，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益和良好的結(jié)構(gòu)性能，日益得到廣泛應(yīng)用。但由于裝配式建筑主要結(jié)構(gòu)依托于梁柱節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度，故梁柱節(jié)點(diǎn)的連接始終制約著裝配式建筑能否廣泛應(yīng)用。所以，分析預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)連接性能，進(jìn)行深入的理論和試驗(yàn)研究，就顯得尤為重要。根據(jù)施工方法，梁柱節(jié)點(diǎn)的連接方式可分為濕式連接和干式連接[1] 。本文將對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)不同的連接方式進(jìn)行闡述并對(duì)比分析其性能。

2?梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式

2.1?濕式連接

所謂的濕式連接是一種強(qiáng)連接方式，將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)澆模式連接成整體，其連接部位強(qiáng)度較高。在地震作用下，彈性變形一般出現(xiàn)在梁、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件（預(yù)先設(shè)定的塑性鉸）上，梁柱連接部位不發(fā)生破壞。這種結(jié)構(gòu)在地震作用下依靠梁、柱構(gòu)件的彈塑性變形耗能，從而達(dá)到與現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)相同或相近的抗震能力。只要梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)構(gòu)造滿(mǎn)足要求，連接預(yù)制裝配式框架的設(shè)計(jì)可以按照現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行。濕連接節(jié)點(diǎn)類(lèi)型主要包括灌漿連接和整體現(xiàn)澆連接。

（1）灌漿連接?把梁柱中受力的鋼筋節(jié)點(diǎn)放置在同一個(gè)套筒中，再通過(guò)灌注漿料將套筒充分填充，這種連接主要是通過(guò)灌注的高強(qiáng)度漿料來(lái)傳遞力。套筒灌漿連接在裝配式施工中更有利于垂直構(gòu)件的連接。因柱預(yù)制構(gòu)件連接施工要考慮力最大化傳遞等問(wèn)題，若采用焊接等連接方式通常需要先考慮施工現(xiàn)場(chǎng)操作空間等問(wèn)題來(lái)保證施工質(zhì)量，這樣必然要投入更多的資源，相對(duì)于其他連接方式套筒灌漿連接施工更方便且又能保證柱承載力的傳遞。套筒灌漿連接既能保證豎向構(gòu)件的有效連接又能相對(duì)減少裝配式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)使用焊接連接從而減少焊接縫，提高構(gòu)件的整體承載力。

（2）整體現(xiàn)澆連接?是指受力鋼筋通過(guò)先張法或后張法等施工工藝施工的預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)再通過(guò)整體澆筑而成的連接方式。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑最大優(yōu)點(diǎn)在于建筑結(jié)構(gòu)的整體性好，將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)再整體澆筑連接既能在一定程度上提高梁柱節(jié)點(diǎn)的剛度及強(qiáng)度，又能節(jié)約施工成本。但該連接方式也存在一定的局限性，如現(xiàn)澆連接對(duì)于預(yù)制構(gòu)件預(yù)留鋼筋的長(zhǎng)度、現(xiàn)澆水泥的強(qiáng)度等有較高的要求，需要前期經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)才能較準(zhǔn)確的得出結(jié)論。

濕式連接是目前裝配式建筑施工選擇較多的連接方式。其優(yōu)點(diǎn)在于能較大的提高裝配式建筑的整體性，從而保證建筑的承載力能有效傳遞。

2.2?干式連接

所謂的干式連接是一種延性連接方式，是指通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋、高強(qiáng)螺栓等連接方式所形成的連接部位抗彎能力設(shè)計(jì)成比預(yù)制構(gòu)件低的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)在地震作用下的耗能不是來(lái)自于預(yù)制構(gòu)件的彈塑性變形，而是主要通過(guò)附屬耗能組件（如上下翼緣摩擦件、耗能鋼筋、屈服角鋼、防屈服鋼板、等）提供結(jié)構(gòu)的耗能能力，彈塑性變形集中在連接區(qū)域，其他部分保持彈性，預(yù)制梁柱構(gòu)件輕微破壞。

通過(guò)優(yōu)化梁柱節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造，延性接頭可以設(shè)計(jì)成可替換型，震后的結(jié)構(gòu)修復(fù)更為經(jīng)濟(jì)、方便。但存在延性連接節(jié)點(diǎn)剛度小于強(qiáng)連接節(jié)點(diǎn)剛度，使得延性連接預(yù)制裝配式框架側(cè)向剛度遠(yuǎn)小于強(qiáng)連接預(yù)制裝配式框架側(cè)向剛度，在風(fēng)荷載及地震作用下結(jié)構(gòu)整體側(cè)移較大，易產(chǎn)生較大的附加彎矩，所以延性連接預(yù)制裝配式框架不能按現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。其連接形式主要有高強(qiáng)度螺栓連接和焊接連接兩種。

（1）高強(qiáng)度螺栓連接?是指在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)就預(yù)留好螺栓孔洞及后期需要安裝的孔洞，最后在現(xiàn)場(chǎng)采用高強(qiáng)度螺栓將梁柱節(jié)點(diǎn)連接。該連接方式現(xiàn)場(chǎng)施工相對(duì)簡(jiǎn)單便捷，但也存在不足之處。第一，這種連接方式對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工人員的操作水平具有較高的要求，且施工人員要精準(zhǔn)把握好螺栓連接時(shí)的精度，否則容易損壞螺栓。第二，高強(qiáng)度螺栓連接主要依托連接處的螺栓，這樣就導(dǎo)致了螺栓在工廠制作時(shí)一定要按設(shè)計(jì)圖精準(zhǔn)制作且在螺栓運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)及在現(xiàn)場(chǎng)保存這整個(gè)過(guò)程都不能損壞螺紋，還要保證螺栓不能受污染，否則就需要返廠維修或者更換螺栓，這將大大提高施工成本及消耗資源、拉長(zhǎng)施工周期。

（2）焊接連接?是指預(yù)制構(gòu)件中需要連接的節(jié)點(diǎn)預(yù)埋件通過(guò)焊接的方式連接而成。同螺栓連接一樣，焊接連接方式無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行濕作業(yè)操作，在焊接結(jié)束后也不需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)從而達(dá)到構(gòu)件連接強(qiáng)度的節(jié)點(diǎn)連接方式，這種連接方式相對(duì)于濕式連接更可以縮短工期，同時(shí)也能避免螺栓連接所帶來(lái)運(yùn)輸和保存螺栓而產(chǎn)生的問(wèn)題，這樣也降低了施工成本。但是焊接節(jié)點(diǎn)的連接方式也存在致命的缺點(diǎn)。第一，焊接連接保證連接材料的強(qiáng)度，否則容易產(chǎn)生構(gòu)件還未破壞焊接材料先破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)的現(xiàn)象。第二，焊接連接的節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)出脆性破壞的特征，因焊接材料沒(méi)有塑性特征，當(dāng)構(gòu)件承載力達(dá)到上限值時(shí)會(huì)發(fā)生脆性破壞。這種建筑物如果遭遇地震，因?yàn)榭拐鹉芰^差，所以會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重會(huì)引起建筑物垮塌[2～4] 。

3?梁柱節(jié)點(diǎn)連接性能分析

預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式性能分析，如表1所示。

分析表1可得出，預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式中濕式連接更能提高裝配式建筑的整體性及強(qiáng)度。相對(duì)于濕式連接，干式連接方式在延展性和整體性會(huì)相對(duì)較差。而如果對(duì)比施工現(xiàn)場(chǎng)所采用的工藝及施工成本和工期方面，干式連接則更具有優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樘淄补酀{連接和整體現(xiàn)澆連接都屬于裝配式建筑中的濕式連接，現(xiàn)場(chǎng)施工工藝復(fù)雜，在施工結(jié)束后還需要花費(fèi)工期去養(yǎng)護(hù)。高強(qiáng)度螺栓連接和焊接連接等幾種干式梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式因不需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行濕作業(yè)操作，只需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的安裝等工序即能完成施工，在一定程度上縮短了工期。

4?結(jié)?語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)干濕連接性能分析，最后得出以下結(jié)論。

（1）濕式連接保存了傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑模式的現(xiàn)場(chǎng)澆筑，在一定程度上提高了預(yù)制裝配式建筑的整體性。但因濕式連接必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)澆筑來(lái)連接整體，且施工工藝相對(duì)復(fù)雜，且混凝土需要養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致工期延長(zhǎng)。

（2）干式連接相對(duì)濕式連接施工工藝簡(jiǎn)單，一定程度可縮短工期且節(jié)約成本，但該連接方式延展性和抗震性較差。

每一種連接方式有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，故在裝配式建筑施工中應(yīng)綜合考慮工程項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)施工條件等情況選擇合適的連接方法，或選擇多種連接方式相結(jié)合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，這樣能互相彌補(bǔ)各自連接方式的缺點(diǎn)，且能最大程度發(fā)揮各種連接方式的優(yōu)點(diǎn)，從而提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)的整體性。

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