裝配式剪力墻節點連接技術

馬步真　丁芳軍

【摘要】由于裝配式建筑具備節省資源、縮短工期、綠色節能等優點，契合當前建筑業發展的需求，因此得到了行業廣泛的關注和國家相關政策的支持。在裝配式結構體系中，構件的連接方式、受力性能、抗震性能是國內外學者研究的重點方向。本次主要論述了裝配式建筑及裝配式剪力墻節點連接技術的發展，使用的優缺點及可行性，為后續工程項目使用裝配式剪力墻節點連接技術提供參考。

【關鍵詞】裝配式;剪力墻;節點連接;抗震性能

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、引言

20世紀50年代以來，我國裝配式混凝土建筑得到了大力發展。然而，上世紀70年代的唐山大地震使人們對裝配式建筑的抗震性能產生了懷疑，對裝配式建筑進行了完全否定。上世紀80年代末，我國裝配式混凝土結構的發展陷入低潮，產生這個問題的原因是裝配式混凝土結構抗震性能的不確定性制約了該體系發展[1]。

20世紀70年代，日本神戶和美國關島發生的地震中裝配式混凝土結構就體現出了大不一樣的效果，很多裝配式混凝土結構都經受住了高烈度地震的考驗。從這一點來看，裝配式混凝土結構的整體震后性能證明了它們能夠具有優異的抗震性能[2]。裝配式剪力墻結構是裝配式高層建筑中的主要承重部位，是裝配式建筑發展的重要結構體系。圖1為裝配式混凝土剪力墻結構。

在裝配式剪力墻結構中，能確保整個結構系統良好完整性和抗性能的關鍵就是墻板之間的有效連接，也就是墻板之間的接縫[3]。裝配式剪力墻結構的接縫主要是水平接縫、豎向接縫、連系梁接縫、樓板接縫四類。裝配式剪力墻的水平接縫是確保軸向壓力、彎矩和剪力的有效傳遞的一種連接方式，進一步使裝配式剪力墻成為有效的抗側向力結構構件[4]。裝配式混凝土剪力墻的水平接縫方式目前主要有現澆帶連接、后張預應力連接、螺栓連接、套筒灌漿連接等。

近些年的研究已經提出了多種等同現澆的裝配式混凝土剪力墻水平連接方法，但裝配式剪力墻的連接可靠性與施工便捷性之間仍存在一些矛盾，預制構件吊裝對接困難，現澆段難以澆筑密實，套筒灌漿、錨漿搭接等技術要求較高，以及干濕連接方法施工難度大導致力學性能不穩定等一系列問題，使得實際裝配式結構的建造質量并不理想[5-6]。

2、裝配式建筑發展現狀

2.1 國內發展現狀

上世紀50年代，我國裝配式混凝土建筑開始興起，通過借鑒國外的一些大型模板建筑方面的技術經驗，在1970年之后的10年內得到了快速發展，同時也為我國建筑行業以后的發展積攢了十分寶貴的經驗。近些年，裝配式建筑在大型模板剪力墻結構的板與板之間的連接處存在一系列的接縫，由于當時預制混凝土的生產工藝落后，接縫連接方式的研究也并不充分，導致存在接縫結構的整體性相比于整體澆筑結構較差。另外，存在這樣問題的原因還有接縫處容易產生應力集中現象，結構變形不夠連續，而且結構的抗震性能較差，外墻的防水技術落后等，諸如這樣一系列問題的出現，使得裝配式混凝土結構在民用建筑中的應用逐漸減少，最后進入了一個相對低潮的階段[7]。近十年來，我國在裝配式混凝土建筑方面的研究也漸漸地受到了高度的重視，有關裝配式混凝土結構的研究與應用成為了建筑行業關注的重點。

2.2 國外發展現狀

國外的裝配式建筑相較于國內起步較早。經過長時間研究，于20世紀末期，裝配式混凝土結構已普遍應用于工業建筑、水工建筑、民用建筑、橋梁道路等工程結構領域。

3、裝配式剪力墻水平接縫研究

3.1 國內研究

吳濤[8]等對國內出現的一種裝配式構件鋼筋連接技術，即約束漿錨連接法，如圖2，進行了工作機理以及技術特點方面的分析研究，他們認為，約束漿錨連接技術雖具有施工簡便，節省成本，抗震性能優良的優點，然其還具備承載能力較低，灌漿料消耗量較大等缺點，該項連接技術有待進一步研究。

鮑磊[9-10]等對采用鋼板螺栓連接形式的裝配式剪力墻結構進行了試驗研究，設計了1：1的試驗構件進行現場試驗，用ABAQUS軟件進行等同試驗工況模擬，最后將試驗與模擬的抗震性能進行對比，得出了該種連接方式的可行性，提出了鋼板與混凝土界面接觸處理的不足與后續研究期望。圖3為鋼板螺栓連接剪力墻。

孫建、邱洪興[11-12]等基于裝配式混凝土剪力墻濕接縫連接的缺陷，提出了一種水平干接縫類型，即高強螺栓、連接鋼框組合連接形式的預制剪力墻構件，這種方式能有效解決濕接縫產生的缺陷。連接形式見圖4。

a）水平接縫試件詳圖

b）現場試驗照片

裝配式剪力墻連接方式作為裝配式結構的關鍵技術，目前的研究雖然已經取得很大的進展，但各類連接形式不同程度的存在著造價高、施工工藝復雜等不足之處仍有待改進，且在預制構件產品制作、運輸、吊裝和裝配等過程缺乏成熟的規范體系，限制了其進一步的推廣。

3.2 國外研究

TonyHolden[13]等提出了鋼筋漿錨連接以及部分預應力裝配式剪力墻構件，其中鋼筋漿錨剪力墻構件中使用高強灌漿料來填充預留連接縫隙處;對部分應力裝配式剪力墻構件的墻體混凝土使用鋼纖維混凝土;隨后他們進行了抗震試驗，結果顯示兩種剪力墻構件都具有等同整體現澆剪力墻構件的抗震性能。

CanB.[14]等提出了通過螺栓在凹槽中產生的摩擦力來抵抗豎向力的一種新型連接方式，如圖5。通過試驗研究得出了很好的效果，對較薄的預制預應力混凝土墻板或預制空必墻板與基礎的連接有很好的設計參考意義。

SuM.K.[15-16]等基于裝配式混凝土剪力墻水平接縫處容易產生水平滑移的設計問題，提出了幾種新型水平連接方式，如圖6。這種連接方式可以減小水平接縫處產生的水平滑移，提高剪力墻的延性和耗能能力。

SoudkiK.A.[17]等為了深入了解不同連接形式對裝配式剪力墻抗震性能的影響，分別對鋼筋連接、預應力連接、螺栓連接等多種連接方式下的裝配式混凝土剪力墻，進行了低周往復荷載試驗研究，結果表明，在軟鋼與后張預應力鋼筋混合的連接中，軟鋼連接在地震中主要起著耗能的作用，后張預應力鋼筋主要起著連接的作用。

WeldonB.D.[18]等將裝配式剪力墻墻體間通過預應力鋼筋進行連接，鋼連梁與預制墻體通過角鋼和混凝土中預埋鋼板進行螺栓連接，然后通過低周往復荷載試驗，對該新型剪力墻結構的抗震性能進行了研究。

結論：

裝配式混凝土建筑因節省資源、縮短工期、綠色節能而得到了大力發展，且其整體震后性能證明了它們能夠具有優異的抗震性能。在裝配式剪力墻結構中，能確保整個結構系統良好完整性和抗性能的關鍵就是墻板之間的有效連接，也就是墻板之間的接縫，雖然其已取得很大的進展，但各類連接形式不同程度的存在著造價高、施工工藝復雜等不足之處仍有待改進，且在預制構件產品制作、運輸、吊裝和裝配等過程缺乏成熟的規范體系，限制其進一步的推廣。

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作者簡介：

馬步真（1963-），男，正高級工程師，工程碩士。

丁芳軍（1983-），男，副高級工程師，學士學位。