裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方式的探討和研究

顧玉萍

（江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225000）

0 引言

新時(shí)期背景下，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)逐漸向著產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化轉(zhuǎn)型。發(fā)展裝配式建筑不僅要提高裝配式建筑的裝配率，還要提高工程項(xiàng)目施工的安全性。所以在項(xiàng)目開(kāi)展的階段中，為了能夠達(dá)到工程建設(shè)的質(zhì)量安全要求，就有必要了解各個(gè)裝配式節(jié)點(diǎn)的連接方式以及連接范圍，做好連接方案的部署。當(dāng)前，裝配式工程項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接方式有很多類(lèi)型，不同類(lèi)型的效果存在差異性。因此，為了能夠提高裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接效果，滿足工程項(xiàng)目的裝配需求，對(duì)裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接方式進(jìn)行探討研究，不斷尋找出更為科學(xué)有效的技術(shù)方案，對(duì)裝配式工程的開(kāi)展有著非常重要的意義。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)概述

當(dāng)前我國(guó)的很多建筑項(xiàng)目在混凝土工程施工階段，會(huì)優(yōu)先選擇使用現(xiàn)澆混凝土的施工方式，這是非常傳統(tǒng)的施工方式，需要投入較多的人力資源，現(xiàn)場(chǎng)施工量比較大，工作人員效率通常都比較低，很多項(xiàng)目都會(huì)出現(xiàn)工期延誤、現(xiàn)場(chǎng)變更等問(wèn)題。裝配式建筑施工技術(shù)可在工廠生產(chǎn)出大量的預(yù)制構(gòu)件，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配作業(yè)，形成整體的建筑結(jié)構(gòu)。該方式的優(yōu)勢(shì)是工廠可以實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，確保各個(gè)連接結(jié)構(gòu)的性能合格，通過(guò)梁柱的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連接，形成完整的建筑結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的連接過(guò)程中，比較普遍的應(yīng)用方式有如下兩種：（1）濕連接。該連接方式是把制作完成的預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，拼接完成之后，通過(guò)現(xiàn)澆的方式將其連接為整體的結(jié)構(gòu)。（2）干連接。和濕連接的方式相比，這種方式的施工難度明顯下降，結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度以及承載力水平都得到了很大的提升，但是該方式的延伸性較差。因此，施工單位應(yīng)該積極研究多種先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)連接方式，保證裝配式結(jié)構(gòu)的連接效果滿足要求，從而可以提高結(jié)構(gòu)的連接效果和質(zhì)量，為建筑工程的總體質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

2 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

2.1 易于控制成本

從理論角度出發(fā)展開(kāi)分析，裝配式建筑的成本控制有明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)比現(xiàn)澆方式來(lái)說(shuō)，成本相對(duì)較低。裝配式建筑結(jié)構(gòu)部件可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，成本控制效果良好。傳統(tǒng)的建筑施工方式并不能準(zhǔn)確地控制建筑材料的使用量，一般都會(huì)采購(gòu)比較多的材料，有足夠的富余量，而在施工之后會(huì)有大量的材料剩余，造成資源浪費(fèi)而引發(fā)成本升高。而預(yù)制構(gòu)件的形式可以在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)全面的控制，進(jìn)而避免資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。在應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件開(kāi)展建筑施工過(guò)程中，人力資源投入量更少，所以成本更低，綜合效益更加明顯。

2.2 承載力要求更低

裝配式建筑的自重相對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)要小，所以對(duì)于下層建筑結(jié)構(gòu)的承載力要求小，能夠更好地滿足設(shè)計(jì)方案的要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，不會(huì)造成結(jié)構(gòu)損壞等問(wèn)題。在自重小的情況下，徐變影響也比較小，結(jié)構(gòu)的抗震性能較高，安全水平得到很大的提升。傳統(tǒng)住宅建筑采取現(xiàn)澆施工方式，有比較多的承重墻體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部開(kāi)間尺寸相對(duì)較小，居民也無(wú)法按照自己的要求進(jìn)行空間的分割，而裝配式建筑形式內(nèi)部設(shè)置多個(gè)輕質(zhì)隔墻的結(jié)構(gòu)，開(kāi)間尺寸比較大，可以滿足人們對(duì)于室內(nèi)空間的分割和利用的要求，空間利用率得到提升。

2.3 易于控制施工質(zhì)量

采用預(yù)制裝配式建筑形式，施工單位對(duì)工程質(zhì)量的控制也有明顯的優(yōu)勢(shì)，將質(zhì)量控制點(diǎn)前移到生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。施工質(zhì)量不僅要從生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，更要控制設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量以及設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)，對(duì)工程質(zhì)量有著直接的影響。通過(guò)預(yù)制裝配式建筑形式，工程質(zhì)量的控制已經(jīng)不僅局限于傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)控制，設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)都要全面地控制，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的技術(shù)參數(shù)符合要求，確保現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工順利進(jìn)行，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。構(gòu)件的預(yù)制應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)完成，按照設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始澆筑作業(yè)，將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)完成裝配作業(yè)，所以需要將施工質(zhì)量管理的重點(diǎn)前移。在該環(huán)節(jié)中，工廠的作用極為明顯，所以要更加重視預(yù)制施工的質(zhì)量管控，保證整體結(jié)構(gòu)性能滿足要求。

3 節(jié)點(diǎn)連接概述

在建筑工程的實(shí)施環(huán)節(jié)，裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)較為明顯，將各個(gè)制作完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，主要是梁、柱、疊合梁、板等結(jié)構(gòu)，保證連接的效果和質(zhì)量，但是施工單位要從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、強(qiáng)度等方面展開(kāi)分析，切實(shí)提高連接效果和質(zhì)量。在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工中，其結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接可以選擇干連接或者濕連接的形式，應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件之間的水平和豎向的連接，形成整體的建筑結(jié)構(gòu)。干連接的方式是將預(yù)制結(jié)構(gòu)部分應(yīng)用鋼筋等機(jī)械連接的方式，包含螺栓連接、焊接連接、吊架連接等；濕連接是在工廠預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)之后，各個(gè)連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)用后澆的方式進(jìn)行連接施工，形成整體的結(jié)構(gòu)。裝配式建筑結(jié)構(gòu)需要設(shè)置合理的節(jié)點(diǎn)連接方式，促進(jìn)結(jié)構(gòu)連接性能的提升，組合形成性能合格的混凝土建筑結(jié)構(gòu)，滿足建筑工程的運(yùn)行需要。

3.1 干連接

在建筑節(jié)點(diǎn)連接的階段中，干連接方式作為常用的一項(xiàng)連接方法，應(yīng)用效果的好壞關(guān)乎著整體工程項(xiàng)目的安全性以及穩(wěn)定性，以下對(duì)干連接的方式要點(diǎn)進(jìn)行深入探討。

3.1.1 螺栓連接

螺栓連接可以選擇使用普通螺栓連接以及高強(qiáng)度螺栓連接的方式，其可以用來(lái)傳遞軸、彎矩以及剪力的形式進(jìn)行連接，對(duì)于梁柱連接性能的提升有著重要的作用，見(jiàn)圖1。螺栓連接的主要優(yōu)勢(shì)就是在現(xiàn)場(chǎng)操作更加的方便，但是要保證預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)的質(zhì)量合格，工作人員應(yīng)掌握足夠的施工技術(shù)，可以防止在裝配式建筑應(yīng)用中發(fā)生誤差，受力效果得到提升，而其缺點(diǎn)就是后期進(jìn)行維護(hù)和管理的難度較大，也容易產(chǎn)生資金浪費(fèi)。

圖1 全裝配式螺栓干連接項(xiàng)目

3.1.2 焊接連接

該方式是比較普遍應(yīng)用的連接形式，通過(guò)焊接的方式將各個(gè)剛性構(gòu)件連接形成整體的結(jié)構(gòu)，其主要的特點(diǎn)是操作方便、快捷、成本低，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑形式來(lái)說(shuō)應(yīng)用極為普遍。對(duì)足尺預(yù)制的焊接以及現(xiàn)澆的梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的焊接連接強(qiáng)度性能較弱，在正常的使用環(huán)節(jié)容易發(fā)生脆性損害的問(wèn)題，抗震性能也比較低，所以要全面提升焊接連接的強(qiáng)度性能，選擇合適的焊接技術(shù)、加強(qiáng)焊接質(zhì)量控制尤為重要，比如增加焊接的長(zhǎng)度、增大焊腳高度、選擇合理焊接方式等，焊接人員掌握足夠的焊接技術(shù)，落實(shí)焊接工藝技術(shù)要求，促進(jìn)連接節(jié)點(diǎn)的抗剪性能提升。

3.1.3 牛腿連接

牛腿連接是當(dāng)前重點(diǎn)應(yīng)用的干連接方式，其承載力性能水平比較高，應(yīng)用牛腿腹板、上下翼緣向周邊結(jié)構(gòu)傳輸作用力，從而可以使裝配式結(jié)構(gòu)的連接性能得到提升，通常可以采用以下幾種連接形式：（1）明牛腿連接：在施工中，將連接節(jié)點(diǎn)直接暴露在建筑結(jié)構(gòu)的外部，操作方便快捷，承載性能較高，但是美觀性較差；（2）暗牛腿連接：連接結(jié)構(gòu)不會(huì)占據(jù)過(guò)大的空間，承載性能比較高，美觀性好，但是對(duì)于技術(shù)、工藝方面的要求較高;（3）型鋼暗牛腿連接：在連接的位置上使用混凝土進(jìn)行包裹處理，只有比較小面積的牛腿裸露在外部空間中，承載性能較高，被廣泛地應(yīng)用到實(shí)踐中。

3.1.4 鋼筋機(jī)械連接

在裝配式結(jié)構(gòu)工程開(kāi)展階段，鋼筋機(jī)械連接的方式是通過(guò)鋼筋端面承壓連接，利用套筒等連接的結(jié)構(gòu)部件實(shí)現(xiàn)機(jī)械咬合，達(dá)到鋼筋連接的要求，通過(guò)連接部件傳播軸向力、壓力的作用，連接部位的強(qiáng)度性能較高，還需要進(jìn)行濕作業(yè)，施工也非常的方便，連接性能較高。需要注意的是，在鋼筋機(jī)械連接的階段中，為了能夠提高鋼筋機(jī)械的連接效果，在連接時(shí)要求技術(shù)人員嚴(yán)格地按照鋼筋機(jī)械的連接方案做好連接方案的部署，并且在具體操作的階段還需要對(duì)受力性進(jìn)行分析，做好相關(guān)的連接受力性控制，減少應(yīng)力過(guò)大而出現(xiàn)連接失敗等問(wèn)題。

3.2 濕連接

3.2.1 灌漿套筒連接

該連接方式是應(yīng)用兩根鋼筋從中空型套筒兩端直接插入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并不需要設(shè)計(jì)搭接的形式，從灌漿孔直接注入灌漿施工材料，保證兩根鋼筋可以穩(wěn)定地連接，見(jiàn)圖2。錨固鋼筋和膨脹的灌漿料會(huì)存在一定的摩擦力，套筒的連接各個(gè)部件和外部的混凝土之間會(huì)形成較大的粘結(jié)力，所以灌漿實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的傳播，性能水平較高。灌漿套筒結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)形式，主要分為全灌漿套筒和半灌漿套筒的結(jié)構(gòu)，其中全灌漿套筒的方式施工作業(yè)非常的方便，會(huì)有一定的施工作業(yè)偏差，所以使用范圍更加地廣泛。研究人員對(duì)灌漿套筒技術(shù)進(jìn)行分析與試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的總體應(yīng)用效果良好，且技術(shù)比較成熟，所以是目前裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)主要的鋼筋連接形式而應(yīng)用到實(shí)踐中。

圖2 灌漿套筒連接

3.2.2 漿錨搭接

該方式應(yīng)用的過(guò)程中，其主要的原理就是在搭接的范圍內(nèi)將鋼筋分開(kāi)保持一定的距離，并且和混凝土進(jìn)行錨固，最后利用混凝土進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力的傳輸，通常會(huì)選擇如下的連接形式：（1）插入式預(yù)留灌漿鋼筋連接方式。預(yù)制結(jié)構(gòu)部件上應(yīng)該預(yù)留內(nèi)壁粗糙的孔洞結(jié)構(gòu)，灌入材料之后和周邊粘結(jié)形成整體的結(jié)構(gòu)，然后預(yù)留灌漿孔與排氣孔，并且直接把預(yù)埋鋼筋插入到孔洞結(jié)構(gòu)內(nèi)，灌入材料，實(shí)現(xiàn)鋼筋有效的連接。（2）金屬波紋管漿搭接連接形式。在預(yù)制的結(jié)構(gòu)部件內(nèi)預(yù)埋金屬波紋管，把連接的部件直接埋設(shè)到金屬波紋管內(nèi)，再通過(guò)灌漿方式組合連接，形成整體的結(jié)構(gòu)。漿錨連接的方式可以達(dá)到強(qiáng)度性能的要求，鋼筋連接長(zhǎng)度需要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)于受拉構(gòu)件或者鋼筋直徑超過(guò)20mm且受力荷載之下的縱向鋼筋不會(huì)選擇這種結(jié)構(gòu)形式。所以為了能夠提高建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接效果，在漿錨搭接的階段中，需要按照裝配式工程項(xiàng)目的規(guī)模以及特點(diǎn)合理地選擇搭接方式，才能提高項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性。

4 裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)研究前景和展望

新時(shí)期隨著我國(guó)技術(shù)的不斷發(fā)展，在建筑領(lǐng)域中越來(lái)越多的新型技術(shù)應(yīng)用到工程實(shí)踐當(dāng)中。當(dāng)前很多吊裝技術(shù)、連接技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了裝配式結(jié)構(gòu)項(xiàng)目當(dāng)中，給工程的開(kāi)展奠定了良好的基礎(chǔ)。相信在科學(xué)技術(shù)的支持下，在未來(lái)的發(fā)展中，建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方式必然會(huì)向著智能化、科學(xué)化等方向發(fā)展。

（1）裝配式建筑節(jié)點(diǎn)的連接很多都會(huì)選擇應(yīng)用濕連接的方式，但是干連接的形式操作非常地方便，要順應(yīng)建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，技術(shù)人員應(yīng)該盡量地選擇干連接的形式，并且加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接形式和工藝的研究，同時(shí)積極推廣應(yīng)用干連接，促進(jìn)連接性能和水平的全面提升。

（2）當(dāng)前在我國(guó)的裝配式建筑中，節(jié)點(diǎn)連接的技術(shù)比較成熟，但是對(duì)于墻體方面的連接還不是很成熟，技術(shù)水平也比較低，所以容易導(dǎo)致墻板的連接性能比較差，無(wú)法滿足建筑工程的連接需要，還會(huì)影響總體的應(yīng)用效果。

（3）地震會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接產(chǎn)生影響，由于地震影響節(jié)點(diǎn)連接效果的案例比較多，所以施工技術(shù)人員要綜合分析設(shè)計(jì)方案，了解具體的情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，促進(jìn)連接節(jié)點(diǎn)性能的提升，達(dá)到抗震效果。同時(shí)還要將節(jié)能環(huán)保的理念應(yīng)用到實(shí)踐中，降低能源消耗，促進(jìn)我國(guó)建筑領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

（4）裝配式建筑是我國(guó)建筑領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)已經(jīng)在不斷地調(diào)整法律條款和標(biāo)準(zhǔn)，逐步地建立完善的監(jiān)督管理體系，并且提高從業(yè)人員的技術(shù)水平。從這個(gè)方面出發(fā)分析，我國(guó)的裝配式建筑工程連接方式取得了很大的進(jìn)步，很多先進(jìn)連接方式應(yīng)用到實(shí)踐中，使建筑結(jié)構(gòu)性能得到提升，保障了人們的生命安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代社會(huì)的持續(xù)發(fā)展之下，建筑領(lǐng)域取得了很大進(jìn)步，綠色環(huán)保理念逐步地應(yīng)用到建筑工程領(lǐng)域內(nèi)，可以緩解人口增長(zhǎng)帶來(lái)的壓力，還能夠降低能源消耗，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。裝配式建筑施工技術(shù)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，將節(jié)能環(huán)保的技術(shù)應(yīng)用到建筑工程中，在項(xiàng)目建設(shè)施工環(huán)節(jié)，發(fā)揮出先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保證項(xiàng)目工期符合要求，縮短項(xiàng)目施工工期，降低能源損耗，提高建筑工程的質(zhì)量水平，充分保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在該技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)的分析和應(yīng)用，消除連接方面的問(wèn)題，促進(jìn)結(jié)構(gòu)的抗震性、承載力的提高，切實(shí)提升建筑工程的綠色環(huán)保特色，提高建筑工程的綜合性能，為建筑領(lǐng)域全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。