裝配式剪力墻連接方式分析

高兵鄭奕

（吉林建筑大學土木工程學院，吉林 長春 130000）

0 引言

預制剪力墻結構是指在工廠中提前預制好，再到施工現場進行裝配的一種剪力墻結構。與傳統的現澆混凝土剪力墻比較，預制剪力墻能更好地適應綠色建筑的需要。在裝配式剪力墻結構的安裝過程中，最關鍵的環節就是節點連接，常用的節點連接技術有多種，有濕式連接與干式連接，各有優劣。本文將對裝配式剪力墻的連接方式進行總結對比分析，以供工程人員選擇時參考。

1 裝配式剪力墻的連接方式

節點的連接是預制裝配式剪力墻結構安裝難點，節點的連接形式有濕式連接與干式連接。濕式連接一般是指混凝土與鋼筋結合而成的連接，如漿錨連接、灌漿套筒連接等；干式連接有螺栓連接、機械連接、后張預應力連接等連接方式，其形式主要是通過構件內預埋鋼筋進行機械連接。

2 濕式連接主要方式及控制要點

2.1 灌漿套筒連接

在裝配式剪力墻施工中，灌漿套筒連接是一種常見的連接方式。其連接原理是將金屬套管預先埋設于預組裝剪力墻結構的預應力混凝土中，再將鋼筋嵌入到鋼管內，接著對套管內進行水泥注漿，以實現連接。注漿料以混凝土為主，輔料為細骨料、外加劑等，經調配均勻攪拌而成。上、下套管的預埋件都需在工廠內進行，先將上部的鋼筋和下部的套管預先埋入。再將上部鋼筋和下部套管間填入微膨脹的構造砂漿，即可完成連接工作。由于套管的影響，水泥注漿材料的脹縮效應會被約束，使其與套管的內壁處產生一對反作用力，從而達到受力的鋼筋和鋼管的應力轉移。對連接節點注漿填充后，還能確保墻體受力更加合理。

馬軍衛[3]等人對兩層兩跨灌漿套筒連接全裝配式框－剪結構進行了低周反復加載試驗。試驗結果表明，灌漿套筒連接全裝配式框－剪結構試件與全現澆試件的破壞模式基本相同，且具有良好的耗能能力和較好的剛度特性。Li[4]等進行了T形預制混凝土剪力墻低周循環試驗研究，并將其與同等大小的現澆混凝土剪力墻進行比較。研究發現，有一些預制混凝土剪力墻的承載能力同現澆試件差不多，而且其延性、剛度、耗能性能均較好。經過合理的設計，其抗震性能與現澆構件相當。Wu[5]等人將其與現澆剪力墻進行比較，探討了套筒灌漿連接下預制短肢剪力墻的抗震性能，分析發現，二者在極限承載力上類似，但在耗能能力以及延性上，預制短肢剪力墻比現澆剪力墻稍遜。鋼筋屈服后，套筒內部的結合強度下降。錢稼茹[6-7]等對鋼筋套筒灌漿連接進行了較為全面的研究，并從擬靜力和擬動力試驗證明，裝配式剪力墻采用套筒灌漿連接在地震作用下可以達到強墻肢弱梁的設計要求，破壞形式與現澆剪力墻構件基本相同。

2.2 漿錨連接

漿錨連接也稱為“非直接搭接”，其技術原理就是先通過剪力結構把鋼筋拉力傳至灌漿的位置，然后將其傳遞到周圍的混凝土中，以此方式形成結構的承載力。在安裝過程中，通常采用插入式預留孔灌漿鋼筋搭接，通過螺旋箍筋來強化結構的約束。具體做法是：在預制件制作過程中，在底部留一個不平的孔洞，安裝過程中把預留的鋼筋插入孔洞，最后將灌漿料注入孔洞中完成連接。在鉆孔的位置布置螺旋箍筋，可以極大地改善鋼筋連接處的接合強度。但是，由于該節點可以很好地實現縱向加強，并在一定程度上分配了鋼筋的受力，因此必須加強其中部的結構以防止被破壞。必須在一定的強度下適當地保持其結構的受力，以防止當鋼筋屈服時受到的外部力量對其造成的損傷。因此，需要在螺桿箍內將預制的鋼筋與套管同時安裝，在混凝土凝固之前將其取出。另外，有些情況不適宜采用水泥錨固技術，對于采用縱筋、或直徑大于20mm的鋼筋，不能采用這種技術。

姜洪斌等[8-9]對插入式預留孔灌漿鋼筋搭接的預制混凝土構件進行了鋼筋錨固試驗和搭接試驗，試驗得出插入式預留孔灌漿鋼筋錨固長度取規范規定基本錨固的0.8即可滿足錨固要求；當配置螺旋箍筋時，縱筋搭接長度可以取基本錨固長度即可滿足設計要求。陳云鋼等[10]對2個豎向鋼筋漿錨搭接的裝配式剪力墻以及1個現澆剪力墻進行低周反復荷載試驗，從中可以看出裝配式剪力墻和現澆剪力墻的破壞形式基本差不多，它們的骨架曲線、耗能性能也很相近，但與現澆剪力墻初期剛度相比，裝配式剪力墻初期剛度有所降低。錢稼茹[11]等人對套筒漿錨連接混凝土剪力墻和現澆混凝土剪力墻進行了抗震性能的比較，研究發現，套筒漿錨連接能夠有效傳遞鋼筋應力，但是采用套筒漿錨搭接的構件，其承載力和變形能力均比豎向分布鋼筋不連接的試件好。

3 干式連接主要方式及控制要點

3.1 螺栓連接

裝配式剪力墻螺栓連接是將上部預應力混凝土剪力墻構件留有孔洞，下部預制剪力墻構件采用螺紋鋼筋或者螺紋桿，然后在連接時，下部的預埋構件穿過上部的預留孔洞，并通過螺母固定在一起，再將混凝土澆注在預留的孔內，將兩塊預制板組合在一起。預制剪力墻構件是用螺栓連接而成的，在施工過程中，很少有采用現澆混凝土的工作，從而提高了工程的效率。盡管螺栓連接具有施工效率高、連接結構簡單、使用方便等優點，是一種比較理想的連接形式；但是，螺栓連接對安裝精度的要求很高，而且在多次荷載作用下，螺栓連接處很可能會出現松動，所以必須采用其它方法才能保證接頭的可靠性。因螺栓連接具有操作簡單的優勢，故這種連接方式將會成為裝配式剪力墻連接的主要研究方向之一。

薛偉辰[12]等人對預制混凝土剪力墻豎向螺栓連接的抗震性能進行研究。研究表明，裝配式剪力墻用螺栓連接的時候和現場澆筑的剪力墻的承載能力基本沒有區別，但其總體延性會相對優秀一些。程蓓[13]等人對兩種不同類型的螺栓鋼板接縫連接節點的低周反復試驗，對比研究發現，用螺栓鋼板連接的裝配式剪力墻，其變形能力和耗能能力都相當不錯。且在接縫鋼板上沒有加勁肋的比接縫鋼板上有加勁肋的，會使接縫處鋼板延性較好和裂縫破壞形式較輕。孫建[14]等人對工字形剪力墻在高強螺栓連接下的抗震性能做了研究。研究后發現，剪力墻的峰值荷載受到螺栓的直徑影響。

3.2 機械連接

機械連接是一種比較傳統的預制裝配式剪力墻結構連接方式。所謂機械連接，就是利用機器將鋼筋進行咬合連接，其優點在于更加的靈活，可以將各種結構部件之間進行相互結合，實現整個構件的鋼筋受力傳遞。在工程實踐中，為了保證連接的質量，應嚴格按規范的工藝程序操作。在現有的機械連接技術的基礎上，還發展出了更為成熟的錐形螺紋接頭、套筒擠壓接頭等技術，這些技術不僅能夠確保預制裝配式剪力墻的抗震能力，同時還具有很大的應用范圍。

3.3 后張預應力連接

后張預應力連接一般是指通過施加豎向預應力來增加水平接縫處的壓力，以提高接合面的摩擦抗剪強度的連接方式，一般分成后張無粘結預應力連接和后張有粘結預應力連接兩類。前者是將預應力鋼筋導管在預制構件上進行分段預埋，并在墻段中放置適當的構造筋，使其在實際組裝中不需要用鋼筋連接，安裝完畢后，將預制好的墻體分段采用預應力筋進行拼縫。該種方法具有施工操作簡單、地震破壞小等特點，但其耗能低、耐火性差。后一種方法是在預制墻體中預留孔道，然后在實際工程中灌注水泥，再用張拉設備對預應力鋼筋進行拉伸，用錨具將其固定到構件的端部；該方法具有可靠性高、安全性高等特點，但施工工藝復雜，造價昂貴。

4 結束語

裝配式建筑符合建筑行業綠色發展的趨勢，在建筑行業建設中其應用會越來越廣泛和深入。針對裝配式剪力墻施工中節點連接的重難點問題，進行了深入研究分析，綜述了漿錨連接、灌漿套筒連接、螺栓連接、機械連接、后張預應力連接等不同的連接方式的連接效果、影響因素以及優缺點，根據實際情況選擇適合的連接方式，對保證工程質量相當重要的。