装配式混凝土结构设计关键连接技术研究

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　　摘    要：本文首先阐述了装配整体式混凝土结构特点，接着分析了水平连接施工方法，最后对竖向连接施工方法进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
　　关键词：装配式混凝土;结构设计;连接技术
　　1  引言
　　装配式混凝土结构的关键技术是构件之间节点的连接技术。预制构件之间的连接节点是其结构受力和施工的重要部位，装配式结构具有足够承载力、刚度、延性以及良好整体性依靠的是可靠的连接技术。
　　2  装配整体式混凝土结构特点
　　2.1  规模化生产
　　事实上，装配整体式混凝土结构并非一次完成，它需要在指定的加工区域进行各类构件的预制处理，在此基础上展开装配施工，各环节之间的规模化作业可以显著提升生产效率。
　　2.2  产品质量佳
　　所有预制构件均以工业化的生产方式获得，科学规范的操作可以确保构件的尺寸精度，这种集约化的方式还可以降低构件对结构整体质量的影响。
　　2.3  工程成本低
　　由于采用的是工业化大规模生产方式，因此，对材料的利用更为充分，所得到的产品生产效率较高，能够精准地控制生产成本。
　　2.4  施工难度小
　　整体结构基于对构件的装配方式而获得，此时只需要对施工人员进行科学的培训，便可以确保装配式混凝土结构的各环节质量。总体来说施工难度偏低，可操作性良好，现场监管工作能够顺利地进行。
　　2.5  外部干扰少
　　在前期设计过程中，便可以将各类水电管道考虑到整体结构中，此时能够实现管道与主体之间的完好结合，为后续施工创造了良好的便捷性，施工过程中不容易受到外部因素的干扰。
　　3  水平连接施工方法
　　3.1  闭合环式钢筋连接施工方法
　　将下部受力钢筋弯折成“U”型兼作上部负弯矩筋，布置钢筋时将钢筋外漏于模板一定长度，外漏长度根据连接要求确定。布置好钢筋后浇筑混凝土，养护至预定强度后方可运输，吊装。将两块全预制板吊装到预定位置，使相应位置上的纵向钢筋外漏于板的部分紧密错位搭接在一起形成封闭箍，再将连接钢筋穿过封闭箍，与封闭箍绑扎在一起，形成一个暗梁体系。在两预制板之间浇筑混凝土现浇带，待混凝土达到预期强度后完成两块预制板间的连接。钢筋闭合环式连接方法施工方便，连接牢靠，整体性好，具有良好的抗震性能。这种方法不仅是用于装配式全预制板之间的连接，还适用于装配式梁板和装配式剪力墙之间的连接。
　　3.2  钢连接件连接的施工方法
　　3.2.1  插栓式连接施工方法
　　钢连接件连接就是通过预埋在预制结构中的钢结构部件之间的连接来实现预制结构间的连接，钢连接件连接方式具有施工简单、施工速度快、现场无湿作业、可拆卸等优点。同时该连接方式具有很好的延性，提高了抗震性能。该连接方式主要用于预制预制剪力墙之间的连接。郑莲琼等提出一种插栓式预制剪力墙的连接方法。在工字钢的腹板等距离上开孔，开孔间距根据受力计算得出，开孔直径略大于插栓杆直径，将工字钢的上翼缘预埋在预制剪力墙侧边缘。将插栓装置等距离焊接在凹型钢板上，距离与腹板上的开孔距离相同，将凹型钢板预埋在另一块预制剪力墙的侧边缘。先将其中一块预制剪力墙吊装到预定位置，在其上方再吊起另一块预制剪力墙，使两预制剪力墙的翼缘与凹型钢板的位置相对应，翼缘准确缓慢插入凹型钢板。吊装完成后将栓杆插入腹板上孔洞即完成了两片预制剪力墙的连接。
　　3.2.2  螺栓式连接施工方法
　　由于上述连接方法中插栓杆与腹板孔洞之间、翼缘与凹型钢板之间连接不紧密，容易产生小的相互滑动，郑永乾等又提出一种预制剪力墙竖缝连接方式。该连接方式与上述连接方式的区别在于该连接方式采用螺栓将预埋在剪力墙中的钢板紧密连接，并在连接处灌注混凝土确保两片预制剪力墙不产生相对滑动。在凹型钢板的凹槽处等距离打孔，螺栓孔的距离由受力计算得出。将凹型钢板的封闭端预埋在剪力墙的侧边缘。预制剪力墙达到预定强度后运输至现场，先将其中一块预制剪力墙吊装到预定位置，将另一块剪力墙吊装至相应位置，再将螺栓杆穿过螺栓孔拧紧螺帽。拼装完成后在凹型钢板内浇筑混凝土，完成两片预制剪力墙的连接。
　　4  竖向连接施工方法
　　4.1  锚浆连接施工方法
　　锚浆连接的具体连接过程为：下层预制结构顶面预留了与结构内竖向受力钢筋数量与直径相同的插筋，在上层预制结构底面相应位置预留表面粗糙的孔洞。在上层结构吊装就位后，通过与孔洞相连通的灌浆孔和排气孔向预留孔道内灌注微膨胀性的灌浆料，灌浆料达到预定强度后完成上下结构的连接。在孔洞周边预埋螺旋箍筋，进一步加强对搭接区域的约束。锚浆连接的性能与孔洞的摩擦程度、灌浆料的强度、钢筋的锚固长度等有关。锚浆连接对预制构件和运输吊装过程的精细度要求较高，误差为毫米级。锚浆连接在保证安全行的同时大大降低了造价，具有很好的经济性。
　　4.2  套筒灌浆连接施工方法
　　套筒灌浆连接是将钢筋插入对接套筒中，然后从灌浆口注入由水泥、膨胀剂、细骨料和高性能外加剂等构成的高强度灌浆材料，当高强灌浆材料达到预定强度后，钢筋与套筒牢固地连接在一起进而使两相邻的构件连接成一个整体。套筒灌浆连接具有很好传递钢筋应力的优点，当作用力作用到钢筋上时，传力路径为：钢筋→灌浆料→套筒→灌浆料→另外一根钢筋。目前常用的套筒按结构形式分为全灌浆套筒和半灌浆套筒。全灌浆套筒与半灌浆套筒的区别在于两侧钢筋是否被灌浆料包裹。全套筒灌浆连接接头两侧钢筋都被灌浆料包裹，而半灌浆套筒先把一侧钢筋和直螺纹套筒一端连接，并且无需灌浆，另一端现场安装连接结构构件的预埋钢筋，然后在套筒内部灌入灌浆料。全灌浆套筒连接方式常用于预制装配式梁钢筋的连接，而半灌浆套筒连接方式多用于预制装配式柱和预制剪力墙钢筋的连接。该连接方式已经广泛应用于实际工程中，该连接方式具有连接可靠、能够很好地传递应力、装配简单、施工快捷、工厂化程度高、具有很高的装配率等优点。但在应用在也存在一些问题。由于套筒连接，套筒本身直径大于钢筋直径，因此，需要增加预制构件的保护层厚度。套筒连接，成本较高，尤其是钢车螺纹成本更高。套筒连接，由于需要在套筒内灌浆，施工工艺较繁琐。套筒连接，由于灌浆时，看不到筒内的情况，有可能出现浆体灌注不满的情况。
　　4.3  螺栓连接施工方法
　　螺栓连接是钢筋竖向连接中一种常見的连接方式。将预埋钢筋焊接在带孔洞的钢板上，两者一起预埋在上部预制构件的底部（将螺栓孔露出），将带螺纹的钢筋预埋在下部预制构件的顶端，位置与螺栓孔相对应。现场吊装时，使下部的螺纹钢筋穿过上部钢板的螺栓孔并拧紧螺帽。为防止螺帽的松动和钢材的锈蚀，在拼接区域浇筑混凝土，所浇筑的混凝土在达到预定强度后，即完成两个预制构件的连接。螺栓连接方式的优点是既简单安全，性能可靠，但缺点是该种连接方式有较高的精度要求。
　　5  结束语
　　近十几年来，装配式混凝土结构具有产品质量高、生产效率高、现场湿作业少、成本低、结构性能优良、环境污染小、施工周期短、全面提升建筑综合品质等方面的优点，受到越来越多的关注，成为我国现代建筑产业化发展的主要方向。大力发展预制装配式混凝土结构，符合我国目前积极倡导的住宅产业化和建筑工业化的基本趋势，有利于实现绿色、环保、节能的建筑目标。
　　参考文献：
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