浅谈装配式混凝土框架结构梁柱节点的连接构造研究

浅谈装配式混凝土框架结构梁柱节点的连接构造研究

耿俊雅

商丘工学院，河南商丘 465000

摘要：在装配式混凝土梁柱节点的研究中，柱与柱、梁与柱之间的连接方式十分重要。装配式结构是通过节点连接着整个建筑，并使各个连接部件之间进行协同工作。装配式混凝土框架梁柱节点的连接性能是学术界研讨最多的话题之一，而节点的连接对稳定性起到了决定性的作用，因此节点的连接构造显得格外重要。本文主要对不同的部位节点的干连接和湿连接进行研究分析。

关键词：装配式混凝土框架；干连接；湿连接

引言

近年来，住房和城乡建设部发布了一系列建筑产业化文件，重点在于推动我国建筑的产业化发展。装配式建筑是能够推动建筑产业化的重要途经之一，也是我国建筑业发展的大趋势。装配式混凝土框架中梁柱节点是建筑结构整体中重要的质量保证，因此节点的合理设计对整体结构显得十分重要。

1 柱-柱湿连接形式

1. 1. 榫式连接

榫式接头是目前应用广泛的一种新的连接形式，它是将柱端制造成带有榫头的形式，同时，伸出榫头部位的纵向钢筋。安装时要将上下柱对齐，并对上下柱位置进行校准，通过焊接的方式将上下柱榫头部分伸出的纵向钢筋进行连接。完成之后，进行支模并浇筑混凝土，使上下柱成为一个整体。这种结构的荷载主要通过榫头和焊接的钢筋进行传递。

榫式连接具有节约钢材、减少焊接、抗腐蚀能力强、节点整体性好的优点。但缺点在于属于湿作业施工，不仅施工步骤复杂，而且施工周期较长，对整体工程进度有一定影响。

1. 2. 浆锚连接

采用浆锚连接，首先要保证上柱伸出的钢筋和下柱预留的孔洞对齐，然后需对上下柱位置进行校准，并且预留孔洞要大于2倍钢筋的直径，同时预留孔洞不小于50mm，这样才能保证钢筋保护层的厚度。锚固的砂浆要有快速膨胀的性能，这样的砂浆有高强、快硬、不收缩的特点，可以保证连接质量和满足施工工期的要求。浆锚连接具有连接整体性、节约钢材、焊接量少、抗腐蚀能力强的优点。但由于湿作业量大，并且施工工序繁琐，需要养护锚固砂浆，因此也占用较长的工期。

1. 3. 砂浆连接

砂浆连接属于铰接连接^[1]，构造和施工较为简单，上下柱之间的纵筋无需进行焊接，只需在上下柱对齐校正后灌浆即可。砂浆连接在柱端，预埋了定位钢板和定位钢栓杆，从而使吊装定位十分方便。下柱顶端预留有一个槽，用于插入销钉，并保证柱柱连接有较高的抗压和抗拉强度，宜采用环氧砂浆浇筑。

砂浆连接具有减少现场焊接工作量，避免焊接变形，减少预埋构件，节省钢材，施工比较方便的优点，但这种连接方式仅适用于较小的工业于民用建筑中，同前两种方式一样，属于湿作业。

1. 4. 套筒灌浆连接

套筒灌浆连接^[2]，即上下柱中各自有套筒和连接钢筋，然后通过灌浆料将上下柱连接成一个整体。在施工时，将下柱预留的钢筋插入上柱预埋灌浆套筒内，然后再利用设备进行灌浆。但是灌浆料需要具有早强、细微膨胀、流动性好等性能。灌浆套筒连接钢筋利用混凝土和钢筋产生的摩擦力来传递钢筋之间力的机理。

套筒灌浆连接适用性强，能够满足各个方向甚至异径钢筋之间的连接。它不仅拥有强度高，质量可靠，承载能力好等性能，并且施工简洁、便于操作。与其他湿连接相比，湿连接相对较少，与现浇相比，可缩短工期。

2. 柱-柱干连接形式

   1. 钢筋焊接连接

钢筋焊接连接，通常根据柱子受力钢筋的数量，柱端有不同的形式，例如:当柱端有四根钢筋时，削去四角混凝土。这种连接方式通常先放好定位钢板，然后将预制上、下柱对接并完成钢筋衔接，再将柱表明贴焊钢板，从而将上、下柱连接成为整体。焊接接头具有施工比较快捷的优点，属于干连接方式。焊接以后不需要养护就可以受力，但钢筋焊接质量不易保证。

1. 2. 齿槽连接

齿槽连接，这种连接方式主要是利用焊接和齿槽进行连接，其构造主要分为钢筋混凝土平口连接柱、一齿连接柱、二齿连接柱。新型柱－柱干式连接柱采用混凝土承压，焊接钢板、纵向受力钢筋共同承受弯矩，齿槽、输筋和混凝土等承受剪力，传为明确。由于钢板受力性能良好，连接区的范围较小，而且不需要经过湿作业，施工过程方便，但是因此构造有焊接，其焊接性能不易保证。

3. 梁-柱干连接形式

3.1牛腿连接

在装配式梁-柱节点连接设计的早期阶段，主要是通过明牛腿连接和暗牛腿连接来进行设计，其中明牛腿节点多应用于预制混凝土多层厂房中。这种连接的承载力较大，节点的刚性较强，同时还具备安装快速简便的优势，但明牛腿在作法上影响了建筑美观和空间，因此在住宅建筑和商业建筑中应用受到一定的限制。

在满足不影响美观的需求下，将明牛腿做了一些优化，形成了能够满足要求的暗牛腿。由于暗牛腿的设计削减了部分梁截面面积，对节点处牛腿的承载力有一点的降低，这也造成了暗牛腿连接方式在使用过程中也有一定的局限性。为了解决暗牛腿承载能力降低的问题，对暗牛腿又做了进一步的改进。在原有暗牛腿的基础上，制作了型钢暗牛腿柱，通过型钢的加强作用来提高其承载力。由于这种连接方式从减小了暗牛腿部分的高度，从而在梁和暗牛腿总高不便的情况下，增加了缺口梁的高度，以此来提高梁端连接处的抗剪承载能力。但这种设计的节点成本相对于明牛腿和原暗牛腿构造来说有所提高。

3.2 螺栓连接

螺栓连接有这两种组合形式有与钢筋混凝土暗牛腿的组合、与型钢暗牛腿的组合。这两种连接若不将梁的纵筋进行贯通，则抗弯承载力较差，属于铰接的范畴。这种连接方式的螺栓可以不仅能够承受剪力，其抗弯性能也比暗牛腿好，但对螺栓的材料性能和安装质量要求较高。

3.3焊接连接

焊接连接由于该连接形式中没有明显塑性铰的设置，并且焊接会产生大量的残余应力，因此，这种连接方式的缺点在于延性差，容易发生脆性破坏，并且不具备良好的抗震性能和耗能性能。但是这种干作业连接方式，在工期和绿色施工具有突出优势。因此，解决该连接方式的延性问题至关重要。

3.4后张预应力连接

后张预应力连接节点由预制梁、带牛腿的预制柱通过无黏结的预应力筋拼装而成，这种十字节点连接中的加劲肋角钢能够改善节点的耗能能力，其自恢复能力通过预应力钢筋提供，并且预应力钢筋还可以起到节点的连接作用，在施工过程中，牛腿承不仅能够为预制梁提供支撑，还能够承受上部传递的抗剪。该节点的优势在于能够免除施工过程中的临时支撑，适用于大跨度结构。该节点具有免除施工临时支撑，适合大跨度结构，但是工序比较复杂，造成施工难度较大。

4. 梁-柱湿连接形式

   1. 现浇梁端连接

现浇梁节点^[3]的预制梁下部纵筋未伸入节点核心区，而是通过柱中节点核心区并裸露在外的节点附加筋与梁端伸出纵筋进行搭接，再对搭接处配置箍筋，最后将其浇筑成一个整体。 现浇梁端连接具有节约钢材、焊接量少、抗腐蚀能力强、整体刚度大的优点。但其湿作业量大，并且施工工序繁琐，还需要养护，因此占用较长的工期。

1. 2. 延性杆式连接

延性杆式连接^[4]通过螺栓将预埋在柱中的连杆与梁中露出的钢筋相连，成为一个整体，该整体延性。遇到地震时，连杆先发生塑性变形，消耗能量，对其他构件进行保护。该节点连接形式在地震荷载的作用下，连杆会首先达到屈服，进而发生变形。

通常地震破坏会发生的梁端，该节点形式通过连杆的变形来保护梁端和柱端构件，地震后仅需要更换连杆来进行修复，因此具有较好的经济效益。但是该结构形式比较复杂，给施工安装带来了不便。

5结语

新型全预制装配式混凝土框架结构节点应能够承受轴力、剪力和弯矩，以保证节点强度和变形的连续性。根据以上柱-柱、梁-柱干式连接和湿式连接，我们不难发现湿式连接性能虽好，但是对场湿作业较多，也会有大量的支模，对环境影响也较大。而干式连接大多数存在构造复杂、施工难度大、受力性能和使用受到限制。因此，要针对不同的结构全面分析选择适合的连接方式进行施工。

参考文献：

[1]韦玮.全预制装配式混凝土结构节点研究[D].东北大学,2014.

[2] JGJ 355-2015.钢筋套筒灌浆连接应用技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社, 2015．

[3]管东芝.梁端底筋锚入式预制梁柱连接节点抗震性能研究[D].东南大学,2017.

[4]王立辉.装配式混凝土结构梁柱连接方式[J].建筑工程技术与设计,2014,(36).