装配式混凝土框架节点连接形式综述

装配式混凝土框架节点连接形式综述

刘梦昌

中建交通建设集团有限公司   100142

摘要：装配式混凝土结构是指建造房屋所需要的构件在工厂进行预制并在现场通过可靠的连接形成的混凝土结构体系。与传统的现浇结构体系相比，装配式结构具有施工速度快、绿色环保等优点。并且，装配式结构的构件采用了工厂预制的生产方式，因此可同其他制造业一样，实现机械化生产以及流水作业，提高生产效率，降低劳动力需求，改善劳动者的工作环境，同时还有助于保证产品质量。

关键词：装配式建筑；框架结构；节点连接形式

引言：装配式建筑具有施工速度快、质量有保证、绿色环保等方面的优势，因此推广装配式建筑是解决目前我国建筑业面临问题的重要手段。但是，装配式建筑也存在抗震性能较差等方面的问题，导致装配式建筑在我国推广困难。影响装配式建筑抗震性能的重要因素之一就是构件间的连接形式，本文分析了构件间常见的连接方法，希望可以给相关的人员提供一定的参考。

1常见的装配整体式混凝土结构体系

1.1装配整体式混凝土剪力墙结构体系

装配整体式混凝土剪力墙结构体系是指根据建筑结构抗震等级的不同,除底部的加强部位以外,其余部位的竖向承重构件全部或部分采用预制剪力墙的装配式混凝土结构形式。该结构体系的重要结构构件为剪力墙、梁、楼板、楼梯等。一般情况下,该结构体系的楼板多为叠合楼板,梁为叠合梁,剪力墙则视情况需要进行预制。目前,我国在建的装配式钢筋混凝土高层住宅大多采用装配整体式混凝土剪力墙结构体系。

1.2装配整体式混凝土框架结构体系

装配整体式混凝土框架结构体系是指采用可靠的连接方式将叠合梁、叠合楼板、预制柱或者现浇柱连接起来,从而使其形成一个整体的装配式混凝土结构形式。装配整体式混凝土框架结构体系可以根据不同的使用需求来灵活布置柱网,施工过程简单方便。装配整体式混凝土框架结构体系更适用于办公楼、教学楼、商场等公共建筑。

1.3装配整体式框架-现浇剪力墙结构体系

装配整体式框架-现浇剪力墙结构体系是由框架柱和剪力墙共同组成的竖向抗侧力体系,具有抗侧强度高、抗震性能强等优势。装配整体式框架-剪力墙结构体系中的框架柱部分或全部采用预制形式,剪力墙则全部采用现浇形式。该结构体系通常采用叠合楼板与叠合梁,但重要连接节点和受力较大部位需采用现浇形式。

2节点连接形式

2.1干式连接

干式连接是通过在预制构件内预埋连接件，在现场安装时利用螺栓或者焊接等方式将各个预制构件连接成为整体。采用这种连接方式能够有效减少现场的湿作业，由于不需养护，所以能够快速形成承载力。构件制作时在梁和柱内预埋角钢，并在角钢上预留螺栓孔，最后通过螺栓连接将预制构件连接成为一个整体。试验结果表明，在反复荷载作用下，采用这种连接方式的梁柱节点具有较高的承载力以及良好的延性，角钢对节点核心区混凝土起到了良好的约束作用，降低了节点核心区混凝土的剪切变形。从对采用干式连接的装配式混凝土框架梁、柱以及梁柱节点的研究结果可以看出，采用适当的干式连接形式且经过合理的设计能够保证框架节点具有良好的抗震能力。但是，螺栓或者焊接等干式连接形式仍然具有一定的问题。采用螺栓连接的装配式框架结构对构件的制作、安装都有着很高的精度要求，这对我国装配式建筑的构件制作技术和施工技术是较大的挑战。焊接的质量很大程度上受工人技术的影响，使得质量难以得到保证，通常需要增加现场的检验，以免留下安全隐患。并且，采用干式连接的装配式框架结构还会增大结构的用钢量，提高结构的造价。因此，目前干式连接在我国的装配式混凝土建筑中应用还并不广泛。

2.2后浇整体式连接

目前，后浇整体式连接是我国应用最为广泛的一种连接形式。这种连接形式是通过在装配式结构中预留后浇区域，待构件吊装就位以后，在后浇区域内二次浇筑混凝土使结构连接成整体。在我国应用比较广泛的叠合式的框架结构同样采用的是后浇整体式的节点连接形式，其通常的做法是将梁和楼板的下部预制，上部预留钢筋，同时柱也在工厂预制，安装时将楼板和梁的上部以及梁柱节点核心区在现场一起二次浇筑，形成整体的框架结构。从国内外对后浇整体式梁柱节点的研究结果可以看出，后浇整体式框架节点具有良好的抗震能力，经过合理的设计基本能够达到等同现浇，因此采用后浇整体式连接的装配式混凝土框架结构可以按照现浇结构的设计方法进行设计，降低了设计的难度。与干式连接和后浇整体式连接相比，后浇整体式连接对构件制作以及安装的精度要求较低，施工简单，这也就使得这种连接方式更具有推广应用的潜力。

3新型干式节点连接构造分析

3.1新型干式节点连接的构造思路

（1）新型干式节点构造要求

鉴于以往预制装配式混凝土结构在地震中的破坏情况，新开发设计的干式连接节点不仅要满足承载力要求，而且还应考虑其抗震性能。在总结国内外现有全预制装配式框架节点连接形式的基础上，通过对现有的法兰盘干式连接节点进行优化改良后提出了几种刚性更好的新型干式连接节点构造。在新型柱-柱干式节点连接中，利用预制柱的榫齿可以抵抗框架所承担的部分水平荷载，防止方钢管法兰盘和混凝土预制柱发生相对滑移；在新型梁－柱干式节点连接中，利用方钢管法兰盘和高强度螺栓良好的传力性能提高其承载能力和变形能力。

（2）新型干式节点的构造思路和设计要求

①利用钢结构法兰盘和高强度螺栓的连接方式连接预制混凝土构件；②充分利用钢材良好的变形性能，保证连接节点具有较好的延性；③传力路径要合理明确；④榫齿具有良好的抗弯、抗剪性能，能够承担较大的水平荷载，设计时应充分利用；⑤尽量使受力的方钢管法兰盘置于柱截面外，以便于日后检修和更新。

3.2新型柱-柱干式节点构造形式

（1）方钢管法兰盘连接

法兰盘连接是将方形环状法兰板与带有榫齿的预制柱的纵筋焊接锚定，再通过摩擦型高强度螺栓将上、下预制柱连接成一个整体。混凝土和法兰板共同承受压力，摩擦型高强度螺栓承受剪力和弯矩产生的拉力。与现有的柱-柱法兰盘连接节点相比较，安装便捷、快速，外形美观；主要承受剪力和弯矩的高强度螺栓裸露在外，便于日后检修和更新；现场无需湿作业和明火作业。

（2）榫齿-方钢管法兰盘连接

结合榫齿连接与方钢管法兰盘连接节点的特点，提出了另一种新的构造形式榫齿－方钢管法兰盘连接，这种连接节点是将方钢管法兰盘与带有榫齿和凹槽的上、下预制柱纵筋焊接锚定，再用摩擦型高强度螺栓拼接连接。在这种连接中，混凝土与方钢管法兰盘共同承受压力，榫齿、高强度螺栓承受剪力和弯矩。由于榫齿的存在，这种做法对节点的抗剪、抗弯承载力均有提高，但工艺复杂。

结束语：干式连接现场湿作业少，且能快速形成承载力，但是对预制构件的生产和安装精度要求较高，因此现阶段推广困难。后浇整体式连接对构架精度要求较低，设计方法基本可沿用现浇理论，研究结果也表明其抗震性能可以达到等同现浇，因此在目前我国建筑业制造水平不高的情况下最具有推广潜力。

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