装配式混凝土结构连接技术设计与分析

杨辉

摘 要：连接技术是装配式混凝土结构设计中最为关键的一部分，其技术发挥能效将直接影响混凝土质量，因此对连接技术进行研究是必不可少的。本文就对领域界常见的连接技术做出了研究及细化阐述。

关键词：装配式混凝土 结构设计 连接技术

1钢筋连接技术

钢筋连接技术是装配式混凝土结构中最为核心的技术类型，虽然这一应用技术是通过连接作用满足施工需求的，但是连接部件却具有一定的应用优势，不仅能够起到良好的衔接作用，使其内力得以传递，与此同时其刚度特性也能够充分体现。在我国以及外国针对钢筋连接技术做出了更加多元化的技术研究，先后也出现了各种各样的连接形式。由于区域位置及施工需求之间存在一定差异性，这就使得我国各个地区所应用的主体连接技术各不相同，通常情况下灌浆套筒连接技术的应用频率较高，其优势特征也更加趋于明显。

1.1灌浆套筒连接。灌浆套筒连接技术的连接器是20世纪美国人研究出来的，其初次应用是某个酒店的施工项目中做预制桩连接，经过一段时间的应用，该连接器的生产权被日本的某个公司所买断并大量生产，在后续加工中技术人员也针对此项技术做出了优化调整及技术革新，在经过几年的研究之后，连接套筒随之出现。钢筋可以由套筒进入结构内部，而后再将应用材料灌注到套筒内就可以达到连接能效，这一技术形式也就被称为全灌浆套筒。由于该技术的应用优势较为显著，施工流程也具有简单化特性，这就为该技术的量化使用提供了重要基础。从当前形势来看，该套筒在世界范围内的应用效果都得到了高标准评价，在不同的施工群体中套筒都能在框架结构中采取该连接方式对施工结构做出稳固性保障。

1.2浆锚搭接。浆锚搭接是指被连接钢筋插入预制墙板底部的预留洞，通过高压注浆实现钢筋搭接，分为约束浆锚搭接和浆锚间接搭接。浆锚间接搭接是引进的澳大利亚预制装配式混凝土结构体系所用的纵筋连接技术，装配式规程规定采用浆锚搭接时，应进行力学性能及适用性的试验验证，鉴于我国对浆锚搭接尚无统一的技术标准，在获得厂家提供的成套检验报告且通过专家论证后方可使用。

1.3机械连接。机械连接技术是通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的压力作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。装配式结构中，框架梁接头与框架梁柱节点处，水平钢筋宜采用机械连接。目前我国钢筋机械连接市场主要有：滚轧直螺纹连接、镦粗直螺纹连接、套筒冷挤压连接、灌浆套筒连接。如图4为目前我国钢筋机械连接主要形式。

其中，套筒灌浆连接可视为一种钢筋机械连接，但与直螺纹等接头的工作机理有所不同。套筒灌浆连接技术是将连接钢筋插入带有凹凸槽的高强套筒内，然后注入高强灌浆料，硬化后将钢筋和套筒牢固结合在一起形成整体，通过套筒内侧的凹凸槽和变形钢筋的凹凸纹之间的灌浆料来传力。国内外已有很多种套筒灌浆接头，且形式多种多样，但按套筒的形式，总体上可分为全套筒灌浆接头和半套筒灌浆接头两大类，水平钢筋的连接主要使用全套筒灌浆连接。全套筒灌浆接头的两端均采用灌浆方式连接钢筋，其适用性广，是目前使用最广泛的一类套筒灌浆接头形式。预制梁的横向受力钢筋同截面连接点处，通常采用全灌浆接头。

灌浆套筒连接时的注意事项：必须确保套筒内结合用钢筋具有足够的锚固长度;确保套筒内填充的灌浆料的抗压强度大于质量管理上要求的强度，还要保证灌浆料的灌注质量;将接合用钢筋的中心错位和倾斜控制在不影响接头部位性能的范围之内。

2接合部位连接技术

装配整体式混凝土结构采用“等同现浇结构”的设计理念，预制构件与现浇混凝土接合部位的连接对结构安全性至关重要。节点设计既要充分考虑预制构件的生产、施工的方便，同时必须采用合适的连接技术来保证接合部位有效的应力传递。

预制混凝土构件与现浇混凝土的接合部位主要是剪应力传递或者剪应力和压应力的组合传递，应力传递主要依靠以下几方面：接触面压应力传递、剪切摩擦、设置抗剪键、销筋作用。如下图所示，压应力σ与剪切应力τ组合产生图中的破坏曲面，在破坏曲面的极限范围内，结合面处混凝土的性能与整体浇筑的混凝土相同，这种作用即为接触面压应力传递，此时的极限状态为：τ=μσ，式中μ为摩擦系数，数值取决于结合面的粗糙度。装配式规程规定预制构件与后浇混凝土的结合面应设置粗糙面，可采用化学处理、拉毛等方法制作粗糙面。化学处理是指在模具表面涂抹化学药剂，浇筑完混凝土拆除模具后用水冲洗接触药剂表面，预制构件露出骨料形成粗糙面的技术。

3三明治墙板连接技术

预制夹芯保温外墙板（俗称“三明治墙板”），兼具围护、保温、防水、防火等功能，在欧洲、美国、日本等地广泛应用，是装配式规程中推荐使用的外墙板。非组合式是指两层墙板各自承担水平荷载，外叶墙通过柔性连接件悬挂在内叶墙上，竖向荷载全部由纫肚匠械连接整个截面内不满足平截面假定;组合式是指两层墙板作为整体共同受力，中间刚性连接件能够传递内、外叶墙由弯曲产生的剪力，截面满足平截面假定。我国对组合式墙板还缺乏研究和工程实践，根据美国的经验，组合式墙板很容易产生裂缝，装配式规程建议采用非组合式墙板。

從受力机理来看，连接件对保证三明治墙板的结构安全至关重要，连接件分为刚性连接件和柔性连接件两类。刚性连接件用于组合式墙板，有桁架式、桶状、板状等类型，以哈芬公司的金属连接件为代表，国内组合式墙板的应用较少，该种连接件不做过多介绍。柔性连接件用于非组合式墙板，有棒式、针式等类型，以美国采用高强度玻璃纤维制作的Thermomass保温连接件为代表，1980年美国一栋公寓（9层，框架结构）第一次使用该连接件，此后30多年，采用该连接件的夹芯墙板已超过2亿m2，美国AC320标准《锚固于混凝土中的纤维加固复合拉结件验收标准》对连接件的各项性能有明确的规定，而中国标准《预制保温墙体用连接件》尚未颁布实施，建议目前采用的连接件符合美国AC320标准的要求。

4结束语

本文针对预制装配式混凝土构件钢筋水平连接问题，对国内已存在的连接形式进行了总结。虽然经过国内的大力倡导及大量科研机构、企事业单位的不断参与，装配式机构的发展已取得了大量成果，但仍处于起步阶段，大多都是对框架梁柱节点的连接情况进行研究，对外墙与主体，板与梁柱的连接方面研究不足。与此同时，目前国内的钢筋连接方式主要集中在“湿连接”，灌浆料或混凝土需要一定时间达到规定强度后才能进行下一步工序，影响施工速度。“干连接”方式相比而言施工简单快速且受力可靠，而国内的相关研究及应用相对较少。总之，装配式结构将是一种趋势，然而要更好地发展，仍面临着许多问题需进一步的研究探讨。

参考文献：

[1] 刘菲菲，张纪刚，于德湖，张同波.预制装配式混凝土结构新型梁连接节点设计与分析[J].施工技术.2015（15）.

[2] 赵作周，周剑，侯建群，任宝双.装配式混凝土剪力墙结构水平缝抗剪机理及承载力计算方法综述[J].建筑结构.2015（12）.