装配式建筑节点干式连接技术探讨

李泽中 魏振宇

(聊城大学建筑工程学院，山东 聊城 252000)

1 概述

预制装配式建筑，顾名思义就是在加工厂将结构构件提前预制，在施工现场通过机械连接等方法连接，将单独的构件拼装成一个整体，是实现工业化的一个重要方式。在二战期间，很多建筑物被战争破坏，装配式建筑因为施工速度快，符合当时的社会现状，所以在欧美等西方国家快速兴起，并于20世纪末期被普遍应用于建筑的各个领域，发挥着十分重要的作用。将装配式建筑与现浇建筑对比可以发现，装配式建筑构件因为只需在预制厂提前制作，施工现场只需要机械连接，大大减少了施工时间，加快了资金回笼，同时也符合绿色发展的要求。两种建筑因为构件连接方法的不同导致了建筑物节点性能上的差异。一些震害调查发现，在地震作用下，与现浇结构相比，装配式建筑受损虽然仍较为严重，但是预制节点已经具备的良好的抗震性能这一点是不能否认的。所以，继续研究装配式建筑，寻求更加优良的连接方式仍有着重要的意义。

2 装配式建筑连接节点

对装配式建筑而言节点连接是重中之重，在中国，按照现行装配式结构技术规范将预制装配式结构分成剪力墙结构和框架结构。但是装配式建筑的连接方式却没有统一的国家标准。依据施工方式的不同可分为干式连接和湿式连接两大类，依据位置的不同可以分为梁—柱连接、墙—墙连接和柱—柱连接等。由此可以看出装配式建筑连接节点形式比较多样。本文主要讨论了干式连接技术。

干式连接，顾名思义就是在预制厂提前制作需要的构件，施工场地无需湿作业，仅需机械连接。这种构件内有提前设置的预埋件，使用机械连接等方法连接，不需要混凝土浇筑。大部分专家学者认为使用干式连接的装配式建筑在各个方面都有希望超过现浇建筑。现阶段，干连接方式具体包括焊接、钢吊架式、螺栓式、牛腿式等多种。

首先是焊接连接，该连接在作业期间速度比较快，可缩短工期，并且不会造成过高的成本损耗。但是焊接连接没有进行塑性铰的设置，所以抗震性能并不理想。这种建筑物如果遭遇地震，因为抗震能力较差，所以会发生结构破坏，严重会引起建筑物垮塌[1]。

其次是钢吊架连接，这种连接使用的是在工厂提前预制的柱体构件，在施工期间可以对偏心荷载进行控制，能够减少柱体扭曲问题的发生，因此技术应用的难度比较小。同时，这种连接在施工期间消耗的钢材总量较少，构件制作工艺简便，因为构件在工厂预制所以制作精良，施工时可以节省大量的人力物力。但是使用该技术连接梁柱节点之后构件的承载能力降低，会导致构件在后续的使用中发生移位、断裂及松动等情况[2]。

再次是螺栓连接，这种连接在实际使用中只需用螺栓将梁柱连接即可，所以操作简单方便，但相对的对施工人员有较高的要求，要求施工人员具备较强的操作能力，可以把握好连接时的精度，以免发生较大的连接误差或者构件受损情况，所以在应用该连接之后，建设单位在后续的结构维修养护中成本较高，并且难度较大。

最后是牛腿连接方式，该连接又可以分为三种连接方式。第一种是明牛腿连接，应用这种连接方式的建筑整体的美观性较差，因为在施工过程中要将建筑物的外部连接点直接露出并进行连接，但是该方式连接以后的建筑物总体承载能力较强，同时安装操作非常简便。第二种是暗牛腿连接方法，这种连接方法有着比较好的承载能力，连接处所占的空间位置也比较少，而且与上一种方法相比，使用该连接的建筑物美观方面有所改善，但是实际的承载效果会受到制作工艺影响，具有不稳定性。第三种是型钢暗牛腿连接法，这种连接方法因为需要用混凝土将梁柱节点的牛腿完全包裹，以此保证连接处不会有大面积的牛腿暴露，所以承载力也会相应的有所提高，导致第三种连接使用效果较好[3]。

3 干连接节点案例

某装配式停车楼结构(如图1所示)采用了大型双T板—框架剪力墙的结构体系，预制率达90%以上，宽度为103.975 m，长度为132.40 m，地上7层，局部地下1层，建筑高度为24.00 m。结构的主要水平承重构件采用预应力双T板，在双T板上有80 mm厚现浇混凝土面层。

如图2所示，案例中需要定位安装的构件分别为:1)水平构件，包括楼面梁、倒T梁、双T板或单T板、楼梯等;2)竖向构件，包括墙、柱。

该工程没有使用湿连接方式，除竖向构件柱、剪力墙采用灌浆套筒连接方式以外，其余节点均使用焊接或螺栓连接的干式连接方式(见图3)，这极大地减少了现场施工的工作量，提高了工作效率，同时降低了成本。

工程中涉及干式连接安装方式的包含了楼板、剪力墙、梁、柱、楼梯等几乎所有构件，虽然预制构件本身的精度很高，能达到mm级，但是构件之间难免存在安装误差，此误差会随着构件个数的增加逐渐积累，若此误差值积累过大，将导致装配式结构的精度优势无法得以充分发挥，这不仅影响结构外观质量，还会导致连接处产生安装应力，严重时甚至影响结构安全。因此，需要对干式连接结构中的定位安装提出更高要求。

4 结论及展望

笔者相信未来建筑行业的主流是预制装配式建筑。虽然装配式建筑在现阶段有一些缺陷，但是与现浇建筑相比仍有着明显的优势，装配式建筑有较简便的施工工艺、能够缩短施工周期、对环境污染较少、构件制作简单精良的特点，这些特点十分符合现阶段工业化的发展趋势。

通过对比分析发现，干式连接节点的特点如下：1)混凝土的浇筑、养护等不受天气条件制约，养护的温度、湿度等均可控制至最佳；2)二节点无需现场焊接，直接运输至现场，大大提高了拼装效率；3)由于采用工厂化生产，使得施工现场的建筑垃圾大量减少，因而更环保。

通过大量阅读分析笔者认为未来干式连接节点的主要研究方向仍然是抗震性能的研究，因为节点的受力性能直接决定着建筑物的抗震性能。虽然现浇节点的整体性较好，但是现浇节点的一些固有缺点极大限制了其本身的进一步发展。而现有的干式连接节点在受力性能上基本可以与现浇节点媲美，同时干式连接节点的施工快、节能环保、构件制作精良等优点又进一步加快了干式连接的发展。