装配式楼盖板缝连接节点研究与应用分析

陈浩+庞瑞+付豪+马致远+黄路环+曹建磊

摘 要：楼盖结构是建筑结构的重要组成部分，直接影响到结构的可靠性和经济性。在装配式混凝土樓盖中，楼盖的隔板作用主要由板缝的连接部分提供，其受力性能将对楼盖水平隔板作用产生重要影响，进而影响到整个结构的地震响应规律。该文对国内外现有几种典型节点形式进行了介绍，分析了它们的特点和共性，阐述了现阶段装配式楼盖板缝连接节点的研究与应用现状，探讨了有待继续研究的关键问题和发展方向，希望能为装配式楼盖的研究与应用提供参考。

关键词：装配式楼盖 板缝处理 连接形式 连接件

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（c）-0068-04

Abstract： Floor structure is an important part of building structure， directly affect the structure reliability and economy. In prefabricated concrete floor， the floor of the connection part of the partition function is mainly composed of joints， its mechanical performance will have important impact on floor level clapboard， which affect the whole structure seismic response law. At home and abroad in this paper， several typical nodes existing forms are introduced， analyzed their characteristics and commonness， this paper expounds the current research and application of precast floor plate seam connection node status quo， discusses the key problems of remains to be continue to research and development direction， hoping to provide reference for the research and application of precast floor.

Key Words： Precast floor； Ate joint processing； Connection from； Fittings

1 楼盖的应用形式

现有的楼盖结构形式按施工方法大致分为两类：现浇式楼盖体系和预制式楼盖体系。现浇式楼盖体系因有较好的整体性和平面内刚度，常被用于对抗震和防渗要求较高的建筑中去，但其施工速度慢、受天气影响大、占用场地较多等问题随着社会的发展而日益尖锐。预制式楼盖体系分为装配整体式和全装配式。装配整体式楼盖，又分为湿式楼盖和混合式楼盖，其做法分别是将各预制梁板现场吊装后，通过整结措施和现浇混凝土构成整体，其较全装配式楼盖有较好的整体性与平面内刚度，但湿式楼盖和混合式楼盖因其保留现浇式楼盖的部分缺点，限制了预制RC技术的推广与应用[1]。而全装配式楼盖是由预制构件在现场安装连接而成，有节约劳动力、施工污染少、施工周期短、绿色环保、便于工业化和机械化施工等优点。

全装配式楼盖又称干式楼盖，它有其独特的优越性。但全装配式楼盖刚度有限，不能视为刚性楼盖，目前仍然缺少合适的抗震设计与提升其平面刚度的方法。全装配式混凝土楼盖中，楼盖的隔板作用主要由板缝连接件提供，其受力性能将对楼盖水平隔板作用产生重要影响，进而影响到整个结构的地震响应规律[2]。研究[3]表明，全干式混凝土楼盖板缝节点在水平地震作用下将处于极为复杂的复合受力状态。在较大的地震作用下，相较于现浇结构， 装配式结构的破坏仍然较为严重。地震作用下连接件是重要的耗能构件，合理的板缝节点连接方式能有效提高楼盖刚度和抗震性能，因此，装配式建筑板缝节点连接方式的研究有着重要的意义。

2 楼盖板缝节点连接形式

为揭示全干式混凝土楼盖板缝节点的受力机理，40多年来国内外学者已进行了大量的研究。目前板缝节点构造形式有现浇连接、灌浆拼装、焊接连接、螺栓连接等，有的已经取得长足的进步，具备较大的平面内刚度和较好的抗震性能。下面就具体情况进行阐述。

2.1 双T板楼盖板缝连接

预制预应力双T板由宽大的面板和两根窄而高的肋组成，做到了梁板合一。目前，有多种双T板缝连接件，现有的做法有“湿式”连接，即在预制板端连接处做配筋后浇层；“干式”连接，直接用机械连接件焊连；混合连接，集前两种连接于一体，连接中既有机械连接件又有混凝土后浇层，如图1所示。

在欧美国家，双T板中主要使用预制装配式楼盖分离式机械连接件进行连接，这与全干式楼盖DCNPD的连接方式相同，其连接件也相同。板与板依靠板缝连接件传递剪力和弯矩，板缝连接件是楼盖平面内刚度的重要保障，合理的连接件形式对提高楼盖的整体性和抗震性至关重要。下面我们整理了弯翼式、丁字架式、专利式、发卡式、盖板式、焊板式等代表性的机械连接件，如图2所示。其中发卡式、盖板式是用钢筋、钢板制作成的一类预埋式连接件。焊板式和发卡式是美国新建双T板楼盖工程中应用最为普遍的两种抗剪连接件形式[2]。而弯翼式连接件由厚度为4.8 mm的钢条、长度为762 mm的钢丝组成，其中，钢条弯折后形状与发卡式连接件相似，钢丝从两肢翼板末端穿过，其作用是浇注混凝土后，为其提供足够的锚固作用。这种连接件由威斯康辛州大学设计，较常用于翼缘厚度约为51 mm或是102 mm的双T板中[4]。丁字架式连接件是由两根长度为406 mm的锚筋与一块丁字钢组成。其中，丁字钢的翼缘与双T板翼缘板侧平行，相当于大头钉式连接件（发卡式连接件）的锚板，两根锚筋成45°并通过斜角闪光焊与丁字钢腹板下部进行焊接。这种连接件较常用于翼缘厚度约为102 mm的双T板中丁字架式连接件。专利连接件包括JVI连接件、vector连接件、M&A连接件等，这些连接件是由预制构件生产商发明，并通过一定试验对其受力性能进行研究，其中大部分连接件通过在上述介绍的连接件构造基础上进行改进。这些连接件为了提高连接能力都伸入板件，有较好的锚固性能和传力性能[5]。在连接件设计计算方法方面，应该以锚筋的屈服作为连接件破坏的标志，来实现锚筋延性受拉破坏机理。而连接件很容易破坏，为了避免其过早破坏，钢板、嵌条焊缝等应进行超强设计[6]。而在应用时应分析用哪种方式受力适合具体情况，更简、便快、捷方便和经济。

2.2 叠合板楼盖板缝连接

叠合板具有承载能力高、整体性好、节约模板等优点。現在应用较多的双向叠合板板缝连接方式主要是将原来单向受力的叠合预制底板中的横向构造钢筋改为受力钢筋伸出板边，并利用板侧拼缝和后叠合层实现横向传力，实现双向受力，提高其承载力和刚度，减小挠度和裂缝。叠合板板缝连接一般做法是将横向钢筋以45°弯折伸出，然后锚固于叠合层混凝土中，如图3所示。 但是该做法连接处裂缝转角较大，导致楼盖的整体性能较差。现今一些学者研究提出来新的板缝连接方式，如图4所示。新的板缝连接方式加大了拼缝宽度，相邻预制板板侧伸出的钢筋能有一段搭接长度以实现钢筋间的应力传递，利于抗剪。并减小外伸钢筋弯折的角度为30°或以下，保证以足够的锚固长度，使来自两侧板中钢筋的应力能够平稳地过渡[7]。与整体板比较，拼缝处应变集中，所以应对板缝进行配筋加强并采取合理的构造方式，利用叠合板侧向拼缝处的传力性能，变单向板为双向板受力状态，来提高叠合板的承载力、减小挠度变形和控制裂缝。

2.3 预应力空心板楼盖板缝连接

现浇混凝土空心楼盖技术在国内外的发展已有几十年的历史，空心楼盖技术可广泛适用于大跨度、大空间、大荷载的建筑中。与传统技术相比较，可节省混凝土量，降低综合造价，其主要用于桥梁、阅览室、商场、大开间住宅等项目，全国已有几千万平方米的建筑采用了该结构体系。合理的板缝处理方式对提高预制空心板结构抗震性能至关重要[8]。传统的板缝连接方式如图5所示，板侧面的凹槽，加强预制板和后浇带的咬合力，钢筋混凝土后浇带提高了平面刚度，加强了楼盖整体性，配筋方式根据需要可采用单肢箍或双肢箍方式，图5为双肢箍方式。然而传统的板缝连接方式中板与板没有钢筋直接相连，传力性能不高。

为了提高板缝连接的传力性能，有学者做了深入研究，提出了新的连接方式如图6所示，即将空心板的下胡子筋部分焊接构成三角架，从而加强板与板之间剪力的传递。空心板板顶分布筋伸出做成U型与板缝中间布置的纵筋机械锚固，以保证板缝弯矩的传递[9]。U型筋沿横向放置4根纵筋，提高U型筋搭接锚固性能，并保证了受力连续性，加强了抗弯能力。板端两侧做成齿槽形式，根据计算，齿槽抗剪完全能够抵抗板与板之间错动产生的剪力[10]。

2.4 箱形板楼盖板缝连接

箱形板楼盖是一种全装配式结构体系，它具有承载能力好、施工方便、整体性好、工期短等优点。其板缝连接方式与双T板楼盖的板缝连接方式相近，都是通过在板件中做预埋件，然后现场焊接。连接件的作用都是为了板与板之间力的传递和变形协调，实现双向受力。箱形板的板板连接形式如图7所示。连接件是两块角钢和一段钢筋，角钢和钢筋接触面大、焊缝长，传力性能比骨架钢筋直接焊接更好。在连接件设计计算中同DCNPD、双T板一样，应该以锚筋的屈服作为连接件破坏的标志，并进行超强设计。目前国外学者研究较多，需要进行进一步的尺寸实验和完善该体系的理论依据。

3 结论

该文列举了目前常见的几种装配式楼盖体系，主要探讨了其板缝连接研究发展情况，包括预应力双T板楼盖、箱形板楼盖、预应力空心板楼盖、叠合板楼盖。从最新的双T板和箱形板的现场焊接机械连接件、预应力空心板U型筋锚固连接和叠合板的板缝加强筋连接，可以发现现有装配式楼盖板缝连接方式向钢筋可靠连接发展。为了实现锚筋延性受拉破坏机理，避免其过早破坏，钢板、嵌条焊缝等应进行超强设计，以锚筋的屈服作为连接件破坏的标志。目前关于装配式建筑连接研究不够深入，需要对具体连接方式进行大量研究，提出具体的刚度计算方法和构造措施。

装配式楼板具有绿色环保、施工方便、周期短、经济效益高等特点，是未来建筑发展的方向。但是湿式楼盖存在后浇层，增加了结构自重，效益提升不明显，不符合未来的行业要求。而全装配式楼板抗震性能尚不如现浇楼板，理论分析尚不成熟，缺乏配套的规范和技术依据[11]。开发更合理的全装配式楼盖板缝连接节点，提高楼盖的平面内刚度和抗震性能，揭示板缝节点复合作用下的受力机理，提出板缝节点设计方法，从而解决制约新型楼盖应用的技术瓶颈，发挥预制混凝土与预应力等高技术的优越性，是未来发展的方向。

参考文献

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[11] 庞瑞，熊晓莉，蒋立峰.新型配式混凝土楼盖π式板缝连接节点抗剪性能研究[J].工业建筑，2014，44（8）：84-87.