装配式剪力墙套筒灌浆和螺栓连接比较分析

文/史盼盼 平煤神马建工集团有限公司 河南平顶山 467000

近几年城乡建设不断向着绿色可持续发展的道路前进，装配式建筑也随着其步伐不断的发展，我国现阶段装配式结构中普遍使用的结构是装配式剪力墙，而且具有很广的发展前景，在装配式剪力墙的组成中竖向接缝以及水平接缝是其重要的部分，对剪力墙的受力性能以及抗震性能有着重要的影响，套筒灌浆和螺栓连接是常见的剪力墙连接方式，在装配式剪力墙中起着不同的连接作用。

1、装配式剪力墙概述

装配式剪力墙在目前我国的建筑企业中重点推广的中建筑形式，它属于一种现场直接装配的建筑方式，利用预制与半预制板墙之间的连接以及配合现场浇筑操作共同完成的建筑工程的整体。预制装配式剪力墙结构在高层的建筑项目中有着重要的地位。装配式剪力墙结构可有效的解决高层建筑运输难的问题，而且提升了工程的建设速度，与社会发展的需求相符合。这种结构有两点优势，一是可以将预制装配式剪力墙结构中的接缝及节点很好的组成一个整体。二是，剪力墙的接缝及节点的施工质量得到保证，整个建筑工程的质量就能得到很好的控制，而且其承载、抗震的能力以及建筑的安全性都能有所提升[4]。

2、装配式剪力墙的连接方式分析

2.1 套筒灌浆连接

2.1.1 套筒灌浆连接的概述

套筒灌浆连接是把钢筋插入在混凝土构件内的金属套筒中，然后用水泥浆料进行灌注，使钢筋稳固的连接在一起。套筒灌浆连接施工较为方便，很多发达国家在建筑中以广泛应用套筒灌浆连接方式，美国的一位结构工程师最早将套筒灌浆连接方式在38 层的一个旅馆建筑中应用，日本对套筒连接技术的研究是在80年代，通过实验套筒灌浆连接的可靠性得到了证明，可以在装配式混凝土结构中使用。

2.1.2 套筒灌浆连接的研究现状

首先，通过三个螺纹套筒浆锚连接拟静力以及拟动力试验证明，将直螺纹套筒浆锚连接方式应用在剪力墙构件中，可有效地传递应力，从预制剪力墙的抗震性能上研究得出，竖向的钢筋与连接钢筋间的接搭与抗震的要求相符合，抗震性能良好，采用钢筋套筒灌浆连接在地震作用下能够实现强墙肢弱连梁的设计要求，主要是对水平以及斜裂缝进行破坏，破坏形态为压弯破坏，构件有较高的承载力。其次，通过沈阳地铁工程利用钢筋套筒灌浆连接技术应用在装配式剪力墙结构中的实践证明，钢筋套筒连接技术具有良好的经济效益。最后，通过不同的连接方式使用在装配式剪力墙中进行对比分析得出，墙身裂缝的地方和疏密程度与现浇剪力墙有所不同，不过裂缝的分布情况与和现浇剪力墙相同。同时，通过对现浇和预制剪力墙的拟静力试验得出，关于极限承载力现浇和预制剪力墙是相同的，耗能方面预制剪力墙较低，不过开裂和屈服荷载、极限位移方面现浇剪力墙都较小。

2.1.3 套筒灌浆的连接方式优缺点

套筒灌浆连接方式在构件工厂预制施工以及现场灌浆拼装操作上，有效的将施工过程进行了简化，施工过程中受环境的影响较小；锚固钢筋的长度也得到了有效的减少，进而降低了成本。不过这种连接方式也有一些缺点，套筒的直径比较大，因此，在墙体厚度较薄的预制剪力墙构件上套筒灌浆的连接方式不适合；而且套筒造价、加工的难度和精度要求都比较高，这些因素局限了套筒灌浆在工程中的应用范围。

2.2 螺栓连接

2.2.1 螺栓连接的概述

预制剪力墙螺栓连接通过在上层剪力墙上做预留孔，在下层安装螺纹杆或是螺纹的钢筋，连接的时候螺纹钢筋穿过上层的预留洞口，用螺母固定,预留孔用混凝土浇筑，连接好剪力墙。由于在施工的过程中，现场使用的混凝土的工作比较少，所以会提高施工效率[2]。螺栓连接操作比较方便，整个操作是比较简单的、理想的连接方式，螺栓连接在施工过程有着较高的要求。螺栓连接在承受反复的压力负荷时，非常容易出现松动的现象，这样的时候就需要采取其它的连接方式来进行施工。同时螺栓连接在施工过程中有着很明显的优势，在剪力墙的连接中，有着很好的发展趋势和方向。

2.2.2 螺栓连接的研究现状

通过预制剪力墙使用预埋螺栓连接方式的试验分析得出，它是具有钢骨的预制剪力墙，该墙有着饱满的滞回曲线，这种曲线会被轴压和高宽比的数值所影响，而且该墙耗能也很低，同时该剪力墙的层间位移角与抗震中位移角规定的限值相同时，该墙结构的极限承载力没有达到，其构件的强度还是可以对外部的荷载进行承担。其次，通过使用螺栓连接的方式应用在整体式剪力墙的竖向连接上进行低周反复试验得出，破坏形态是受弯破坏，抗弯承载力强，其延性较大。同时装配式混凝土墙板试件中利用螺栓连接，螺栓发挥了很大的作用，构件破坏时，螺栓和钢板不会严重受损；墙板中使用螺栓连接的方式，其耗能性能比较良好，符合设计要求，不过它的延性不够高，需要采用别的方式来提升。最后，对装配式剪力墙结构进行低周反复加载试验及有限元研究，研发装配式剪力墙全是由螺栓连接的，从试验结果得出墙板底部螺栓在墙体破坏过程中承受拉力、剪力主要由侧向连接螺栓承担；墙体角部螺栓呈现冲切破坏；另外，选取合适的螺栓直径、孔径及节点构造可以提高节点的极限承载力[1]。

2.2.3 螺栓连接的优缺点

螺旋的连接现场施工较为方便。连接节点有着较强抗拉，抗弯，抗剪的特点，在进行装配式剪力墙连接的时候，抗震性能方面可以得到很大的保证。在选择螺栓连接的构件时，要精确地掌握构件的各个尺寸，栓孔必须做到精确的要求。在使用螺栓连接进行连接的过程中，会因为反复的负荷以及周围环境的影响，非常容易出现螺栓松动和锈蚀的现象，解决这些现象后，有利于装配式剪力墙中有效的应用螺栓连接方式。装配式剪力墙结构在连接的过程中是比较重要，在进行水平接缝和竖向接缝为主连接，水平解放是承载着竖向的荷载，承受的是水平的剪力。竖向接缝主要是来确保结构不会变形，和整体的耗能能力，使剪力墙结构之间的一个互相的作用。再进行连接时，一定要使用科学的合理方式来进行连接，来保证装配式剪力墙结构的整体的安全性，舒适性和耐久性。现在主要集中研究湿式的连接方法，这种方法在实际的连接过程中比较复杂，对于在连接的节点的质量也无法得到全面的保证。螺栓连接是非常便捷，也可以确保连接的质量，湿性的工作作业相对比较少，在进行研究过程中，螺栓连接也有以下的一些缺点：1.主要研究预制的构件，研究整体结构相对就会减少。2.研究各种的组合式结构，通过不同的连接方式来进行组合式的连接预制的构件，但是在实际的工作中，还会有一些湿性的作业。3.在螺栓连接的剪力墙结构，主要研究整体性和抗震性，对于实用性的方面研究相对减少。

3、装配式剪力墙连接的研究展望

在我国装配式的剪力墙在接缝连接上主要使用的方式是套筒及浆锚两种现场浇筑混凝土的连接方式，在接缝连接中这种施工属于湿连接操作[3]，对于接缝连接处的构造装配式剪力墙有着一定的规范要求，这就给这两种连接形式提出了高要求；而且在现场剪力墙接缝施工时，套筒及浆锚连接处对精度要求很高，构造也复杂，致使增加了很大的施工难度，所以研究人员需要对这些连接方式的设计进行改良，优化连接形式，使其可靠性得到保障，使施工更简单化。另外，我国对于干连接的研究并不深入，像螺栓连接、后张无粘结预应力连接就属于干连接，使用这种连接方式在装配式剪力墙上，螺栓连接在装饰剪力墙结构中有很大的发展空间。在现阶段的研究水平和实际的操作经验上不足，在实际的使用上也相对比较少，螺栓连接装配式剪力墙结构对于节能环保这一点上有着比较大的优势，在整体的社会发展中，有着很好的发展前景。通过不断地研究和实际的使用，积累着更多的经验，对于螺栓连接在进行装配式建筑中可以得到广泛的使用，对于连接装配式剪力墙的结构，可以很好的达到节能环保的作用，更加符合的社会发展，所以，我国研究人员需要对这种接缝连接的方式加大研究的力度。

我国目前主要研究的是构建层面的接缝，特别是在研究接缝连接及构造过程中，对破坏形式、抗震性能、承载能力这些接缝方面有较多的研究，并没有进一步优化接缝连接以及构造，若想工业化施工的可靠性以及方便性能够实现，我国还需要对接缝连接的工业化加强深入的研究。

结语：

随着建筑领域中普遍的应用装配式剪力墙的结构，施工单位对于钢筋与钢筋之间连接的质量问题需要加强重视，确保连接的质量是保证剪力墙结构质量的关键环节，通过上文对套筒灌浆和螺栓连接各个方面的分析，虽然这两种连接方式在装配式剪力墙装起着很好的连接作用，但还是有一些局限，因此，我国还需要细致的研究钢筋连接工作的可靠性，深入的优化连接质量，推动装配式建筑健康的发展。