浅析装配式混凝土建筑节点连接技术

文/钱志伟 攀枝花市盐边县住房和城乡规划建设管理局 四川攀枝花 617100

长期以来，传统的现浇混凝土结构具有平面设计灵活、整体性、抗震性好，技术成熟、资源丰富、市场广阔等优点受到社会各界的垂青。但是，建筑工业化进程的推进和建设节约型建筑行业的需求，现浇混凝土结构的工期长，投入人力资源大，投入周转材料多，质量通病多，环境污染严重等问题突显。与此相反，装配式混凝土建筑工期短、资源节约、成本低、环境污染少等优点受到国家层面的重视和关注。十九大的召开，为装配式建筑的发展指明了道路和方向。中央和各省陆续出台了装配式建筑的相关政策。2017年装配式木结构、装配式钢结构、装配式混凝土结构三本建筑技术标准的颁布实施对装配式建筑的发展具有里程碑意义。装配式建筑分为预制和组装两个环节。组装就是节点连接，所以节点连接直接关系装配式建筑的工程质量安全。

1、装配式混凝土建筑节点连接种类

（1）装配式混凝土建筑节点连接按施工方法分为干连接与湿连接。干连接即为干作业的施工连接方式，混凝土结构施工工艺为在工厂完成预制件的制作工作，同时在连接构件中植入型钢等节点部件，并使节点部件与构件形成统一有机整体，再通过螺栓连接、榫卯连接或焊接连接达到构件连接。而钢结构的构件和节点部件完全是一个整体，只要节点连接质量控制得好，很容易达到高标准的质量要求。湿连接也称仿现浇连接，它是混凝土结构构件独有的连接方式，施工工艺为在工厂完成预制件的制作工作，同时预留钢筋，并保证钢筋的锚接或各种搭接方式所需的长度，在施工场地吊装拼接后，在节点处浇筑水泥砂浆或混凝土进行锚固，达到一种“后浇整体式结构”。

（2）装配式建筑节点连接按构件种类分为梁柱框架节点连接（包括柱与柱、柱与梁、梁与梁的连接）、墙板连接（包括梁与板、楼板或墙板、板与板的连接）。

1.1 梁柱框架节点连接

框架节点连接非常重要，与预制构件一样直接决定建筑的安全，要达到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点，弱杆件”建筑结构要求，使其具有良好的整体性及耗能能力，抗震性能良好。建筑节点处的承载能力要高于杆件的承载能力，提高建筑结构的变形能力，增强抗震性能，否则建筑物会因节点失稳而破坏。随着对装配式建筑结构的研究，连接方式不断改进。装配式混凝土结构中梁柱的连接方式有很多，传统的连接方式主要有企口连接、螺栓铆接以及预埋件焊接，新连接方式如后浇整体式连接，钢筋或预埋件焊接连接、牛腿连接、螺栓连接、预应力拼接、干式刚性企口连接以及不同方式的混合连接等等。

1.1.1 梁柱湿连接

湿连接主要有传统的现浇连接与预应力整浇两种方式。节点部位需要现浇技术支持。我国使用的预制混凝土结构中梁柱普遍采用传统湿连接（如图1）。预应力整浇使用了预应力技术，能改变结构的受力性能，具有更多优越性。预应力整浇节点主要包括全预应力节点、部分预应力节点、缓粘结预应力节点具有抗震性能较好、装配化程度较高，施工操作较容易的特点。

图1 墙体梁连接图

1.1.2 梁柱干连接

梁柱干连接节点就是梁柱构件以及节点连接件均在工厂生产，施工现场只需将其装配即可。干连接主要通过牛腿或者隐藏于梁柱内的剪力件将梁柱连为整体，包括牛腿连接、干式刚性企口连接、BCC 连接、BSF 连接等等。其中牛腿连接需要空间大、不太美观，多用于厂房。

预制装配整体式混凝土干连接技术在西方尤其是美国应用广泛，但在我国研究还未深入。干式刚性企口连接是一种新型的预制装配整体式混凝土梁柱节点连接形式。它是一短臂梁伸出的暗牛腿，为了保护节点核心区的受力性能将连接部位移到离开柱边的一定位置，这样使设置预埋钢板焊接更方便。经研究表明，干式刚性企口连接节点的延性与梁柱现浇节点的延性相当，其承载能力与现浇梁柱节点相近或高于现浇节点。

1.2 墙板连接

墙板与墙板之间的连接是通过钢筋网片或内部钢筋的的机械连接、浆锚、套筒、榫卯、螺栓、焊接连接等连接方式实现。墙板的连接在装配式建筑的发展中重视度不够，比框架节点连接发展缓慢，存在问题较多，以致未得到业界和用户认可。

工程实践中，轻质墙板采用榫卯、螺栓连接，施工速度快，质量好。我认为墙板连接采用榫卯、螺栓连接是一个很好的发展方向，就像传统的木结构建筑，整体性和抗震性都很好，关键是施工也方便。

墙板板缝的密封采用防水砂浆或混凝土，密封胶之类均不理想，采用植入墙板的钢板焊接能有效解决这一问题，但必须解决好外露钢板的防腐问题。

2、节点连接现状

2.1 装配式框架、墙板连接

装配式节点连接是建筑产业化、工业化发展中必须解决的一个重要问题。梁柱框架节点直接影响建筑安全，各方重视，所以连接方式多，技术成熟，节点较大，连接性能可靠，具有良好的结构性能，基本接近现浇混凝土结构节点性能。但墙板连接方式少，因施工条件和产品工艺的限制，各方重视程度不够，接缝渗漏、保温隔音等功能性问题有待解决。

2.2 不同施工工艺的现状

按施工方法分为湿连接和干连接两种形式。两者的区别在于，湿连接部分还存在现浇，而干连接则完全没有现浇。前者根据经验和实践结构整体性和抗震性更好，后者的工业化程度高，更节省劳动力，施工周期短，更节能环保。但湿连接节点核心区结构连接复杂，施工不便，质量控制难度大。干连接相比湿连接性能较差，地震受力时，节点不能抵抗剪力、弯矩、轴力先行破坏。2006年，北京工业大学董挺峰领导的装配式混凝土框架及其抗震性能研究小组，经统计分析和模拟实验得出结论：装配式混凝土框架结构具有良好的抗震性能，并可用于抗震设防区的结论。

3、发展新思路

（1）20世纪90年代以前装配式建筑混凝土结构，多采用湿连接，但经地震实践检验，大多未达到抗震要求，但装配式钢结构的整体性、抗震性满足要求，这就给我们提出了能否将装配式钢结构节点连接用于装配式混凝土结构？构件是混凝土结构，连接节点是钢结构，连接节点和构件连接在工厂内完成，连接节点之间的连接在施工现场完成。需研究两个课题：①混凝土构件和钢节点的连接，即如何将构件和节点融为一体；②节点之间的连接借鉴装配式钢结构的连接，再做一些改进。

（2）大构件梁柱框架节点连接技术成熟，质量得到公认，但墙板连接质量不行，严重影响装配式建筑混凝土结构的发展，使用钢节点可以解决这一问题，重点研究钢节点的防腐问题。

（3）地震作用下，节点连接问题突出，地震作用导致的节点破坏时常发生。使用地震耗能装置减少节点破坏，是装配式建筑发展的一个突破点。

结语：

装配式建筑是建筑产业发展需要。其工期短，耗费劳动力较少，工厂化程度高，节能环保等方面的优势，与钢结构相比造价低，后期运行维护费用低，使他更符合我国产业发展政策和国情。装配式建筑节点连接问题多，对节点连接从材料、设计、施工工艺、质量控制、检测、工程验收、回访问题反馈等进行全面系统的研究和探讨是解决节点连接问题的手段。通过这些手段推动装配式建筑节点连接标准体系的完善，促进建筑产业化发展。