装配式建筑节点湿连接方式研究综述

李慧娴 张佩 张宇

摘 要：本文针对装配式建筑在施工的过程中最为核心的部分——连接技术中的湿连接部分进行了总结，包括规范推荐的两种连接方式：钢筋套筒灌浆连接、浆锚连接和新型湿连接节点进行了进行了归纳和详细介绍，通读本论文可以了解到当今每种湿连接技术的优缺点、适用范围等相关信息，并从宏观上把握较为完善的湿连接的具体方式。

关键词：湿连接;钢筋套筒灌浆连接;浆锚连接;新型连接节点

90年代中期，我国装配式建筑技术显著提高，全现浇式混凝土建筑体系已经逐渐取代了预制装配式混凝土建筑。预制构件的连接技术是装配式结构的关键、核心的技术。目前国内《装配式混凝土结构技术规程》推荐的钢筋套筒灌浆连接和钢筋浆锚搭接两大湿连接方式，另外本文还介绍了一些新型湿连接的方式。

一、湿连接技术简介

我国目前常用的装配式混凝土框架结构，根据预制装配式混凝土结构连接节点的施工方式，梁连接方式主要有湿连接和干连接两种，相对于干连接，现阶段湿连接运用更为广泛。

“湿”连接是指预制梁、柱或T形构件在接合部利用钢筋连接或锚固的同时，通过现浇混凝土连接成整体框架的连接方式。由于需通过现浇混凝土连接，所以被称之为湿连接。框架结构湿连接常见的连接方式有预制梁在梁柱节点连接、预制梁跨中连接和预制T形构件的连接，而剪力墙结构的湿式连接方式则具体发展为现浇带连接、套筒灌浆连接和预留孔灌浆搭接等方法。

二、钢筋套筒灌浆连接

20世纪60年代，余占疏（Alfred A.Yee）[1]在美国发明了钢筋套筒灌浆连接接头（以下简称“套筒灌浆接头”）解决了装配式结构中的纵向钢筋连接问题。套筒灌浆接头由套筒、灌浆料和钢筋三个部分构成，在钢筋连接时注入快硬无收缩灌浆料，依靠材料之间的黏结咬合作用连接钢筋与套筒。

（一）灌浆套筒接头的工作机理

钢筋套筒灌浆连接的基本原理是：钢筋从两端开口通过铸造的中空型套筒穿入套筒内部，不需搭接，钢筋与套筒间填充高强微膨的结构性砂浆，协助钢筋完成续接。钢筋通过砂浆受到套筒的围束作用，再加上自身的微膨胀特性，使其与套筒内侧间的正向作用力增大，从而产生摩擦力，进而传递钢筋应力。

（二）灌浆套筒接头的分类

灌浆套筒是通过灌浆料与钢筋间的粘结作用来进行构件传力的金属套管，它能很好地解决装配式结构中纵向钢筋连接的问题。套筒灌浆接头所使用的套筒一般由球墨铸铁或优质碳素结构钢铸成，大多为圆柱形或纺锤形。灌浆套筒按接头的形式分为半灌浆套筒连接和全灌浆套筒连接，其中全灌浆套筒连接在实际工程中的应用更为广泛。

全灌浆套筒连接基本原理是使用高强钢或者合金钢铸造的中空型套筒来连接上下两个预制构件。在使用过程中，上下两个预制构件中的钢筋分别插入套筒中，然后通过套筒上的灌浆孔灌入高强微膨的灌浆料来实现两个预制构件的连接。全灌浆套筒连接具有施工方便，施工高效快捷等优点，是目前使用最广泛的一类套筒灌浆接头形式。

（三）套筒灌浆接头的破坏模式

套筒灌浆接头还有另外三种破坏模式：

1）钢筋拔出破坏：由于钢筋-灌浆料结合面在钢筋拉断前失效造成，通过增大钢筋锚固长度可以避免此类破坏;

2）灌浆料拔出破坏：由于灌浆料-套筒结合面在钢筋拉断前失效造成，可通过适当配置剪力键避免;

3）灌浆料劈裂破坏：灌浆料强度不够，导致接头钢筋拉断前发生;

套筒强度不够，导致接头钢筋拉断前发生套筒拉断破坏。

（四）套筒灌浆接头的施工方式

在施工前，套筒需预先埋入构件的连接端，到达施工现场后，将另一个连接构件的外露钢筋插入套筒，然后进行安装定位，最后通过灌浆连接钢筋。与其他机械连接方式相比，此种连接方式中钢筋预加工的工作量减小、现场施工时钢筋不会产生二次应力和变形、允许产生施工偏差。

三、钢筋浆锚搭接连接

相比于套筒灌浆的连接方式，浆锚连接方式更适应国内的预制装配式结构体系。其基本原理是在搭接区段，将两根受力方向不同的钢筋间隔开一段距离，分别与混凝土进行锚固，通过混凝土传力，进而实现钢筋间应力的传递。

（一）插入式预留孔灌浆钢筋连接

2008年，我国学者首创了插入式预留孔灌浆钢筋连接方式，适用于预制混凝土建筑，大大促进了其产业化的发展。该连接方式是在预制混凝土构件预埋钢筋下端的一侧，预留一个内壁粗糙（多为螺纹状或螺旋状，目的是提高后加入的灌浆料与周围混凝土的粘结强度）的孔洞，该孔洞上下分别预留有排气孔和灌浆孔，其外围配有螺旋箍筋（提供横向约束，提高节点的承载能力），三者彼此连通。在预制混凝土构件安装时，将连接用的钢筋插入孔内至预设长度，然后通过与该空洞相连的灌浆孔和排气孔向内注入灌浆料，最后经过凝结硬化，预埋钢筋和另一根连接钢筋即连接在了一起，实现了预留孔洞插筋后灌浆的间接搭接连接方式。經过国内多位学者试验表明，应用该连接方式的剪力墙与现浇剪力墙相比，抗震性能明显提高。

（二）金属波纹管浆锚搭接连接

金属波纹管浆锚钢筋间接搭接连接的基本原理是在上层预制混凝土构件中预埋金属波纹管，然后在施工时将下层预制混凝土构件伸出连接钢筋插入到金属波纹管中，再灌入高强无收缩灌浆料，最后经过养护完成锚固连接。但目前该连接技术尚不成熟，仍需进一步探索，从而获得完善的理论支撑与完备的设计方法。

四、装配式混凝土结构湿连接新型连接节点

（一）钢绞线锚入式预制框架节点

管东芝等在世构体系基础上，提出了一种钢绞线锚入式预制框架节点。预制梁下半部分采用先张法预制预应力梁形式，梁上部同楼板一起进行叠合现浇;梁端预留箍筋进一步加密，间距一般为50mm的键槽;绞线端部通过压花机形成压花锚，在键槽内部分和伸出预制梁部分为无预应力段;下部架立筋采用普通带肋钢筋，键槽端面处增设一段局部无黏结段。构造形式如图1所示。节点拼装时，带压花锚的钢绞线根据锚固长度需要，可伸入节点核心区内或对面预制梁的键槽内锚固，附加两端带扩大头的直钢筋;通过后浇混凝土实现梁柱节点的整体连接。节点拼装示意图如图2所示。

经实验研究证明，该种节点连接具有造价低廉，材料节省，施工便捷等优点，而且由于附加直钢筋的存在，节点的刚度、强度和稳定性明显提高，从而有利于增强钢绞线锚入式新型预制混凝土框架梁柱节点的抗震性能，所以说这种新型连接节点的应用前景广阔。

（二）装配式FRP筋混凝土节点

刘志威针对传统钢筋混凝土结构在沿海等恶劣环境中钢筋腐蚀严重的问题，提出将预制装配式混凝土结构中节点区钢筋替换成FRP筋，有限元建模分析表明，配筋相同情况下，采用FRP筋的装配式梁-柱节点，其承载力较低，可通过提高配筋率的措施予以改善。

结合FRP筋的性质，刘志威提出了适合预制FRP筋混凝土的梁柱节点连接方式，如图3所示。柱为预制柱，梁为预制U型梁，其中下半部分为预制，上半部分为现浇。梁纵筋用套筒、绑扎或胶结的形式连接。一些情况下纵筋也可做成弯钩。另外为增强FRP筋与混凝土之间的粘结性能，主筋表面均做粘砂处理;为保证新老混凝土的粘结力，对预制部分与现浇部分的水平结合面做人工粗糙面等。

刘志威提出的装配式FRP筋混凝土节点最大的优点是耐腐蚀性，因此特别适用于对于海岛工程结构。在海水等腐蚀环境中，使用装配式FRP筋混凝土将更有利于结构的长期稳定与安全。同时，使用装配式的结构类型，可以克服FRP筋在现场加工的问题，具有施工不受气候条件影响、工期短、节省模板等优点。而其承载力较低的缺点，可通过提高配筋率的措施予以改善。

（三）新型裝配式钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁框撑体系

李正良等结合装配式建筑和钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合框架结构的优点，提出了装配式方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合框撑体系。框撑体系是一种以方钢管混凝土柱、带工字型钢接头的钢筋混凝土梁以及圆钢管混凝土斜撑为主要承力体系的新型装配式结构体系。此种体系的大部分构件均可在工厂预制，仅有少部分混凝土构件需现场施工。且通过试验分析证明：该体系特殊的结构形式可以保证梁柱节点核心区域的强度、延性及连接可靠性，使得节点核心区域的承载能力高于与其相连构件的承载能力，形成具有“强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁”和“强节点-弱构件”失效路径的结构体系。

五、结语

以上对湿连接的多种连接节点的工作机理和其优缺点进行了介绍，总体来看，灌浆套筒连接在现在的装配式建筑中应用最为广泛，浆锚连接技术优势明显，新型装配式连接节点的开发多是对应不同的特殊地质环境或者特定结构处，可以根据施工时的不同情况予以采用。但是，也不难看出，每种节点连接都存在着一定的缺陷，使用时会受到技术、材料等多种条件的限制，甚至部分指标要求不明确，这些都反映了我国的装配式建筑研究还不够完善，需要继续加大研发力度，完善相关的技术规程。只有解决了这些问题，预制装配式混凝土建筑才能在今后更好更健康的发展，形成真正的工业化建筑产业。

参考文献：

[1]Splice-sleeve north America[EB/OL].http：//www.Splicesleeve.com/.

[2]吴子良.钢筋套筒灌浆连接技术[J].住宅产业，2011，（6）：59-61.

[3]韩超，郑毅敏，赵勇.钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用进展[J].施工技术，2013，42（21）：113-116.