装配式混凝土剪力墙结构连接方式研究

叶蛟龙，周艺

（1.中建三局绿色产业投资有限公司，武汉 430058；2.武汉科技大学城市建设学院，武汉 430065）

1 引言

由于传统的现浇混凝土结构的作业方式工业程度低、消耗浪费大量的资源，产生大量建筑垃圾，这与国家实行的绿色环保可持续发展的政策相违背。而装配式建筑具有生产效率高、施工速度快、易保证质量等优点。装配式混凝土剪力墙结构与传统的现浇剪力墙结构相比，它可以节约能源，生产效率高，能够缩短工期。当结构承受外部荷载时，由于这种结构存在着大量的竖向和水平接缝，而接缝位置容易产生应力集中，从而导致变形开裂。因此，受力钢筋的连接及接缝处的设计是保证结构整体性能的关键【1】。

装配式剪力墙结构与现浇剪力墙结构主要区别在于竖向及水平裂缝的存在，但由于在竖向接缝与水平接缝处，结构刚度发生突变，变形不连续，从而导致应力集中出现，因此，竖向及水平接缝处受力钢筋的连接会影响结构整体性及抗震性能【2】。我国对于装配式剪力墙连接的研究与外国研究相比起步较晚。以下将分别介绍竖向接缝及水平接缝在我国的研究进展。

2 水平接缝的研究进展

2.1 套筒灌浆连接

2.1.1 概念

套筒灌浆连接【3】即把钢筋插入套筒里，再灌入灌浆料来实现连接的连接方式。

2.1.2 构造

这种连接方式可分为全套筒灌浆技术和半套筒灌浆技术，如图1 所示，全灌浆套筒的两端都是灌浆连接，而半灌浆套筒只有下端用灌浆连接，上端用螺纹连接。

图1 套筒灌浆连接节点

2.1.3 套筒灌浆连接优缺点

套筒灌浆的连接方式可以简化施工过程，施工环境没有噪声并且可以减少环境因素对施工的影响。但这种方法也存在不足之处，主要表现在：（1）上下2 片剪力墙水平缝很难完全浇筑密实，所以受力性能会受到影响；（2）在施工过程中对预制构件对位精度要求较高；（3）灌浆料的流动性比较差，而且收缩过大，造价较高【4】。

2.2 浆锚搭接

2.2.1 概念

浆锚搭接【5】即在预制构件中预埋金属波纹管，然后插入需搭接的钢筋，并灌注高强无收缩灌浆料来实现连接。

2.2.2 构造

构造如图2 所示，这个过程通过灌浆料和钢筋与孔壁的咬合作用及黏结力实现应力传递【6】。

图2 浆锚搭接构造

2.2.3 浆锚搭接优缺点

浆锚搭接连接现场的施工比较简单，构件对位精度不是特别严格，但能达到等同现浇的效果，受力性能较好。但这种方法也存在不足之处，主要表现在：（1）由于预留了很多钢筋插孔，虽然提高了精密性，但如果墙体厚度方向不是很大，易导致保护层过薄，增加了施工的难度；（2）使用范围有限制。

2.3 螺栓连接

2.3.1 概念

螺栓连接【7】是机械连接的一种，构造相对比较简单，它是利用高强螺栓的抗拉和抗剪性能，把上下片剪力墙连接成整体。

2.3.2 螺栓连接优缺点

与“湿连接”相比，螺栓连接的连接方式构造相对简单，现场施工比较方便，提高了施工效率。高强螺栓的特性可被充分发挥，抗震性能较好。但这种方法也存在不足之处，主要表现在：（1）采用螺栓连接的方式受到外界环境因素的影响，螺栓可能会发生松动脱落的现象；（2）采用螺栓连接的构件需要尺寸非常精确，栓孔对位要求准确。

2.4 环筋扣合锚接连接

2.4.1 概念及构造

这是由焦安亮等【8】提出的一种新型装配式混凝土剪力墙结构竖向连接方式，这种方式就是2 片带U 型钢筋的剪力墙互相垂直错接，在上下U 形扣合处插入钢筋，浇入混凝土，由此使上下2 片剪力墙形成一个整体【9】。

2.4.2 优缺点

运用环筋扣合锚接连接的结构抗震性能较好，但目前研究理论还存在不足之处，主要表现在：（1）没有得出最优的环形钢筋扣合高度；（2）没有对环筋扣合处插筋的直径及环形钢筋扣合形式进行研究分析。

2.5 现浇带连接

2.5.1 概念及构造

现浇带连接是传统的连接方式，它是由上下钢筋搭接，然后浇入混凝土连接而成。

2.5.2 优缺点

现浇带连接方式施工方便，但其力学性能不稳定，这种方法是针对需要连接，但连接位置比较小的构件，对浇筑模型要求比较高。

2.6 键槽连接

2.6.1 概论及构造

键槽连接【10】是预制混凝土结构构件连接的形式之一，在剪力墙上设置均匀的键槽，浇入混凝土把上下2 片剪力墙连接为一个整体。但它主要用于装配式的大板结构。键槽尺寸的设定起着连接的关键作用，合理布置键槽可确保剪力均匀地传递。

2.6.2 优缺点

键槽连接的剪力墙能够较好地传递内力。但用这种连接方式，结构延性无法得到保障，容易发生脆性破坏，需要做进一步的研究。

3 竖向接缝的研究进展

杨勇【11】通过试验将预制剪力墙竖向结合面的抗剪性能与现浇剪力墙进行对比，结果发现二者的抗震性能相似，但结构的延性与滞回性能有所提高。赵庆【12】通过有限元进行研究，结构表明钢筋的直径、混凝土有效厚度与强度都与竖向接缝的抗剪性能有关。

4 装配式剪力墙连接的研究展望

装配式建筑是我国建筑行业的重要发展方向，装配式剪力墙结构具有十分广阔的研究与应用前景，而竖向和水平接缝决定着结构的受力性能和抗震性能，因此，接缝的研究进程一定程度上影响着装配式剪力墙结构的研究进展。可从以下3个方面进一步研究：

1）目前，装配式结构的研究主要集中于静力和抗震性能。而对抗火、抗爆、抗冲击的研究很少。因此，需要加强这些方面的研究，为完善规范提供一定的基础。

2）目前，国内对于装配式剪力墙结构连接方式的研究主要属于“湿连接”。而装配式结构与现浇结构的不同就在于现场不需要浇筑混凝土，因此对“干连接”的研究需要加强。

3）本文6 种连接方法虽然加快了施工速度，但存在着造价高、施工比较复杂的缺点。因此，探索既简单又迅速且造价低的剪力墙连接方式是今后研究的重点内容。