装配式建筑构件节点连接技术探析

李 惠

湖南软件职业学院 湖南 湘潭 411100

在建筑技术高速发展的背景下，装配式建筑逐渐普及，其应用取得了良好的效果。装配式建筑首先需要在工厂进行构件预制，然后将其运输到施工现场进行安装。相较于钢筋混凝土建筑施工技术，装配式建筑施工技术较为简单，可以使现场施工工作大幅度减少，能够在提高施工效率的同时，保障工程的质量。在装配式建筑施工阶段，预制构件节点连接属于重难点技术，因此，对此项课题进行研究，具有十分重要的意义。

一、装配式建筑构件节点连接技术分析

（一）湿式连接

所谓的湿式连接是指在工厂中提前生产全部的建筑构件，将其运输到施工现场进行统一拼装，然后以建筑构件节点为基准进行混凝土浇筑作业，最后完成建筑结构的拼装。目前，常用的湿式连接方式主要包括两种，分别是锚浆连接和灌浆连接。

1.锚浆搭接。锚浆搭接的原理是将位于搭接区的钢筋分开，使钢筋之间产生一定的距离，然后与混凝土锚固，最后以混凝土为媒介，传递钢筋应力。其连接形式被分为两种，分别是拆入式预留孔灌浆钢筋连接和金属波纹管锚浆搭接连接。其中，前者需要提前在构件上预留注浆孔洞，然后放置预制构件表面所延伸的钢筋，最后将无收缩高强浆液填到孔洞空隙中。后者需要将金属波纹管预埋到预制构件之中，然后将钢筋插入波纹管之中，最后灌浆即可。相较于其他节点连接技术，锚浆连接技术具有以下方面的优点：第一，钢材的使用量较少。第二，减轻焊接作业人员的作业量。第三，钢筋锈蚀少。第四，可以使连接节点的强度和刚度增强；第五，机械性能优越。因此，锚浆连接技术在装配式建筑施工中的应用范围十分广泛，且取得了良好的效果。在具备诸多优点的同时，这项技术还存在搭接长度过长和承载力偏低的缺点，使其发展受限，如果受拉构件或钢筋直径超过20mm，这种节点连接技术不宜使用。

2.灌浆套筒连接。灌浆套筒连接属于湿式连接方式，其原理如下所述：将成品套筒预埋到混凝土构件之中，然后以套筒两端为切入点插入钢筋，最后灌入浆料，实现对力的有效传递。本文为验证灌浆套筒连接技术在装配式建筑节点连接中的应用效果，通过试验的方式，对这项技术在连接预制混凝土梁柱节点中的应用进行模拟，试件参数如下所述：

编号PBCJ1：

预制混凝土：抗压强度为20.75Fcu/MPa；抗拉强度为1.49ft/MPa；弹性模量29780Ec/MPa；轴压比0.3；套筒尺寸为160×28×4mm；

后浇混凝土：抗压强度为27.55Fcu/MPa；抗拉强度为1.72ft/MPa；弹性模量32590Ec/MPa；轴压比0.3；套筒尺寸为160×28×4mm；

灌浆料：抗压强度为62.85Fcu/MPa；抗拉强度为2.60ft/MPa；弹性模量37100Ec/MPa；轴压比0.3；套筒尺寸为160×28×4mm。

编号PBCJ2：

预制混凝土：抗压强度为20.75Fcu/MPa；抗拉强度为1.49ft/MPa；弹性模量29780Ec/MPa；轴压比0.4；套筒尺寸为160×28×4mm；

后浇混凝土：抗压强度为27.55Fcu/MPa；抗拉强度为1.72ft/MPa；弹性模量32590Ec/MPa；轴压比0.4；套筒尺寸为160×28×4mm；

灌浆料：抗压强度为62.85Fcu/MPa；抗拉强度为2.60ft/MPa；弹性模量37100Ec/MPa；轴压比0.4；套筒尺寸为160×28×4mm。

本次试验对构件在真实工程项目中的约束和受力情况进行了模拟，并在此基础上进行建模。荷载施加分为两步进行，首先在柱子上端施加一个向下的轴压力；然后继续向梁的两端施加压力，最后重复进行位移荷载。就结构构件力学性能而言，其关键指标参数为配筋率和轴压比。上述荷载施加方式的运用，可以获得灌浆套筒连接预制混凝土柱的弯矩。在研究后发现，在荷载施加初期，各骨架曲线呈重合状态，刚度变化并不明显，这表明在轴压比和配筋率的作用下，基于灌浆套筒连接的预制混凝土柱处于弹性阶段。但随着施加荷载的不断加大，构件质量逐渐下滑，此时，预制混凝土柱处于弹塑性阶段。在这个阶段，各预制混凝土柱的刚度变化接近一致。在进入破坏阶段，到达极限荷载后，弯矩和转角曲线的下降幅度也非常小，在转角持续增加后，荷载作用依然不变。这表明预制混凝土柱进入了延性破坏阶段。由此可得出结论：灌浆套筒连接技术能够使结构受力要求得到满足[1]。

（二）干式连接技术

在预制构件连接过程中无需进行混凝土浇筑的施工技术，就是所谓的干式连接技术。目前，常用的干式连接技术包括焊接技术、牛腿连接技术和螺栓连接技术。干式连接技术与湿式连接技术相比，其优点为操作简单、作业量小和效率高。

1.焊接连接技术。通过焊接的方式，使梁柱节点相连接，就是所谓的焊接连接技术。这种连接方式无需养护，故施工效率较高，同时还能减少施工成本。但采用这种连接技术连接的节点，其塑性铰区并不明显，在后续使用阶段，连接部位可能会在应用的作用下而受损，主要以脆性破坏为主。因此，焊接连接技术的使用，无法满足建筑结构抗震性能的要求。

2.牛腿连接技术。牛腿连接技术具有非常简单的技术原理，便于操作。将结构形式作为依据，可以将其分为两种，一种是暗牛腿技术，另一种是明牛腿技术。其中，前者虽然可以使建筑内部空间使用性和观感得到保证，但其高度会受到梁的限制，导致节点抗剪强度不高，其使用范围也因此而受限。而后者的优势为受力合理，但会使空间使用和观感受到影响，因此，在装配式建筑施工阶段很少被使用。随着建筑技术的不断发展，牛腿连接技术的不足已经被弥补，其原理为将相互钳固缺口槽布置到矩形暗牛腿与梁和柱的连接端。然后利用螺栓板对预制梁和柱进行连接，使其成为一个整体，从而弥补牛腿连接技术存在的不足，不仅有利于节点强度的提升和传力方式优化，同时，还能使结构美观和建筑内部空间使用性得到保证。

3.螺栓连接技术。工厂在加工预制构件的过程中，需要将螺栓孔和安装孔设置到螺栓边沿位置上，在后期安装时，作业人员需要在相邻构件中插入螺杆，在安装垫片后拧紧螺帽即可，从而使预制构件相互连接。需要强调的是，在预制件加工阶段，螺栓预制必须精确，在运输阶段，应加强对螺栓的保管，避免螺纹受损，以此来提高安装阶段的一次成型率。站在技术优化的角度而言，可以将普通垫片替换成橡胶螺栓垫片，同时使用强度高的螺栓，通过这些措施的使用，使螺栓连接节点的性能得到强化。试验结果表明，利用高强度螺栓替换普通螺栓，有利于提高装配式建筑节点的抗震性能，其作用与现浇连接节点大致相同[2]。

二、装配式建筑构件节点连接技术对比和质量控制建议

（一）装配式建筑构件节点连接技术对比。通过上文分析可知，无论是湿式连接，还是干式连接都具有优缺点，相对比而言，湿式连接技术可以使建筑构件节点受力和变形能力增强，装配式建筑延展性和抗震性能也会有所提升，这是干式连接技术所不具备的优势。但干式连接技术却具有现场安装的优势，具体表现为湿式连接技术在使用后，需要对其进行长时间的养护，且技术原理较为复杂。而干式连接技术操作便捷，施工效率高。比如：在进行震后建筑物的修复时，采用湿式连接技术的装配式建筑，其修复方式较为繁琐，需要进行二次浇筑。但采用干式连接技术的装配式建筑，在地震时发生塑性变形的位置主要是梁柱连接部位，因此，后续维修较为简单，无需耗费过多的时间和成本。

（二）质量控制建议。想要确保装配式建筑构件节点连接的质量，不仅要依据实际情况选择合适的节点连接技术，还要以设计阶段、预制阶段和施工阶段为切入点，实现对节点连接全过程的有效把控。

1.设计阶段的质量控制建议

第一，设计人员应该立足于装配式建筑工程实际情况，同各专业技术人员共同进行设计，从而使构件孔道、预埋钢筋和预埋件设计的准确性得到保障。第二，由于预制构件容易在运输和保管阶段受损，因此，在设计构件时，应该使跨度缩小，并简化其结构，为后续安装创造有利的条件。第三，为使建筑抗震性能增强，在设计阶段，设计师需要将构件连接部位设计成企口型，同时预留减压空腔，并在连接部位增加柔性垫片，以增强连接质量，减少构件接触面的缝隙[3]。

2.预制阶段质量控制建议

第一，在预制前应做好准备工作，确保各项材料的数量、性能和参数与要求相符。与此同时，还要检查模具的尺寸和规格。第二，应按照设计加工构件预埋件，使其加工数量、质量、精度和位置与要求相符。第三，按照规定进行构件吊装，在吊装阶段需要对起重高度进行控制。起重高度的确定依据为建筑高度、安全吊装高度、预制构件高度和索具高度。第四，在施工现场加强对预制构件的保管，避免其受潮或在外力作用下受损。

3.施工阶段质量控制建议

第一，在预制构件安装前，测量构件边缘位置和预埋件位置，通过这种方式，核实构件所处位置是否准确。第二，在安装位置放置预制构件后，应立即使用调斜支撑对其进行固定，在此基础上重新检测构件位置，如果发现构件位置存在误差，需及时调整。第三，如果使用湿式连接技术，在灌浆作业开始前，应对灌浆液各项参数进行检测，待其各项参数与标准相符后，方可灌浆。

结论：综上所述，装配式建筑作为一种新兴的建筑形式，相较于传统建筑结构存在诸多方面的优点。本文通过对目前常用的构件节点连接技术进行研究，并提出质量控制建议，有助于消除质量和安全隐患，对我国装配式建筑发展而言，具有十分重要的意义。