装配式建筑新型梁柱节点锚固构造探析

钱 野，刘荣春，邱林锋

（南通市建设工程质量监督站，江苏 南通 226000）

0 引言

近年来，随着新建筑技术和材料的不断发展与进步，预制装配式建筑得到了广泛的应用，对预制装配式结构节点构造要求及吊装工艺也越来越高。传统预制装配式结构中节点连接质量受很多因素限制，在复杂环境下的连接可靠度及耐久能力有限，而且吊装成本较高，吊装速度与精度低，这给建筑施工带来了很大的困难。预制装配式建筑要在行业中进一步应用推广，对连接节点构造及施工工艺及等细部问题还需进一步创新研究。

1 预制构件连接构造方式

预制装配式混凝土构件的连接方式可分为湿式连接和干式连接两种，湿式连接主要通过钢筋搭接锚固和现浇混凝土来连接构件，干式连接则不使用现浇混凝土，而是利用焊接、机械螺栓等方式进行连接。从施工便利程度和效率来看，干式连接更具优势，湿式连接要在装配结构节点浇筑量小而分散的混凝土，浇筑施工组织及养护较为困难。在装配连接节点强度和可靠度方面，两种连接方式理论上都能满足强度要求，但从混凝土构件受力的整体协作和抗震性能来说，湿式连接技术具备一定优势［1—3］。

从框架或框剪结构受力特点看，梁柱构件连接锚固更为重要，强度、变形和抗震性能都要满足结构安全和使用功能要求，尤其是梁柱节点作为传递受力的关键部位，既要承受竖向、水平荷载和节点负弯矩作用，高层建筑还要承受较大的风荷载和较高的抗震要求，对梁柱节点的性能要求更高［4］。单纯的套筒灌浆连接在强度上与传统的现浇方式都能满足受力核算，但在连接界面受剪和抗震性能方面要采取加强措施。

2 装配式建筑施工难点问题探析

预制装配式结构的优势在于预制过程工厂化和建造方式效率化，节点构造要求及吊装工艺也越来越高。传统预制装配式结构构件连接方式单一，对柱、支撑、承重墙等竖向构件应用较少，常用叠合板、预制楼梯、预制墙等构件形式，装配式建筑发展有待于提升竖向构件连接可靠性能。构件吊装成本较高，吊装速度与精度低，这给建筑施工带来了很大的困难，制约了装配式建筑体系更高质量的发展。结合现有技术，目前的装配建筑预制构件连接主要存在的问题是连接处强度安全冗余度有限，节点抗负弯矩效果不足。装配式建筑正在向超高层建筑发展，目前的装配建筑梁柱纯刚性节点在动荷载作用下受力不利，难以满足超高层装配建筑抗风抗震要求［5］。

此外，梁柱节点强度取决于钢筋套筒连接质量，套筒灌浆连接工艺受限于较多因素，在工人资源短缺的背景下大批工人未经专业培训、不具备相当技能就进入施工作业，容易发生灌浆不密实现象，给装配式建筑结构安全都带来较大质量安全隐患。

3 型钢叠加预应力梁柱节点构造

3.1 新型装配式梁柱节点组成

针对常见套筒灌浆连接工艺存在的隐患，设计了一种装配建筑预制柱梁中间节点新型锚固构造，增强节点强度和抗震性能，提升节点抗负弯矩效果，如图 1 所示。主要构造特征是在常规中间柱梁节点连接基础上叠加了预应力，在框架柱内预设十字型钢作为预应力筋一侧的锚固端，在预制梁体上部区域叠加预应力筋并采用后张法穿束张拉锚固在梁体边缘，柱梁节点四个方向张拉可采用交错张拉方式增加节点抗震性能，形成新型节点锚固构造。

图1 梁柱中间节点型钢叠合预应力构造

3.2 新型装配式梁柱节点技术要点

十字型钢柱内插于预制柱的中部，十字型钢柱上部外伸出预制柱 250～300 mm，并保证十字型钢柱顶部位于叠合板后期面层全面浇筑面层以下 40 mm；预制柱顶部设计为双向槽状，槽口深度为 200±10 mm。外伸于预制柱顶部的十字型钢柱每个张拉方向至少确保有 2 个张拉孔，确保四个张拉面至少有 8 个张拉孔，每个张拉孔直径为预应力筋的 1.05 倍，两排张拉孔之间的距离不少于预应力筋直径的 3 倍，上排张拉孔至少距离十字型钢柱顶部 50 mm，十字型钢柱腹板上的张拉孔位于腹板中部及以下，距离预制柱槽底至少 100 mm，十字型钢柱翼板与腹板厚度不小于 30 mm。

4 新型梁柱节点施工工艺

4.1 节点处梁柱连接

采用梁柱节点中型钢叠合预应力的技术方案，新型梁柱节点锚固中梁柱连接施工方法包括以下步骤：工厂制作预制柱，预制柱内部十字型钢柱与预制柱在 PC 厂一体化成型。预制柱现场吊装就位时预留后续叠合梁吊装时的 20 mm 坐浆层，同时调整预制柱的垂直度，预制柱的支撑采用四面斜向支撑固定；预制柱底部灌浆施工完毕，待灌浆料强度达到设计强度 95 % 后方可进行预制叠合梁的施工，并且不得拆除斜向支撑。叠合梁吊装及支撑体系安装，预制叠合梁吊装前，将预制柱顶部槽口清理干净，叠合梁及以下支撑体系安装完毕，对叠合梁底部标高进行准确校核，确保梁底标高的准确即可控制好后续工序的施工。梁柱节点后浇段处预制柱边侧外伸钢筋套筒灌浆连接，叠合梁吊装完毕后将梁体顶部钢筋在现场铺设绑扎于预制柱槽口内，叠合梁中顶部钢筋绑扎时避开十字型钢柱，可在十字型钢柱腹板上开孔，但开孔穿筋的根数不得超过 4 根；同时，两端柱梁节点处预制柱边侧外伸钢筋与预制梁整体外伸钢筋采用套筒灌浆连接。梁柱节点后浇段处模板及支撑体系安装，预制柱中外伸钢筋与预制梁外伸钢筋在后浇段处采用灌浆套筒连接后，进行后浇段处模板及支撑体系的安装。

4.2 节点处预应力施工部分

后浇段处模板及支撑体系安装时，预制柱两侧边柱身的一部分预应力筋用于穿孔的预留孔道与预制梁内部预应力孔道为同一条孔道。四方位预应力筋穿孔、临时固定，梁柱节点后浇段处模板及支撑体系安装完毕，先将每根预应力筋从预制梁内部穿孔，待预制梁内部部分的预应力管道穿筋后，再将梁柱节点处的外露预应力筋从柱侧边孔洞处穿入，最后预应力筋将从预制柱槽口内穿出，随即穿入十字型钢柱预应力筋锚固位置处的孔道内，并作临时固定，等待预应力筋的张拉工作，在预应力筋下料过程中，要保证最终穿入十字型钢柱预应力筋锚固位置处外伸部分不得少于 100 mm。梁柱节点后浇段处混凝土浇筑，四方位预应力筋穿孔、临时固定工作完毕，进行梁柱节点后浇段处混凝土的浇筑，后浇段内浇筑的混凝土强度应比柱梁混凝土设计强度高一个等级，并不小于 C 40，梁柱节点后浇段处混凝土浇筑后，对浇混凝土进行养护，待后浇段处混凝土强度达到设计强度的85%后即可拆除后浇段处的模板与支撑系统。在四方位预应力钢筋张拉、锚固到位后，扁暗梁钢筋网安装、固定及混凝土浇筑，如图 2 所示。

图2 新型梁柱节点扁暗梁施工后图示

5 结语

本文提出的新型梁柱节点构造，通过在装配式建筑中采用叠合预应力技术，生产的预制型钢混凝土中利用了十字型钢柱、叠合层、叠合梁、顶部钢筋、外伸钢筋、预留穿孔、预应力筋、预应力筋锚固装置、扁暗梁钢筋网等结构，增强了传统的柱梁节点预应力筋交错张拉锚固构造的强度，能有效改善梁柱节点受力特性，整个后浇混凝土面层较好地保证了梁柱节点整体性受力要求，保证了节点抗负弯矩效果。下一步，将针对梁柱节点型钢叠加预应力的连接锚固方式进行有限元建模分析，探析该技术方案相对普通连接形式所取得的技术参数优势，为新型节点锚固技术应用提供理论和数据支撑。Q