裝配式框架結(jié)構(gòu)連接形式綜述

劉楊　張穎　張曉民　張華崗

摘 要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，對(duì)住宅建筑的數(shù)量和質(zhì)量要求越來(lái)越高，住宅產(chǎn)業(yè)化是推動(dòng)我國(guó)城鎮(zhèn)化的重要途徑，而預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的重要手段，而構(gòu)造合理的梁柱連接形式又是預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)研究和推廣的重中之重。本文對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)預(yù)制裝配混凝土框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的連接形式進(jìn)行了小結(jié)。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土 框架結(jié)構(gòu) 連接

我國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，我國(guó)正在實(shí)施城鎮(zhèn)化的建設(shè)，未來(lái)城鎮(zhèn)人口會(huì)越來(lái)越多，住宅不論是對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)還是對(duì)普通人民的生活都產(chǎn)生了巨大的影響，這就對(duì)住宅有很大的需求，同時(shí)還要保證住宅的質(zhì)量，故提高住宅質(zhì)量、降低住宅成本、減少建設(shè)中對(duì)環(huán)境的污染、加快生產(chǎn)率，成為建筑界人士的重要任務(wù)，因此提出了把住宅建設(shè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，即在工廠批量生產(chǎn)各類(lèi)構(gòu)件，然后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。我國(guó)的城鎮(zhèn)化政策需要住宅產(chǎn)業(yè)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)制裝配式砼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)相比有現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量小、勞動(dòng)量小、生產(chǎn)率高、節(jié)約材料、環(huán)境污染小等眾多優(yōu)點(diǎn)。因此預(yù)制裝配式砼結(jié)構(gòu)的技術(shù)成熟度成為未來(lái)我國(guó)實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的重要支撐。

其實(shí)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)并不是新興的結(jié)構(gòu)形式，在我國(guó)20世紀(jì)七、八十年代有廣泛應(yīng)用，但那時(shí)候的預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)有很多缺陷，如最致命的是：整體性和抗震性比較差，當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至坍塌。特別是1976年唐山的7.8級(jí)大地震，裝配式結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，基本全部倒塌，給國(guó)家和人民帶來(lái)巨大損失，死亡人數(shù)名列20世紀(jì)世界地震史死亡人數(shù)第二，僅次于海原地震。唐山大地震導(dǎo)致人們產(chǎn)生了對(duì)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)安全性的懷疑，這極大的阻礙了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的研究和推廣。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)主要有裝配式板墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系。裝配式框架結(jié)構(gòu)有制造率高、施工簡(jiǎn)單、布置靈活、節(jié)材環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是裝配式結(jié)構(gòu)體系匯總應(yīng)用較為廣泛的。后來(lái)中國(guó)建筑科學(xué)研究院等單位對(duì)裝配式框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，認(rèn)為裝配式框架結(jié)構(gòu)抗震性能可以達(dá)到整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)抗震性能。對(duì)于裝配式框架結(jié)構(gòu)，框架節(jié)點(diǎn)將預(yù)制梁柱連接成一個(gè)整體，連接節(jié)點(diǎn)起荷載傳導(dǎo)和抗震耗能的作用。在住宅產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中，承力構(gòu)件的連接部位是裝配式框架結(jié)構(gòu)能否推廣的決定性因素，因此研究連接部位合理的連接形式是重中之重。

一、構(gòu)件的連接從施工方法可以分為濕連接和干連接

“濕”連接：預(yù)制的梁、柱或T形構(gòu)件先在接合部位使用鋼筋連接，再澆筑混凝土把構(gòu)件連成整體框架的連接方式。由于這種連接仍需現(xiàn)場(chǎng)支模、現(xiàn)澆混凝土以及要對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，雖然比整體全部現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)要快，但施工速度和成本仍然不理想。于是日本提出了“干”連接的連接方式，即在連接時(shí)完全不使用現(xiàn)澆混凝土，完全靠鋼筋或拉桿等進(jìn)行連接。干、濕連接在受力變形上的不同點(diǎn)：在濕連接框架中，設(shè)計(jì)時(shí)考慮出現(xiàn)的塑性變形不設(shè)置在連接區(qū)（連接區(qū)保持彈性狀態(tài)），而盡量出現(xiàn)在構(gòu)件本身；在干連接框架中，，則是構(gòu)件本身保持在彈性狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮出現(xiàn)的塑性變形往往出現(xiàn)在連接區(qū)。

1.濕連接主要有圖1所示三種構(gòu)造。

2.干連接主要有預(yù)應(yīng)力筋連接、混合連接、延性桿連接、牛腿式連接等。在預(yù)制梁和柱時(shí)提前在構(gòu)架中預(yù)留孔道，到現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)預(yù)應(yīng)力筋穿過(guò)孔道后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，梁柱間的接縫使用灌漿進(jìn)行封實(shí)，如圖2。

預(yù)應(yīng)力筋連接有個(gè)缺點(diǎn)是耗能能力不強(qiáng)，而普通鋼筋耗能能力要好于預(yù)應(yīng)力筋，故在連接的節(jié)點(diǎn)上增加普通鋼筋，來(lái)增強(qiáng)耗能能力，簡(jiǎn)稱混合連接，如圖3。其實(shí)為了達(dá)到增強(qiáng)耗能的目的，可以在節(jié)點(diǎn)增加阻尼器或安裝具有耗能能力的其他設(shè)備，但增加的耗能設(shè)備要具有安全度高、施工簡(jiǎn)便、成本低廉、易維護(hù)等可實(shí)用性的優(yōu)點(diǎn)才能被廣泛推廣。延性桿連接：在梁端頂部和底部剃除一部分混凝土，梁端像一個(gè)“凸”字，并在梁端預(yù)埋連接塊（如鋼板），且預(yù)埋塊與梁內(nèi)的高強(qiáng)鋼筋連成整體，起到固定作用。同時(shí)在柱中預(yù)埋延性桿（桿兩端帶有杯狀端頭，杯中設(shè)有絲扣），使用高強(qiáng)螺栓和梁端連接塊體進(jìn)行連接，如圖4。。在螺栓末端可以加設(shè)帶有橡膠的墊板，以增加節(jié)點(diǎn)的變形能力，但橡膠的厚度選擇要合適。

二、結(jié)語(yǔ)

濕連接能夠保證連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能，與現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)的抗震能力無(wú)異，但需現(xiàn)澆部分混凝土，施工未完全簡(jiǎn)便。預(yù)應(yīng)力連接、混合連接、延性桿連接、牛腿式連接都有一定的變形能力，地震作用下構(gòu)件破壞小，塑性變形都集中發(fā)生在梁柱結(jié)合處；混合連接耗散能力較強(qiáng)；螺栓連接節(jié)點(diǎn)剛度弱、變形能力大、整體性較差。干連接無(wú)需現(xiàn)澆，而且具有良好的抗震性能，但是應(yīng)用中還存在關(guān)鍵技術(shù)不成熟，干連接不同連接形式的缺點(diǎn)有待進(jìn)一步解決。新的、性能更佳更具實(shí)用性的連接形式有待提出。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉正勇等.裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方法簡(jiǎn)介[J].施工技術(shù)，2008，37（增刊）26-29.

[2]董挺峰等.裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)及其抗震性能研究[J].建筑技術(shù)，2006，37（11）844-847.

[3]李振寶等.混合連接裝配式框架內(nèi)節(jié)點(diǎn)抗震性能研究[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32（10）895-900.

[4]王冬雁等.無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋抗震性能分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)（增刊1），2009，333-338.