預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)探討

通訊作者：賈玉龍，1988年5月，男，漢族，河南南陽人，現(xiàn)任中鐵十一局集團建筑安裝工程有限公司工程部長，中級職稱，本科。研究方向：裝配式工程管理。

摘要：預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)憑借其節(jié)能環(huán)保、簡單便捷的優(yōu)勢得以在現(xiàn)階段的建筑領域中廣泛應用，但其連接技術(shù)備受關注，且存在一定的問題，亟需改善。對此，筆者闡述了預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的特點，分析不同連接技術(shù)的優(yōu)劣，并結(jié)合實例就其連接要點作了進一步的探討，以供參考。

關鍵詞：預制裝配式;剪力墻結(jié)構(gòu);連接技術(shù)

Abstract： Prefabricated shear wall structure has been widely used in the construction field at present because of its advantages of energy saving， environmental protection， simplicity and convenience. However， its connection technology has received much attention， and there are certain problems that need to be improved. In this paper， the characteristics of prefabricated shear wall structure are expounded， the advantages and disadvantages of different connection technologies are analyzed， and the connection points are further discussed with an example for reference.

Keywords： Prefabricated; shear wall structure; connection technology

一、前言

雖然預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)有利于施工效率的提升和建筑能耗的降低，但這是以安全可靠的連接為前提的，若連接不到位勢必會弱化其結(jié)構(gòu)性能。這就要求我們了解預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的特點和常見的連接技術(shù)，結(jié)合實際情況選擇并優(yōu)化連接施工，以期為提高整個工程質(zhì)量奠定良好的基礎。

二、預制裝配式剪力墻的結(jié)構(gòu)特點

較之傳統(tǒng)的墻結(jié)構(gòu)，預制剪力墻能夠更好的抵抗外力，特別是在地震等災害面前穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)有助于保護使用者的人身安全，而且制造過程較為環(huán)保，建筑垃圾較少，建筑能耗降低，其推廣應用代表著我國建筑正在逐步走向工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。

若加以劃分則有全預制與部分預制之分，其中前者是指剪力墻所有預制構(gòu)件均為拼裝而成，后者則包括預制外墻結(jié)構(gòu)和內(nèi)墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。無論預制剪力墻屬于何種形式，在便捷施工、節(jié)約資源、抗震性能等方面均有著顯著的優(yōu)勢[1]。

但要想充分發(fā)揮預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，就必須嚴格把關連接質(zhì)量，這是因為該結(jié)構(gòu)體系對節(jié)點連接的整體性要求極高，稍有疏忽便可能影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進而埋下安全隱患。究其原因，可能與連接技術(shù)的適用性有關，也可能與具體操作有關，因此重視預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)并予以改進優(yōu)化、強化管理十分必要。

三、預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)

為進一步增強預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性，連接技術(shù)得到快速發(fā)展，且各有利弊，下面就其常見的幾種連接技術(shù)加以分析。

（一）相對成熟的機械連接

機械連接技術(shù)始于20世紀末，經(jīng)過長期發(fā)展已日趨成熟，適用面也是最廣的。簡單的說，機械連接是依靠鋼筋與連接件之間的咬合作用實現(xiàn)鋼筋之間力的均勻傳遞，經(jīng)受力的有效整合穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，進而完成剪力墻的連接。調(diào)查顯示目前用于連接鋼筋的方法多達60種，其中60%的工藝屬于機械連接，而這在很大程度上取決于其接頭強度高、無污染、操作簡便、適用性強的特點。

1.在實際應用中應，一方面是放線蒙板打孔后黏結(jié)聚苯板和免拆模板，另一方面是焊接鋼筋網(wǎng)并予以綁扎。

2.按照設計圖紙規(guī)范安裝免拆模板復合剪力墻體。

3.澆筑振搗混凝土。

4.在養(yǎng)護混凝土至強度達標后進行拆模并作飾面處理，同時受機械受力特點的影響，必須根據(jù)接頭類型（見表1）遵守操作規(guī)范以保證準確有效的連接[2]。

但機械連接技術(shù)也有不足之處，最突出的問題便是人員操作，以錐螺紋連接為例，如果擰緊力度達不到，則會削弱接頭強度，若鋼筋自身存在彎曲、馬蹄形切口等質(zhì)量缺陷，則易發(fā)生絲扣不全，這都不利于連接質(zhì)量的保證，故未來的機械連接技術(shù)既要充分考慮節(jié)點的穩(wěn)定性，考慮墻體的抗震性能，更要提升人員的技術(shù)素養(yǎng)，做到嚴格操作、規(guī)范施工。具體可借鑒成功經(jīng)驗，加強自主研發(fā)，在不斷提升機械連接技術(shù)水平的同時盡量盡可能地降低成本。

（二）應用廣泛的套筒灌漿連接

所謂的套筒灌漿連接技術(shù)是指在套筒中插入鋼筋后，在預留孔的壓力作用下將漿料灌入其中，進而黏結(jié)鋼筋和套筒達到傳力的目的[3]。該工藝主要涉及灌漿套筒、灌漿料（通常要求灌漿料中的水泥基早強、高強、微膨脹）、鋼筋三種材料，包括以下流程：在工廠生產(chǎn)預制構(gòu)件并連接鋼筋與套筒—安裝固定套筒于模板之上—連接套筒與進出漿管道—在施工場地安裝構(gòu)件—密封灌漿腔、拌制灌漿料—套筒灌漿。圖1為套筒灌漿連接技術(shù)在預制混凝土剪力墻中的應用。

如果從鋼筋連接套筒方式來看可將接頭形式分為全灌漿和半灌漿，其中傳統(tǒng)的全灌漿要求選用帶肋鋼筋，兩端鋼筋均以灌漿方式連接套筒，適用于豎向預制構(gòu)件的受力鋼筋，或者是水平預制構(gòu)件縱向受力鋼筋在現(xiàn)澆帶位置的連接，要求注漿孔與出漿孔在套筒上方，經(jīng)專業(yè)設備進行壓力灌漿，保證接頭位置內(nèi)的漿料面高于套筒外表最高點。而新型的半灌漿則是一端為灌漿連接，一端為機械連接，在豎向預制構(gòu)件受力鋼筋連接中的應用較多，且基于連通腔灌漿的構(gòu)件必須注意連通腔區(qū)域的合理劃分，灌漿料和灌漿工具應與套筒匹配，使其經(jīng)壓力灌漿進入下方的進漿孔，隨后從上方出漿口流出，配以及時有效的封堵保證漿料填充密實、連接有效可靠[4]。

不可否認，套筒灌漿連接技術(shù)操作簡單，接頭性能可靠，但對構(gòu)件精度要求高，并要求剪力墻縱向鋼筋比例達標，在實際實施過程中可能有一定的難度，因此為保證預制構(gòu)件與鋼筋可靠連接，保證剪力墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需要準確定位套筒位置，重視鋼筋預埋，優(yōu)化節(jié)點設計，進而盡量的減少操作誤差，提高預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。此外，有人提出日本的連通腔連續(xù)灌注工藝技術(shù)難度大難以在國內(nèi)大力推廣，可采用倒插法施工或者坐漿后進行逐個灌漿，以此降低施工難度保證連接質(zhì)量，但這一點需要經(jīng)深入研究和實踐加以論優(yōu)劣[5]。

（三）更為安全可靠的漿錨連接

漿錨連接技術(shù)也稱預留孔漿錨搭接，是指先在上層墻體和下層墻體中分別預留孔道和突出的鋼筋，隨后上下對其進行安裝，并將灌漿料經(jīng)灌漿孔注入實現(xiàn)漿錨的間接連接，相對而言更為穩(wěn)定可靠、安全經(jīng)濟，有助于增強預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震性能[6]。不過在施工過程中應嚴格把關預留孔成孔質(zhì)量，保證孔道長度、形狀、構(gòu)造、灌漿料、鋼筋等力學性能符合要求，若鋼筋直徑超過20mm或縱向鋼筋屬于直接承受動力荷載的構(gòu)件則不宜選用漿錨連接技術(shù)。目前用于工程中的漿錨連接主要有螺旋箍筋和金屬波紋管兩種形式。

1.螺旋箍筋漿錨連接工藝

先預埋長度足夠的螺紋套管至預制件底部，后置預埋套管和鋼筋于螺旋箍筋內(nèi)，待完成混凝土剪力墻澆筑且混凝土開始硬化時將預埋套管拔出，在此基礎上就位預制件將連接鋼筋插入孔洞中進行漿料灌注，至此鋼筋間接連接完成（見圖2a）。

2.金屬波紋管漿錨連接

在金屬波紋管附近預埋鋼筋，將連接鋼筋插入其中后再灌漿連接（見圖2b），不同的是，起模板作用的金屬波紋管無需取出，雖然在一定程度上節(jié)約了成本，但受力性能不比套筒灌漿連接工藝[7]。

四、預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接實例

由上可知，用于預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)多種多樣，各有各的特點和優(yōu)勢，為更為直觀的了解連接技術(shù)的應用要點和注意事項，下面結(jié)合某工程實例加以探討。

（一）工程概況

已知該工程為多層住宅，包括2層地下室和6層居住房，嵌固端處于地下二層底板與車庫頂板位置，采用的是裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，預制裝配率在40%以上，設計要求使用年限為50年，結(jié)構(gòu)和基礎安全等級均為二級，并作抗震設防。

具體而言，該樓±0.00以上為裝配式住宅，為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，±0.00以下的地下室則為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂層坡屋面設計的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)。涉及的預制構(gòu)件有剪力墻、疊合板、凸窗板、樓梯板、陽臺等混凝土構(gòu)件。其中在預制剪力墻連接點方面要求：接縫所具備的防水、防火、隔聲、保溫性能必須符合相關規(guī)定。經(jīng)綜合分析后確定該剪力墻結(jié)構(gòu)中的豎向連接采用套筒灌漿連接配以灌漿縫防水處理，水平連接則采用水平搭接的連接方式。

（二）連接節(jié)點優(yōu)化

結(jié)合以往預制裝配式剪力墻的施工問題，如灌漿套筒豎向鋼筋垂直度不夠、預留長度不足以及定位偏差較大，嚴重威脅著結(jié)構(gòu)安全;預制墻板分倉、坐漿、塞縫等要求不明確，為后續(xù)灌漿操作造成不便;小規(guī)格鋼筋的半灌漿套筒螺紋連接性能普遍不達標;灌漿不飽滿致使連接部位實際承載能力不足;構(gòu)件結(jié)合面連接不到位，弱化了構(gòu)件的抗剪強度等。

因此該工程吸取上述教訓，對裝配式整體剪力墻結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點作了優(yōu)化，以期為強化連接質(zhì)量增加一分保障。如明確規(guī)定預制構(gòu)件的總體制作精度高于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，控制預制梁柱與鋼筋的連接傾斜度小于1/40，位置精度低于±5mm，并結(jié)合實際需要就豎向鋼筋的垂直度、預留長度作了明確的要求;對于預制墻板與套筒灌漿豎向鋼筋對位不齊的問題提出了兩種做法，即標準層鋼筋連接定位套板和底部現(xiàn)澆向預制層逐步過渡的鋼筋定位套板;對于采用半灌漿套筒螺紋連接工藝中的小規(guī)格鋼筋（直徑為14mm和16mm），可增加此類灌漿套筒錨固長度至10d，使其拉拔強度滿足設計要求，保證構(gòu)件連接質(zhì)量。

（三）連接施工要點

為進一步提高預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量，該工程對所用的套筒灌漿連接技術(shù)提出了明確而具體的要求，如接頭構(gòu)件需進行工藝檢驗，保證抗拉強度實測值大于1.15倍時無斷于接頭現(xiàn)象，并保證與灌漿料、灌漿套筒等相匹配;套筒灌漿料必須符合國家現(xiàn)行規(guī)范，既要無空洞也不能灌滿，而應飽滿密實;接頭位置禁止出現(xiàn)鋼筋連接結(jié)構(gòu)，且不能存在連接鋼筋與灌漿套筒拉脫以及斷于接頭的情況等。

為防止出現(xiàn)灌漿不飽滿的缺陷，對灌漿料配比和攪拌作了一定的改進，即適當增加一定的水，控制漿體流動度保持在320mm左右，配以機械攪拌，在加入適量的水后將50%～80%的灌漿料加入其中進行1～2min的攪拌，待攪拌均勻后加入剩余的干料繼續(xù)攪拌2～3min，經(jīng)測試流動度達標后靜置3～5min用于排氣進而開始灌漿施工，但要注意必須在30min用完攪拌的灌漿料，并嚴禁再次加水。

考慮到當下裝配式混凝土剪力墻豎向構(gòu)件連接普遍存在的灌漿不飽滿和節(jié)點承載力不足的問題，在原有的套筒灌漿技術(shù)基礎上作了一定的改進，即借助一種長度較大、角度斜向上高位排氣管道，同時使其作為觀察孔密切關注灌漿過程，以期通過高位排漿確保灌漿飽滿無空洞，最后順利通過了套筒灌漿連接技術(shù)的驗收[8]。值得一提的是，套筒就位必須盡可能地準確，一般要求吊裝后的兩側(cè)構(gòu)件與伸出的連接鋼筋要對正，控制偏差在±3mm，相距間距小于30mm，待套筒移至連接鋼筋中間位置后，旋轉(zhuǎn)帶灌漿排漿接頭的口至朝上±45°以內(nèi)，并確認套筒兩側(cè)的密封圈是否正常，確認無誤后綁扎鋼筋。通常應在灌漿料試塊達到35MPa強度后才能擾動構(gòu)件。采取上述措施后，該預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量得到了有效的保證。

（四）應用趨勢分析

除此之外，預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接技術(shù)還有諸多應用，如萬科集團的PCF技術(shù)使得外墻模板問題得以解決，提高了施工安全性，中南集團的NPC技術(shù)豎向構(gòu)件采用漿錨插筋連接技術(shù)，水平構(gòu)件以現(xiàn)澆混凝土與節(jié)點連接，連接質(zhì)量較好;寧輝集團的插入式預留孔灌漿鋼筋搭接技術(shù)則體現(xiàn)了形式簡單、制作方便的優(yōu)勢等。

但上述案例也存在一定的不足，如現(xiàn)澆量大、預留孔灌漿質(zhì)量難以保證、構(gòu)件形式單一等缺陷，因此還需要我們加大自主研究力度，積極進行技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升連接技術(shù)水平，使其更為安全、便捷、可靠、穩(wěn)定，進而更好的服務于預制裝配式剪力墻的推廣應用。

五、結(jié)束語

總之，預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程施工中彰顯了良好的優(yōu)勢，為促進其更大范圍的推廣，首先需要解決的便是連接問題。這就需要我們熟悉不同連接工藝的利弊，然后結(jié)合預制裝配式剪力墻實際情況制定連接方案并予以不斷地改進和優(yōu)化，以此保證連接質(zhì)量，提高裝配水平。

參考文獻：

[1]鄭藝杰.預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導報， 2019，16（15）：147-148.

[2]王健.裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)住宅案例的設計研究與工程應用[D].江蘇大學， 2018.

[3]賀永標.預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)研究[J].居舍， 2018（27）：33+35.

[4]高立.裝配整體式剪力墻連接技術(shù)與性能綜述[J].混凝土世界， 2018（09）：44-50.

[5]吳惠清.預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接技術(shù)的應用要點分析[J].江西建材， 2018（09）：85-86.

[6]陳鵬，張兆強，周瓊瑤.裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)連接方式研究及應用綜述[J].混凝土與水泥制品， 2018（03）：58-63.

[7]陳炎彬.預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)分析及連接技術(shù)探討[J].福建建材， 2018（02）：42-43+62.

[8]白金.預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)[J].居舍， 2017（27）：23.