裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)連接方式研究

葉蛟龍，周藝

（1.中建三局綠色產(chǎn)業(yè)投資有限公司，武漢 430058；2.武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，武漢 430065）

1 引言

由于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的作業(yè)方式工業(yè)程度低、消耗浪費(fèi)大量的資源，產(chǎn)生大量建筑垃圾，這與國(guó)家實(shí)行的綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的政策相違背。而裝配式建筑具有生產(chǎn)效率高、施工速度快、易保證質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相比，它可以節(jié)約能源，生產(chǎn)效率高，能夠縮短工期。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受外部荷載時(shí)，由于這種結(jié)構(gòu)存在著大量的豎向和水平接縫，而接縫位置容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致變形開(kāi)裂。因此，受力鋼筋的連接及接縫處的設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)整體性能的關(guān)鍵【1】。

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于豎向及水平裂縫的存在，但由于在豎向接縫與水平接縫處，結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變，變形不連續(xù)，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中出現(xiàn)，因此，豎向及水平接縫處受力鋼筋的連接會(huì)影響結(jié)構(gòu)整體性及抗震性能【2】。我國(guó)對(duì)于裝配式剪力墻連接的研究與外國(guó)研究相比起步較晚。以下將分別介紹豎向接縫及水平接縫在我國(guó)的研究進(jìn)展。

2 水平接縫的研究進(jìn)展

2.1 套筒灌漿連接

2.1.1 概念

套筒灌漿連接【3】即把鋼筋插入套筒里，再灌入灌漿料來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的連接方式。

2.1.2 構(gòu)造

這種連接方式可分為全套筒灌漿技術(shù)和半套筒灌漿技術(shù)，如圖1 所示，全灌漿套筒的兩端都是灌漿連接，而半灌漿套筒只有下端用灌漿連接，上端用螺紋連接。

圖1 套筒灌漿連接節(jié)點(diǎn)

2.1.3 套筒灌漿連接優(yōu)缺點(diǎn)

套筒灌漿的連接方式可以簡(jiǎn)化施工過(guò)程，施工環(huán)境沒(méi)有噪聲并且可以減少環(huán)境因素對(duì)施工的影響。但這種方法也存在不足之處，主要表現(xiàn)在：（1）上下2 片剪力墻水平縫很難完全澆筑密實(shí)，所以受力性能會(huì)受到影響；（2）在施工過(guò)程中對(duì)預(yù)制構(gòu)件對(duì)位精度要求較高；（3）灌漿料的流動(dòng)性比較差，而且收縮過(guò)大，造價(jià)較高【4】。

2.2 漿錨搭接

2.2.1 概念

漿錨搭接【5】即在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)埋金屬波紋管，然后插入需搭接的鋼筋，并灌注高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。

2.2.2 構(gòu)造

構(gòu)造如圖2 所示，這個(gè)過(guò)程通過(guò)灌漿料和鋼筋與孔壁的咬合作用及黏結(jié)力實(shí)現(xiàn)應(yīng)力傳遞【6】。

圖2 漿錨搭接構(gòu)造

2.2.3 漿錨搭接優(yōu)缺點(diǎn)

漿錨搭接連接現(xiàn)場(chǎng)的施工比較簡(jiǎn)單，構(gòu)件對(duì)位精度不是特別嚴(yán)格，但能達(dá)到等同現(xiàn)澆的效果，受力性能較好。但這種方法也存在不足之處，主要表現(xiàn)在：（1）由于預(yù)留了很多鋼筋插孔，雖然提高了精密性，但如果墻體厚度方向不是很大，易導(dǎo)致保護(hù)層過(guò)薄，增加了施工的難度；（2）使用范圍有限制。

2.3 螺栓連接

2.3.1 概念

螺栓連接【7】是機(jī)械連接的一種，構(gòu)造相對(duì)比較簡(jiǎn)單，它是利用高強(qiáng)螺栓的抗拉和抗剪性能，把上下片剪力墻連接成整體。

2.3.2 螺栓連接優(yōu)缺點(diǎn)

與“濕連接”相比，螺栓連接的連接方式構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工比較方便，提高了施工效率。高強(qiáng)螺栓的特性可被充分發(fā)揮，抗震性能較好。但這種方法也存在不足之處，主要表現(xiàn)在：（1）采用螺栓連接的方式受到外界環(huán)境因素的影響，螺栓可能會(huì)發(fā)生松動(dòng)脫落的現(xiàn)象；（2）采用螺栓連接的構(gòu)件需要尺寸非常精確，栓孔對(duì)位要求準(zhǔn)確。

2.4 環(huán)筋扣合錨接連接

2.4.1 概念及構(gòu)造

這是由焦安亮等【8】提出的一種新型裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)豎向連接方式，這種方式就是2 片帶U 型鋼筋的剪力墻互相垂直錯(cuò)接，在上下U 形扣合處插入鋼筋，澆入混凝土，由此使上下2 片剪力墻形成一個(gè)整體【9】。

2.4.2 優(yōu)缺點(diǎn)

運(yùn)用環(huán)筋扣合錨接連接的結(jié)構(gòu)抗震性能較好，但目前研究理論還存在不足之處，主要表現(xiàn)在：（1）沒(méi)有得出最優(yōu)的環(huán)形鋼筋扣合高度；（2）沒(méi)有對(duì)環(huán)筋扣合處插筋的直徑及環(huán)形鋼筋扣合形式進(jìn)行研究分析。

2.5 現(xiàn)澆帶連接

2.5.1 概念及構(gòu)造

現(xiàn)澆帶連接是傳統(tǒng)的連接方式，它是由上下鋼筋搭接，然后澆入混凝土連接而成。

2.5.2 優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)澆帶連接方式施工方便，但其力學(xué)性能不穩(wěn)定，這種方法是針對(duì)需要連接，但連接位置比較小的構(gòu)件，對(duì)澆筑模型要求比較高。

2.6 鍵槽連接

2.6.1 概論及構(gòu)造

鍵槽連接【10】是預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的形式之一，在剪力墻上設(shè)置均勻的鍵槽，澆入混凝土把上下2 片剪力墻連接為一個(gè)整體。但它主要用于裝配式的大板結(jié)構(gòu)。鍵槽尺寸的設(shè)定起著連接的關(guān)鍵作用，合理布置鍵槽可確保剪力均勻地傳遞。

2.6.2 優(yōu)缺點(diǎn)

鍵槽連接的剪力墻能夠較好地傳遞內(nèi)力。但用這種連接方式，結(jié)構(gòu)延性無(wú)法得到保障，容易發(fā)生脆性破壞，需要做進(jìn)一步的研究。

3 豎向接縫的研究進(jìn)展

楊勇【11】通過(guò)試驗(yàn)將預(yù)制剪力墻豎向結(jié)合面的抗剪性能與現(xiàn)澆剪力墻進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者的抗震性能相似，但結(jié)構(gòu)的延性與滯回性能有所提高。趙慶【12】通過(guò)有限元進(jìn)行研究，結(jié)構(gòu)表明鋼筋的直徑、混凝土有效厚度與強(qiáng)度都與豎向接縫的抗剪性能有關(guān)。

4 裝配式剪力墻連接的研究展望

裝配式建筑是我國(guó)建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)具有十分廣闊的研究與應(yīng)用前景，而豎向和水平接縫決定著結(jié)構(gòu)的受力性能和抗震性能，因此，接縫的研究進(jìn)程一定程度上影響著裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展。可從以下3個(gè)方面進(jìn)一步研究：

1）目前，裝配式結(jié)構(gòu)的研究主要集中于靜力和抗震性能。而對(duì)抗火、抗爆、抗沖擊的研究很少。因此，需要加強(qiáng)這些方面的研究，為完善規(guī)范提供一定的基礎(chǔ)。

2）目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)連接方式的研究主要屬于“濕連接”。而裝配式結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的不同就在于現(xiàn)場(chǎng)不需要澆筑混凝土，因此對(duì)“干連接”的研究需要加強(qiáng)。

3）本文6 種連接方法雖然加快了施工速度，但存在著造價(jià)高、施工比較復(fù)雜的缺點(diǎn)。因此，探索既簡(jiǎn)單又迅速且造價(jià)低的剪力墻連接方式是今后研究的重點(diǎn)內(nèi)容。