裝配式建筑梁柱節(jié)點探析

雷澤隆，張 挺，田 興，張廷瑜，徐建雄，王晨軒

（仁銘住工建筑設計有限公司，四川成都 610000）

裝配式建筑經過幾年的發(fā)展，裝配率要求也逐漸提高，預制部品部件類型也使用的越來越多，相應的對各類預制構件的連接節(jié)點也提出了更高的要求。

1 裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點連接方式

1.1 裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點的濕連接

濕連接節(jié)點的基本施工工藝：在工廠預制建筑的主要構件，在運輸到施工現(xiàn)場進行安裝。先進行預制柱的安裝就位，然后吊裝預制梁，再將預制板擱置于預制梁上，需要現(xiàn)澆的區(qū)域布置好鋼筋，進而澆筑混凝土。濕連接能減少現(xiàn)場模板、腳手架的工程量，也能減少現(xiàn)場施工人員一定量的純手工作業(yè)，能有效節(jié)省工期，是現(xiàn)階段國內裝配式混凝土結構普遍使用的連接方式。但缺點也相對明顯，濕連接并沒有脫離現(xiàn)澆結構較為煩瑣的手工勞動，預制構件在梁柱節(jié)點區(qū)的鋼筋排布密集，現(xiàn)場鋼筋綁扎操作比較困難，后澆混凝土有時會出現(xiàn)因無法有效振搗導致澆筑不密實的情況，極大的影響梁柱節(jié)點的質量，降低結構的安全性。目前來看，濕連接不能將裝配式混凝土建筑的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來，還有很大改進和研究的空間。

1.2 裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點的干連接

干連接節(jié)點的基本施工工藝：所有預制構件和連接件都在工廠提前制作完成，同時在預制構件內埋設好連接用的預埋件，在直接運輸到施工現(xiàn)場安裝，通過螺栓或焊接等方式完成連接。常見的干連接方式有企口連接、牛腿連接、螺栓連接、焊接等。其中，牛腿連接常用于大空間建筑中，連接承載力高、施工方便，但占用空間大、美觀性較差，在有一定美觀要求的建筑物多采用暗牛腿。焊接連接是現(xiàn)場施工最為簡便的連接方式，但在連接時要注意塑性鉸的設置，以防在地震發(fā)生時出現(xiàn)脆性破壞，影響結構安全。干連接中最為可靠的連接方式是螺栓連接，缺點在于構件制作和構件連接精度要求很高，現(xiàn)階段的生產和施工技術水平很難達到要求。現(xiàn)階段國內裝配式混凝土結構干連接應用還較少、技術也尚未成熟，但只有性能優(yōu)良、施工便捷的干連接才能將裝配式混凝土建筑的優(yōu)勢發(fā)揮出來。在未來，干連接一定將成為裝配式建筑連接方式的首選連接方式。

2 日本新型預制節(jié)點連接方式——蓮藕梁

蓮藕梁是日本的一種新型預制節(jié)點連接方式，是基于傳統(tǒng)的裝配式混凝土結構濕連接節(jié)點的一種創(chuàng)新。蓮藕梁不僅是一種節(jié)點連接方式，同時也是一類預制混凝土構件，包括了柱身和梁身的梁柱復合構件。因柱身部分留有通過鋼筋的孔，像蓮藕一樣，所以被稱作蓮藕梁，如圖1所示。

圖1 蓮藕梁

蓮藕梁的特點是不在梁柱節(jié)點進行后澆混凝土連接，而是把后澆混凝土連接部位設置在梁上。在梁柱節(jié)點處，各個方向梁的鋼筋都要伸入支座并滿足錨固長度的要求，通常采用直錨方式長度不滿足錨固要求，可采取鋼筋折彎或采用錨固板等辦法，但碰到柱截面尺寸較小的情況，這兩種方式還是無法滿足錨固要求，而蓮藕梁構件梁伸入支座的鋼筋不需考慮彎曲避讓。避免了常規(guī)梁柱濕節(jié)點鋼筋間距過小、后澆混凝土無法振搗，甚至混凝土漿料無法填滿的質量隱患，同時也避免了節(jié)點施工時各方向梁伸出鋼筋安裝時的互相干涉，安裝簡單方便、效率更高。同時柱縱向鋼筋只需進行灌漿連接，灌漿料凝結速度快，早期強度高，相比后澆混凝土達到可繼續(xù)施工的強度時間要少很多，由此可縮短工期。

3 蓮藕梁節(jié)點的具體應用

在成中集團總承包的世紀城19#樓項目，地上2層的商業(yè)建筑，框架結構。主體結構大量采用預制構件進行裝配，同時局部區(qū)域應用了蓮藕梁節(jié)點，為適應裝配式建筑高裝配率的發(fā)展趨勢積累了寶貴的設計、生產經驗和施工技術儲備。

3.1 蓮藕梁深化設計

在開始深化設計前，團隊收集并研究了大量國內外與蓮藕梁節(jié)點相關的資料，在經過一段時間的探索并取得一定的技術成果后開始了深化設計工作。在深化設計的初始階段，首要的工作是對結構施工圖紙進行分析，然后根據19#樓的結構形式和蓮藕梁節(jié)點的特點確定了拆分方案，在就方案與生產方和施工方交流討論后，調整和完善拆分方案。再使用BIM軟件根據拆分方案搭建預制構件三維模型，如圖2所示。BIM工具既可以直觀的展示預制構件外觀尺寸，也能提前規(guī)避構件安裝時鋼筋碰撞的問題，同時對復雜節(jié)點還能進行施工模擬和可視化交底，是裝配式建筑深化設計時必備的技術手段。待構件三維模型建立完成并確認無誤后，導出二維CAD圖紙交付甲方制定施工方案。

圖2 預制構件三維模型

相比日本比較成熟的應用，在深化設計過程中，我們遇到了一些問題。

例如，原始設計圖紙無標準化、模數化概念，異型構件很多，對前期的深化設計和后期的構件生產和安裝都造成了很多困難，間接的增加項目成本。

日本裝配式混凝土結構使用高強度等級混凝土、高強度大直徑鋼筋，梁、柱中鋼筋根數較少、鋼筋間距大、節(jié)點鋼筋不密集、安裝方便。國內結構設計習慣選用的混凝士強度等級和鋼筋強度等級均不高，選用鋼筋直徑較小，使用鋼筋根數較多，鋼筋間距較小，無法完全解決節(jié)點鋼筋密集的問題。

3.2 蓮藕梁構件生產

①蓮藕梁構件的生產需要確保足夠的精度，預留孔內模和鋼筋骨架在固定時，需保證在混凝土振搗時不偏移；②需注意構件詳圖上關于柱身和梁身的混凝土等級，蓮藕梁由梁和柱共同組成，可能會用到兩種不同強度等級的混凝土；③蓮藕梁制作、堆場、運輸等環(huán)節(jié)都需要較大的空間，需提前制定專項方案，保證各個環(huán)節(jié)井然有序、安全高效。

3.3 蓮藕梁構件安裝

蓮藕梁構件在安裝時包括吊裝、支撐、連接等步驟。

在吊裝過程中，需使用專用吊具，以保證構件平穩(wěn)，避免預留鋼筋對施工人員造成傷害。吊裝到位后，在蓮藕梁兩側設置斜支撐，以防止蓮藕梁傾倒。

蓮藕梁的連接是蓮藕梁施工時的一個重難點，連接部位包括柱筋的連接、梁筋的連接。

柱筋的連接分為蓮藕梁的連接和柱腳的連接，柱腳的連接方式與現(xiàn)澆節(jié)點連接方式相同，使用半灌漿套筒，灌漿方式采用壓力注漿的，使用灌漿槍或灌漿泵對套筒進行灌漿，套筒的排漿口溢出砂漿即應立即封堵灌漿口和排漿口；蓮藕梁連接部位可采用高差流注灌漿方式，在蓮藕梁中部設置注漿孔，通過漏斗進行灌漿施工，可在灌漿的同時振動從貫通口伸出的主筋，直至灌漿完成梁筋的接連方式采用全灌漿套筒連接：將兩端鋼筋接頭伸入套筒內，使用高強度、無收縮砂漿注入。

4 結語

梁柱節(jié)點的安全可靠是保證整個裝配式混凝土結構整體性和安全性的重要前提，目前裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點連接方式沒有全面、系統(tǒng)的規(guī)定，需要廣大從業(yè)人員在實際設計、施工、研發(fā)等過程中不斷總結經驗，不斷的完善梁柱節(jié)點的連接方式，才能更好地服務、匹配未來裝配式混凝土結構的發(fā)展。