裝配式預應力混凝土框架節(jié)點形式及施工方法研究

沙慶杰 張新禮 李磊 李曉輝

中建七局安裝工程有限公司

1 引言

目前，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為整個建筑工業(yè)化生產(chǎn)當中的重要結(jié)構(gòu)形式。預制裝配式結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)點很多，包含整體施工周期縮短、建設(shè)施工速度快、勞動生產(chǎn)效率高、現(xiàn)場施工作業(yè)量少、并且對于噪聲干擾現(xiàn)象也有所降低。更加重要的是，預應力技術(shù)具有良好的裝配手段，結(jié)構(gòu)會因為預應力筋的回彈效果產(chǎn)生良好的自我恢復能力，使得殘余縮小，與傳統(tǒng)的澆筑混凝土結(jié)構(gòu)比較，裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)擁有綠色環(huán)保、節(jié)能減排的重要價值作用。在裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)廣泛應用下，國家對于建筑質(zhì)量的把控也更加嚴謹，在裝配式預應力混凝土框架節(jié)點所擁有抗震性能的基礎(chǔ)上，對其抗震性能的等級、強度和施工方法也提出了更高的標準。

2 裝配式預應力混凝土框架節(jié)點形式的不同分類

2.1 混合拼裝節(jié)點

其實混合拼裝節(jié)點就是采用預應力筋和普通鋼筋進行混合搭配。在此混合搭配下，能夠呈現(xiàn)出工程結(jié)構(gòu)施工所具備的節(jié)點形式。在有關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查和分析中能夠了解到，混合拼裝節(jié)點在實際工程應用中，是以普通鋼筋所承受的外來沖擊力而展開強力的吸收與消耗功能，在此環(huán)節(jié)以后，預應力筋與梁柱的結(jié)合面就會引發(fā)摩擦效果，梁端一方形成抗剪力，并以此消除突發(fā)地震時產(chǎn)生的破壞性影響。面對整體的穩(wěn)定效果而言，混合拼裝節(jié)點無疑具有分優(yōu)異的表現(xiàn)能力，其本身具備的消耗能力和傳統(tǒng)的澆筑混凝土節(jié)點形式其實大致相同，在預應力筋的參與下，會使得整體的抗震性能更具優(yōu)勢?；旌掀囱b節(jié)點也比較適合當前建筑行業(yè)對于建筑抗震性能的等級需求。

2.2 直接拼裝節(jié)點

在裝配式預應力混凝土框架中直接拼裝節(jié)點可以說是最為常見的一種節(jié)點形式。以直接拼裝節(jié)點的本質(zhì)分析，直接拼裝節(jié)點能夠和不同預制件按照正常順序展開拼裝連接，并且在拼裝后施行加固處理。在相關(guān)的調(diào)查與研究數(shù)據(jù)中了解到，直接拼裝節(jié)點所具備的優(yōu)勢在于本身存在的穩(wěn)定性能。而且需要格外重視的是，直接拼裝節(jié)點雖然本身有著極為優(yōu)越的自我恢復功能，不過其耗能能力相對薄弱，如果發(fā)生地震情況，在地震過程中，直接拼裝節(jié)點并沒有一個良好的消耗應力能力，這就意味著建筑整體會產(chǎn)生大幅度的擺動現(xiàn)象，其擺動時間會不斷加長。這也表明建筑的內(nèi)部物體也會受到外來沖擊，并且程度不一。所以說，直接拼裝節(jié)點在絕大多數(shù)的中小型建筑當中不能有效應用，一旦強制應用，極為容易引起建筑坍塌情況的發(fā)生。

2.3 裝配式墻體構(gòu)造節(jié)點

所謂裝配式墻體構(gòu)造節(jié)點在其主要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，會有效結(jié)合阻尼器，在聯(lián)合預制結(jié)構(gòu)進行相連的拼裝工序，當拼裝工序整體結(jié)束之后，隨即進行節(jié)點的加固處理，此環(huán)節(jié)會通過阻尼器引發(fā)摩擦力，最終實現(xiàn)對建筑物的抗震效果。此節(jié)點形式在自我恢復能力上呈現(xiàn)效果一般，不過其耗能能力十分優(yōu)秀，在建筑地震狀況下，能夠在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)對于地震能量的消耗，針對殘余變形量而言也不會產(chǎn)生較大的變動與數(shù)量增長，需要注重的是整體結(jié)構(gòu)必須要保持完整性，這樣就能夠一直延續(xù)建筑物的穩(wěn)定效果。

3 裝配式預應力混凝土框架的總體施工方法

3.1 施工前準備工序

在施工前的準備階段，務必要做好三項工序，這三項工序分別為場地處理、樁基施工、連接件配制，針對準備前階段的這三項工序的施工方法詳細如下。

3.1.1 場地處理工序

無論在哪一種裝配式預應力混凝土框架節(jié)點形式的施工環(huán)節(jié)中，場地都會對整體建筑的質(zhì)量造成不可預估的影響。所以，務必要在施工前對施工現(xiàn)場的場地進行治理。首先，要按照工程規(guī)模設(shè)計，并規(guī)劃出施工現(xiàn)場所占據(jù)的用地范圍，并隨即根據(jù)施工范圍內(nèi)的場地進行勘察與整理，勘察的內(nèi)容包括施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，而整理的內(nèi)容則是對范圍內(nèi)的施工地面存在的不平整地方進行整平。如果此項工序沒有及時進行，會導致建筑物產(chǎn)生傾斜、倒塌的情況。因此，必須及時有效地對場地展開處理，清理雜物并整平地面。

3.1.2 樁基施工工序

在此工序中，應有效參照設(shè)計圖紙標準的場地放線結(jié)果，結(jié)合裝配式預應力混凝土框架的基層節(jié)點實現(xiàn)拼裝標準。首先，要在現(xiàn)場場地的地基處設(shè)計好樁基施工的基本工序。例如；柱與柱之間連接時，必須在場地地基上預先做好對于鋼筋的定位規(guī)劃，在定位規(guī)劃完成之后，將預制件按照預設(shè)套筒的順序進行細致安裝。在整體安裝環(huán)節(jié)中，錨固鋼筋定位必須要在總體形態(tài)及鋼筋位置距離方面，實現(xiàn)和預制距離相同的效果，如果距離不同，后續(xù)工程步驟將無法進行下去。

3.1.3 連接件配置工序

連接件作為一個保障預制件穩(wěn)定運行的重要構(gòu)件，其功能價值不言而喻。因此，務必要慎重思考整體建筑應該具備怎樣的穩(wěn)定等級。在裝配式預應力混凝土基本形成以后，必須選擇連接件展開標準固定，所以勢必要在采取正式施工之前，進行相匹配的連接件配置工作。

一般常見的連接件涵蓋錨固鋼筋定位、螺栓等部件。而對于螺栓來說，一定要滿足其數(shù)量上對于節(jié)點的標準。簡而言之，就是要竭盡所能的挑選高強度螺栓，也要在長度及橫截面直徑上滿足整體工程設(shè)計所需的標準，完成這一系列的配置工序以后，仍需要做好相應的連接管理工作，避免連接件后續(xù)的工程施工中引發(fā)生銹等情況。

3.2 施工進行

施工前的準備工序完成之后，就會正式進入到施工階段。在此環(huán)節(jié)中，要根據(jù)由下至上的順序展開節(jié)點的拼裝工作，一定要先安裝基層預制件，緊隨其后安裝基層上一層的預制件，經(jīng)由此順序不斷排列所有預制件的安裝流程。

面對安裝完成的工程結(jié)構(gòu)體系來說，需要應用連接件采取加固處理，整個環(huán)節(jié)一定要側(cè)重連接件的應用標準。比如；針對螺栓而言，需要保障螺栓安裝位置與工程實際圖紙當中的設(shè)計位置一致。與此同時，螺栓扭矩的安裝一定要合理，嚴格避免出現(xiàn)松動或者是扭矩距離過大的狀況發(fā)生。一旦此類現(xiàn)象發(fā)生，就會導致整體工程的質(zhì)量產(chǎn)生影響，在此影響下，預制件也極有可能產(chǎn)生微量變形的情況。在長期微量變形的影響下就會導致預制件外圍破損。

另外，以實際角度而言，螺栓連接件的應用在一定程度上會遇到有關(guān)安裝孔質(zhì)量的情況。面對這樣的問題，需要在預制件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中做好相應的準備工作，也就是說，需要以切削的方法形成鉆孔，并要參照預制件所疊加的數(shù)量有效控制鉆孔質(zhì)量與孔的大小與直徑。在這里我們可以舉一個例子，如果說疊層數(shù)量低于5的時候，其直徑則不能高過3.0mm，但疊層數(shù)量超過5時，這就表示其直徑最大范圍不能超過6.00mm，在完成預制件疊加數(shù)量的控制后，必須進行詳細的檢測，只要是檢測到鉆孔存在過多的毛邊或者是雜物灰塵的情況，就必須重新對鉆孔進行制作和處理。

3.3 完成施工

當裝配式預應力混凝土框架施工之后，需要對施工現(xiàn)場進行詳細的檢查，并在一定時間內(nèi)檢測裝配式應力混凝土架結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量，運用先進的設(shè)備儀器檢測其抗震性能，并對預制連接處經(jīng)反復檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題，立刻進行整改和替換。

4 裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)的新型節(jié)點抗震性能

裝配式預應力混凝土框架之所以能被廣泛地應用在各類建筑工程中，綠色環(huán)保是主要的原因之一，而這其中更為重要的就是裝配式預應力混凝土結(jié)構(gòu)所具備的抗震效果。針對當前的發(fā)展趨勢，對于裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能與施工方法也提出了更高的標準。大多數(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)耗能不足，而且其配件或者是阻尼器的結(jié)構(gòu)也潛藏著耗能性能不佳的情況，這也為施工工序造成了極為不便的影響，其空間占用比例上也嚴重影響著工程的效果。因此，我們提出了一種全新的裝配式預應力混凝土框架節(jié)點形式，目的就是為了能夠有效提高裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，便于以后建筑工程的施工與應用。

4.1 節(jié)點施工形式

在新型的節(jié)點中，缺口梁、帶暗牛腿柱的工廠預制，角鋼與鋼板應用相應的標準規(guī)格。螺栓所應用的是高強度螺栓，所有的構(gòu)建在配制完成之后，可在施工現(xiàn)場進行組裝，此連接裝置主要以角鋼和鋼板為主要的耗能部件，并通過預埋螺栓加固形式在梁上、柱上進行固定。角鋼則是應用等邊或者是不等邊的角鋼，在梁的上部以預埋螺栓和帶暗牛腿柱相連的配制方法，讓預埋螺栓和缺口梁能夠相連。而鋼板則應用厚度較厚的鋼板即可，其位置處于梁的下方，以預埋錨栓和梁暗牛腿相互連接。

梁的端部、柱節(jié)點周圍和角鋼、鋼板的部分位置接觸，并在接觸的位置設(shè)置預埋，加強鋼板，保障其構(gòu)件混凝土不會產(chǎn)生部分壓碎的現(xiàn)象，這樣能夠便于高強度螺栓的有效連接。

其預埋加強鋼板的焊接、抗剪栓釘能夠?qū)?gòu)件之間進行性能上的固定。在梁端可以預埋模板、螺旋固定、喇叭管等一系列的操作，而預應力筋的位置則處于梁截面的中間位置，可以應用無黏連或者是長久黏連的方式按照所需標準進行一束或者是一束以上的設(shè)計。節(jié)點中的運用力筋不僅能夠維持裝配節(jié)點應有的性能作用，而且也能夠以部分無黏連或者是通常無黏連的方式在整個建筑受力環(huán)節(jié)中擁有良好的受力狀態(tài)，狀態(tài)維持彈性效果，所以自身的回彈能夠為節(jié)點帶來更好的自我恢復能力。

4.2 節(jié)點的抗震性能

應用有限的元件Opensees，對新型裝配式預應力混合梁柱節(jié)點進行低周往復荷載，并形成位移滯回曲線，如果滯回曲線表現(xiàn)出旗形，滯回環(huán)很飽滿，就說明此節(jié)點的耗能能力很強，并且抗震性能效果俱佳。需要注意的是，因為其無法模擬接縫處砂漿與混凝土壓碎的真實情況，以至于模擬的殘余量會縮小，這也表明此節(jié)點具有較強的自我恢復能力。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國作為一個建筑大國，在各類建筑施工技術(shù)的應用下，其質(zhì)量、抗震效果、綠色環(huán)保顯然成為當前建筑工業(yè)化發(fā)展的核心，裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)顯然已經(jīng)成為我國建筑行業(yè)施工應用的主流趨勢。因此，為了能夠全面保障裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量，需要按照實際情況選擇相適應的節(jié)點形式，在現(xiàn)有發(fā)展趨勢下，要對裝配式預應力混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能予以分析，提高裝配式預應力混凝土框架節(jié)點的性能，有效保障施工質(zhì)量安全。