装配整体式结构节点连接技术

刘巧杰

(滦县中信建设工程材料检验有限公司，河北唐山 063700)

0 引言

装配整体式结构(NPC结构)是一种新型的半装配式混凝土结构，即将主要结构构件在工厂进行预制，在现场进行拼装的结构形式。其连接节点性能的好坏直接影响结构整体性能和稳定性能，目前常用的钢筋节点连接形式有浆锚连接、机械连接、焊接连接等，通过后浇混凝土使预制构件形成整体结构，并达到或略低于现浇混凝土结构的抗震和设计要求［1］。装配整体式混凝土结构作为一个具有工业化程度高、施工周期短、经济效益好、环境效益好等优势明显的建筑形式，是未来建筑工业化发展的必经之路。

1 装配整体式结构节点连接技术及理论研究

预制装配整体式混凝土住宅结构体系中存在各种形式的节点，主要包括:柱与柱的连接节点、梁与梁的连接节点、梁柱节点等。其中梁柱节点又分为端节点和中节点。

1．1 梁柱节点连接技术及理论研究

匡珍［2］设计了3个装配式隔震节点试件和一个现浇混凝土对比试件，在3个装配式隔震节点试件中提出两种适用于装配式隔震层的新型梁柱节点的装配方案(见图1)，通过试验分析其破坏形式和抗震性能。加载方式为低周反复加载，试验结果表明:装配式试件的耗能能力与普通现浇试件相比稍差，而钢筋的屈服顺序均为:梁纵筋—梁箍筋—柱主筋，这说明了节点符合“强柱弱梁、强剪弱弯”的设计要求。

图1 新型梁柱节点装配方案

李忠献等［3］设计制作了4个装配整体式型钢混凝土框架节点试件，试件分为2组，第一组为中节点试件，试件设计原则为“强构件，弱节点”;第二组为边节点试件，试件设计原则为“强节点，弱构件”。试验轴压比n=0．2，加载方式为低周反复加载。试验结果表明:在耗能能力方面，以弯曲变形为主的节点试件要高于以剪切变形为主的节点试件。这说明按照“强节点，弱构件”的原则设计的框架节点具有较好的变形和耗能能力，抗震能力较强。试验研究表明连接部位型钢腹板采用高强螺栓连接、钢筋采用套管连接的构造方式是安全可靠的，可在实际工程中应用。

罗青儿等［4］设计了一个装配整体式钢筋混凝土框架柱节点与现浇钢筋混凝土框架柱节点的对比试验，框架柱节点选择中柱节点，验证梁柱接头采用齿槽式接头，接头区的钢筋采用滚轧直螺纹钢筋连接，且节点处的楼板后浇的梁柱节点连接方式与现浇式梁柱节点连接方式的差别。试验结果表明:在受力性能方面，装配整体式框架梁柱节点与现浇框架节点基本相似;在破坏形式方面，两种连接方式节点核心区混凝土均没有出现裂缝;两个试件的正弯矩和负弯矩试验值均高于计算值，框架的受剪承载力得到保证，说明采用齿槽连接方式是可靠的，且梁的主筋采用滚轧直螺纹的钢筋连接简便可行。

杨晓波［5］设计了三榀预压装配式预应力混凝土试件，梁柱节点通过预应力钢筋连接，施工时在梁柱内预留直线型孔道，将预应力钢筋穿过孔道，梁柱节点处拼装缝用环氧树脂水泥浆密封，之后张拉预应力筋，张拉完毕实施孔道压力灌浆。试件加载方式为低周反复加载，试验结果表明:在水平地震力作用下，预压装配式混凝土框架节点抗裂能力强，节点核心区出现细小裂缝，处于弹性工作状态。梁柱连接节点满足“强节点，弱构件”的设计要求。

1．2 梁与梁节点连接技术及理论研究

薛伟辰等［6］对4种典型的节点形式即中节点、边节点、平节点、角节点进行研究，以实际工程为背景，设计了4个现浇柱叠合梁框架节点试件，对节点试件的破坏形态、抗震性能进行了研究。试验采用低周反复加载，试验结果表明:4个现浇柱叠合梁框架节点均满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的要求，破坏形态均为梁端受弯破坏，节点核心区仅有少量细小裂缝，表明现浇柱叠合梁框架节点的设计满足安全性要求。

许勇等［7］设计了4组8个装配整体式混凝土结构主次梁节点对比试件，试件采用一种改进后的装配整体式混凝土结构叠合主次梁节点，如图2所示。该节点预制主梁采用倒T形截面，预制次梁为矩形截面。试验加载方式为单调静力加载，试验结果表明:装配整体式混凝土结构主次梁叠合试件与现浇试件的受力过程和破坏形式基本一致，破坏形式为次梁控制截面受弯破坏，满足“强剪弱弯、强节点强构件”的设计要求。

图2 装配整体式结构叠合主次梁节点

1．3 柱与柱节点连接技术及理论研究

柱子作为框架及框架剪力墙结构的主要抗侧力构件，其连接性能对整体结构的抗震性能和整体性能具有决定性的意义。柱子的连接形式有干式连接和湿式连接两种形式。

应一辉［8］设计2个足尺普通高强螺旋箍筋长柱、2个足尺高强螺旋箍筋浆锚插筋连接长柱和2个高强螺旋箍筋浆锚插筋连接短柱，试件采用高强螺旋箍筋约束混凝土柱，从而提高柱的抗震性能，同时，采用外包钢板箍对节点进行二次加固，增加对浆锚插筋与纵筋的约束作用，增强节点的整体性能，提高浆锚插筋连接柱的抗震性能，并进行低周反复荷载试验。结果表明:装配整体式浆锚插筋连接柱采用高强螺旋箍筋的方法进行连接简单易行，抗震性能好，可以在实际工程中应用。

汪梅等［9］设计了5个足尺的框架柱试件，通过对比普通整浇柱与平口连接柱和齿连接柱的承载能力和抗震性能，研究新型全装配式干式连接框架柱的节点连接性能。文中采用的干式连接方法是先将预埋钢板焊在上下柱的纵向受力钢筋上，然后用活动盖板将上下柱的预埋钢板焊接在一起，即将上下两段柱连接成为一个整体柱。加载方式为低周反复循环加载，试验结果表明:全装配式框架柱的抗震性能比整浇柱略有降低，但此连接方式安全可靠且二齿连接柱的受力性能更好。

罗青儿等［10］对以往的榫式连接接头进行了改进，如图3所示，把钢筋混凝土榫头改用钢管混凝土榫头，柱纵筋的焊接或冷挤压套筒连接改用滚轧直螺纹套筒连接。并对比了装配整体式框架柱与整浇柱的抗震性能。得出结论:这种改进的榫式柱接头连接方式是安全可靠的，且施工方便，可逐步在实际工程中推广应用。

图3 榫式柱连接

2 展望

为了适应我国城镇化形式的快速发展和对环境保护的需求，政府出台了一系列政策推动我国住宅产业化的发展，随着城市住宅的建设规模迅速扩大，保障房和商品房的大规模建设，住宅产业化将成为必由之路。而随着预制装配整体式框架结构连接节点性能的研究，其应用范围将会进一步扩大，应用于小高层甚至高层建筑，因此，在未来住宅产业化道路上必将得到足够的重视。

［1］ 陆湘桥．日本工业化住宅一瞥［J］．建筑施工，2001(4):207-209．

［2］ 匡 珍．装配式隔震节点的试验与研究［D］．广州:广州大学土木工程学院，2013．

［3］ 李忠献，张雪松，丁 阳．装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究［J］．建筑工程学报，2005，4(8):32-38．

［4］ 罗青儿，王 蕴，翁煜辉，等．装配整体式钢筋混凝土框架梁柱节点的试验研究［J］．工业建筑，2008(2):80-83．

［5］ 杨晓波．预压装配式预应力混凝土框架节点的抗震性能研究［D］．合肥:合肥工业大学土木与水利工程学院，2010．

［6］ 薛伟辰，杨新磊，王 蕴，等．现浇柱叠合梁框架节点抗震性能试验研究［J］．建筑结构学报，2008，6(12):9-17．

［7］ 许 勇，刘 波，张季超，等．新型装配整体式混凝土结构主次梁节点试验研究［J］．工业建筑，2009(8):114-117．

［8］ 应一辉．装配整体式浆锚插筋连接混凝土柱抗震性能试验研究［D］．西安:西安建筑科技大学，2012．

［9］ 汪 梅，梁书亭，李刻铭．新型全装配式干式连接框架柱的试验研究［J］．建筑技术，2010，1(1):52-55．

［10］ 罗青儿，张仟朋，程文瀼．装配整体式钢筋混凝土框架柱榫式接头的试验研究［J］．工业建筑，2008(10):48-53．