装配式剪力墙结构接缝连接的研究

(山东科技大学 266590)

装配式剪力墙结构接缝连接的研究

李晓霞 李雪薇

(山东科技大学 266590)

装配式剪力墙结构是目前装配式结构中广泛使用的结构体系，本文就目前常用的几种剪力墙结构体系进行了介绍。剪力墙接缝连接是整个体系最薄弱的环节，所以就国内现在常用的节点连接方式也做了详细介绍，本文还列出了接缝连接的设计准则，为装配式剪力墙结构的进一步研究奠定理论基础。

装配式剪力墙；节点；接缝

1. 绪论

近年来，我国大力推广建筑工业化，装配式结构再一次进入了人们的视野。装配式结构是指将建筑构件，如梁、柱、墙、楼梯、阳台等建筑构件在工厂加工完成后，运送到施工现场进行吊装安装的建筑。由于这种建筑形式的建筑构件在工厂完成，大大加快了建筑施工进度，施工现场产生的建筑垃圾较少，而且对于施工人员的专业技术水平要求较低，这些优点正符合我国绿色建筑的主题。

剪力墙结构作为高层建筑常用的的结构形式，是重要的抗侧力结构单元，能够抵抗水平荷载，其中包括风荷载和地震作用，同时还承担竖向荷载的作用，是结构刚度的主要贡献者。剪力墙结构还衍生出了框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构和筒中筒结构都在高层结构中应用广泛。随着经济与科技的发展，国内外兴起了对剪力墙结构研究的热情，使剪力墙结构的应用更为普遍。从国内外的研究方向和应用经验来看，在装配式剪力墙结构中，各预制构件之间拼接缝的可靠连接是保证其整体性和抗震性能的关键。装配式剪力墙结构中存在着大量的水平接缝、竖向接缝和节点，将各个预制构件连接成整体，使结构整体具有足够的承受外部荷载的能力、刚度和延性，能够抗震、抗风以及抗偶然荷载。因此，设计合理、构造简单、施工方便的接缝和节点是装配式剪力墙结构的技术关键，也决定该结构形式能否进一步的推广。

2. 装配式剪力墙结构的分类

装配式混凝土结构常用的结构体系有装配式框架结构、装配式剪力墙结构和装配式框架-剪力墙（核心筒）结构等。结构中的承重体系可以是全预制的，也可以是预制与现浇相结合。根据这个原理，装配式剪力墙结构可以分为全预制装配式混凝土结构、叠合式混凝土剪力墙结构和多层剪力墙结构（又称预制装配式大板结构）。

全预制装配式剪力墙结构是指结构的全部墙体采用预制墙板，楼板采用预制叠合楼板。预制墙体之间的拼接缝可以基本等同或稍低于现浇结构，需要设计满足拼接缝的承载力以及变形能力的要求。一般，预制剪力墙之间的拼接缝采用湿式连接，水平缝可采用套筒灌浆连接、浆锚搭接连接或底部预留后郊区钢筋搭接连接等形式。该结构形式主要用于高层建筑中。由于该结构的的预制化程度高，拼接缝的连接构造施工复杂，难度大，在地震区的推广还需进一步地研究。

叠合式混凝土剪力墙结构指的是墙体和楼板都采用叠合式的，并且还要配以现浇的混凝土剪力墙、梁、板等构件共同构成装配式剪力墙结构。目前，该结构的相比较其他结构比较实用，在北京万科的工程中已经作为示范应用。由于该结构较大一部分现浇，与现浇结构的性能类似，适用性好；预制楼梯、预制空调板、预制阳台等又充分发挥了预制结构的优势。

多层剪力墙结构（预制装配式大板结构）是一种适当降低性能的的剪力墙结构。结合日本以及上世纪我国的经验，为了适应我国城镇化和新农村建设的需求发展起来的预制装配式大板建筑结构。

3. 装配式剪力墙结构的节点连接

装配式混凝土结构连接成整体主要是依靠节点以及拼接缝的连接。只有通过合理的设计与节点构造，才能保证结构的整体稳定性，使结构具有与现浇结构相近的承载力、刚性以及延性，抵抗风荷载、地震荷载。在保证满足结构整体受力稳定的前提下，节点和连接要求尽量简单、力的传递应由可靠的路径向下传递。节点的设计还应满足“强剪弱弯、强节点弱构件”的强度设计原则。

从装配式结构的施工方法来看，预制混凝土梁柱节点的连接方式分为湿式连接和干式连接两种。湿式连接是指在两构件的钢筋连接之后，在其之间浇筑混凝土或灌浆材料；干式连接则是指构件连接后，植入钢板或其他钢构件通过螺栓连接或焊接，使结构连接成整体。两者相比较，干式连接的结构整体性更为松散，具有较高的能量耗散能力；湿式连接的延性较好，但在梁柱连接处的必须有适当的钢筋加强措施。

对于预制装配式混凝土剪力墙结构的构件之间的连接，一般采用湿式连接，那么主要就要考虑连接处钢筋的加强构造措施，目前常用的钢筋的加固连接方式主要有以下两种：

套筒连接技术：将要连接的钢筋插入带有凹凸槽的高强套筒内，然后从外部注入

高强灌浆料。这种连接方式是通过套筒内的凹凸槽、变形钢筋外侧的螺纹及其之间的浆料之间的摩擦进行传力的。最新的套筒连接方式是将套筒一端的钢筋在工厂通过螺纹完成与之连接，另一端则是在施工现场进行灌浆连接。钱稼茹等采用套筒连接得方式对预制剪力墙的竖向钢筋进行连接，并与现浇剪力墙进行抗震性能的对比，实验结果表明二者破坏形态相同［42］。

2. 浆锚连接技术：将搭接钢筋拉开一定的距离，连接钢筋的拉力就通过剪力传递给灌浆料，再传递到灌浆料和周围混凝土之间的界面。赵培就浆锚连接技术，研究了不同配筋率对钢筋搭接长度影响的试验研究，得出了搭接钢筋配置螺旋箍筋约束可有效降低其长度的结论。

4. 钢筋接缝的施工工艺

预制构件本身在连接部位预留插孔（竖向结构构件），通过与完成结构层预留钢筋连接形成整体结构，并通过构件内部预留管腔压力灌入高标号水泥浆，使连接部位的钢筋被高标号水泥包裹，各个竖向构件（墙与墙、柱与墙）间通过现浇壁柱相连。水平构件与竖向构件的连接方式为构件的预留水平钢筋先连接，现场浇筑混凝土使其成为整体结构。

节点构造可分为两种：1. 竖向构件之间的节点。竖向构件之间的节点为弹性节点；2. 竖向与水平板之间的节点。竖向构件与水平板之间通过打底灰连接，而竖向构件内部预留管腔，则是通过压入高标号水泥，使连接部位的钢筋被高标号水泥握裹，称之为压力灌浆。压力灌浆施工为以下几步：

柱子吊装完第二天开始压浆，水泥灰要用清洁水搅拌，且要整包使用，不可使用以前剩下的；25kg的水泥灰调以3.2-3.6L水，搅灰器搅拌 3-5分钟，且必须在30-45分钟内使用完毕；

2. 搅拌完毕后，检测已经调配好的灰塌落度是否满足要求；

3. 达到规定的要求后，将水泥浆用压力灌浆机灌入柱内，直到柱子上面预留洞口流出水泥浆，即为灌满，马上用橡皮塞堵严即可。预制构件之间的节点按照图纸所示进行插钢筋，再封上模板，在上一层的平板装完成后，最后灌注水泥浆。

装配式剪力墙的接缝设计原则

预制墙板的配筋除了要满足现有的相关规范之外，对于剪力墙、连梁和边缘构件还应该符合以下规定：

1. 预制墙板钢筋宜采用机械锚固措施，钢筋锚固长度的折减系数不小于0.65；预制构件端部的水平钢筋采用弯钩和螺栓锚头的做法，竖向钢筋采用螺栓锚头和端部贴焊锚固钢筋的做法；当采用机械锚固措施时，连梁的纵向受力钢筋水平段的锚固长度不小于400mm；

2. 在构造合理、制作简单与安装方便的要求下，墙板预制钢筋的混凝土保护层厚度应适当增加；纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不少于20mm，且不小于钢筋直径的较大值。

3. 预制墙体竖向钢筋与水平分布筋的配筋率，抗震等级为一、二、三级时不低于0.25%，抗震等级为四级时不低于0.20%；分布钢筋直径不少于8mm，同时不超过墙板厚度的1/10；分布钢筋的间距不超过200mm。

4. 展望

装配式剪力墙结构的发展推动了我国建筑工业化的进程，但是要使装配式剪力墙结构在我国广泛使用，还需相关专业技术人员的不断探索创新，解决装配式剪力墙的接缝连接薄弱问题，不断推陈出新，提出新的节点连接形式。

[1]赵广军. 预制装配式混凝土结构发展现状分析［J］，工程质量，2016，34（7）：16-18.

[2]钱稼茹，彭媛媛，张景明等. 竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验［J］，建筑结构，2011,41（2）：1-6.

[3]中国建筑科学研究院. JGJ107-2010钢筋机械连接技术规程［S］，中国建筑工业出版社，2010.

[4]许铭. 全装配式混凝土剪力墙结构性能非线性有限元分析［D］，湖南：湖南大学，2014.

[5]张新娜. 装配整体式混凝土结构设计与应用［D］，河北：河北工程大学，2013.

[6]杨杨. 钢筋的套筒灌浆连接新技术［J］，施工技术，1995，30（5）：45-46.

[7]中国建筑标准设计研究院，中国建筑科学研究院. JGJ1-2014装配式混凝土结构技术规程［S］，北京建筑工业出版社，2014.

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1007-6344（2017）04-0136-01