浅谈装配式混凝土结构设计关键连接技术

陈然++洪雪峰

摘 要：连接技术是装配式混凝土结构设计中最为关键的一部分，其技术发挥能效将直接影响混凝土质量，因此对连接技术进行研究是必不可少的。本文就对领域界常见的连接技术做出了研究及细化阐述。

关键词：装配式混凝土；结构设计；连接技术

在早些年间，装配式建筑兴起于各大城市中，但是在发展后的一段时间内，基本就没有装配式建筑这一结构形式了，究其根本可以做出如下判断：目前的浇筑技术在实际施工过程中具有一定的技术优势，在施工环节受到的限制性因素较少，并且施工成本较低，而装配式建筑在一旦在连接部位出现误差，就会相对出现断裂问题，在这一因素影响下该建筑的抗震性能也就难以保证。在当今社会，建筑形式呈现出了多样化特点，学术界的学者也针对装配式混凝土结构做出了大量研究，研究成果颇丰。

一、钢筋连接技术

钢筋连接技术是装配式混凝土结构中最为核心的技术类型，虽然这一应用技术是通过连接作用满足施工需求的，但是连接部件却具有一定的应用优势，不仅能够起到良好的衔接作用，使其内力得以传递，与此同时其刚度特性也能够充分体现。在我国以及外国针对钢筋连接技术做出了更加多元化的技术研究，先后也出现了各种各样的连接形式。由于区域位置及施工需求之间存在一定差异性，这就使得我国各个地区所应用的主体连接技术各不相同，通常情况下灌浆套筒连接技术的应用频率较高，其优势特征也更加趋于明显。

1.灌浆套筒连接

灌浆套筒连接技术的连接器是20世纪美国人研究出来的，其初次应用是某个酒店的施工项目中做预制桩连接，经过一段时间的应用，该连接器的生产权被日本的某个公司所买断并大量生产，在后续加工中技术人员也针对此项技术做出了优化调整及技术革新，在经过几年的研究之后，连接套筒随之出现。钢筋可以由套筒进入结构内部，而后再将应用材料灌注到套筒内就可以达到连接能效，这一技术形式也就被称为全灌浆套筒。由于该技术的应用优势较为显著，施工流程也具有简单化特性，这就为该技术的量化使用提供了重要基础。从当前形势来看，该套筒在世界范围内的应用效果都得到了高标准评价，在不同的施工群体中套筒都能在框架结构中采取该连接方式对施工结构做出稳固性保障。

灌浆套筒技术在实际应用环节的质量，不仅会受施工工艺所影响，各个部件的强度更应当达到连接技术标准，只有这样才能为后续施工项目的顺利推进做出基本保障。在连接钢筋的过程中应当应用带肋钢筋，而套筒生产厂家在实际生产环节所产出的套筒型号及规格存在一定差异性，这就需要根据施工需求及套筒参数进行灌浆料的配套性选择。接头位置在应用环节需要承受一定的外力作用，而这时钢筋与灌浆材料之间就会出现相应应力，各个应力之间是存在等量差的，为了确保应力达到平衡点，就需要实现应力之间的有效传递。

多家单位对灌浆套筒接头进行了型式检验，包括强度检验和变形检验等，检测结果均为套筒外钢筋拉断破坏，符合机械连接 Ⅰ 级接头的性能要求。虽然灌浆套筒接头的实验室检验合格，但是现场灌浆施工质量影响接头最终的连接性能，相关文献中提到该接头有钢筋被拔出、灌浆料劈裂等破坏模式，因此套筒灌浆施工应由专业的施工人员完成。《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》从设计、检测、施工、验收等多方面对套筒灌浆连接提出技术要求，各相关单位均应严格按照规程中的要求实施操作。

2.浆锚搭接

浆锚搭接是指被连接钢筋插入预制墙板底部的预留洞，通过高压注浆实现钢筋搭接，分为约束浆锚搭接和浆锚间接搭接。浆锚间接搭接是引进的澳大利亚预制装配式混凝土结构体系所用的纵筋连接技术，装配式规程规定采用浆锚搭接时，应进行力学性能及适用性的试验验证，鉴于我国对浆锚搭接尚无统一的技术标准，在获得厂家提供的成套检验报告且通过专家论证后方可使用。

二、接合部位连接技术

装配整体式混凝土结构采用“等同现浇结构”的设计理念，预制构件与现浇混凝土接合部位的连接对结构安全性至关重要。节点设计既要充分考虑预制构件的生产、施工的方便，同时必须采用合适的连接技术来保证接合部位有效的应力传递。

预制混凝土构件与现浇混凝土的接合部位主要是剪应力传递或者剪应力和压应力的组合传递，应力传递主要依靠以下几方面：接触面压应力传递、剪切摩擦、设置抗剪键、销筋作用。如下图所示，压应力σ与剪切应力τ组合产生图中的破坏曲面，在破坏曲面的极限范围内，结合面处混凝土的性能与整体浇筑的混凝土相同，这种作用即为接触面压应力传递，此时的极限状态为：τ=μσ，式中μ为摩擦系数，数值取决于结合面的粗糙度。装配式规程规定预制构件与后浇混凝土的结合面应设置粗糙面，可采用化学处理、拉毛等方法制作粗糙面。化学处理是指在模具表面涂抹化学药剂，浇筑完混凝土拆除模具后用水冲洗接触药剂表面，预制构件露出骨料形成粗糙面的技术。

接合部位处有正交钢筋，边界面应力传递为剪切摩擦，边界面的错位变形会产生相应的裂口，在边界面的正交钢筋会产生拉力，当不能确保边界面钢筋具有足够的粘结力时，边界面的剪力传递不能依靠剪切摩擦，而靠钢筋本身错位变形引起的销筋作用来完成。为防止混凝土保护层剥离或劈裂破坏，箍筋在靠近边界面处应加密，且应采用 135°弯钩箍住纵筋。

三、三明治墙板连接技术

预制夹芯保温外墙板（俗称“三明治墙板”），兼具围护、保温、防水、防火等功能，在欧洲、美国、日本等地广泛应用，是装配式规程中推荐使用的外墙板。非组合式是指两层墙板各自承担水平荷载，外叶墙通过柔性连接件悬挂在内叶墙上，竖向荷载全部由內叶墙承担，整个截面内不满足平截面假定；组合式是指两层墙板作为整体共同受力，中间刚性连接件能够传递内、外叶墙由弯曲产生的剪力，截面满足平截面假定。我国对组合式墙板还缺乏研究和工程实践，根据美国的经验，组合式墙板很容易产生裂缝，装配式规程建议采用非组合式墙板。

从受力机理来看，连接件对保证三明治墙板的结构安全至关重要，连接件分为刚性连接件和柔性连接件两类。刚性连接件用于组合式墙板，有桁架式、桶状、板状等类型，以哈芬公司的金属连接件为代表，国内组合式墙板的应用较少，该种连接件不做过多介绍。柔性连接件用于非组合式墙板，有棒式、针式等类型，以美国采用高强度玻璃纤维制作的Thermomass 保温连接件为代表，1980 年美国一栋公寓（9 层，框架结构）第一次使用该连接件，此后 30多年，采用该连接件的夹芯墙板已超过 2 亿 m 2，美国 AC320 标准《锚固于混凝土中的纤维加固复合拉结件验收标准》对连接件的各项性能有明确的规定，而中国标准《预制保温墙体用连接件》尚未颁布实施，建议目前采用的连接件符合美国 AC320 标准的要求。

参考文献：

[1] 韩超，吴金花.建筑工业化装配式混凝土结构的关键技术[J].山西建筑，2013，39（20）.

[2] 金峤，张德鹏.预制装配式结构部分连接技术浅析[J].建筑工程技术与设计，2015（28）.