装配式结构钢筋连接抗震性能研究进展

李德鑫　王宁

摘    要：近年来，国家对发展装配式结构的重视程度不断的增加，该结构的应用也越来越多。为了在国内各个省市推广，对装配式结构中薄弱位置——拼接缝的连接性能研究需要更加深入。目前，接缝中应用最为广泛的钢筋连接方式是灌浆套筒连接和浆锚连接。对于这些连接方式在非地震作用下的力学性能研究已经相对较丰富，而其在地震作用下的力学性能研究还相对较少。如果要在地震区推广装配式建筑，其鋼筋连接的抗震性能研究就成为了亟待解决的问题。本文总结了包括剪力墙、预制柱在内的两种结构体系竖向钢筋连接的抗震性能研究进展，以期为这方面的研究工作提供参考。

关键词：套筒搭接;剪力墙;预制柱

1  钢筋不同连接方式下装配式钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究进展

钢筋套筒灌浆技术逐渐被国内外相关规范所采纳[1]，并广泛应用在框架、剪力墙结构上。近年来，国内学者对于装配式剪力墙连接性能的研究主要包括：

2016年，余琼等[2]为提高现有套筒灌浆接头的施工方便性，提出了一种新型具有自主知识产权的套筒灌浆锚搭接接头，并通过拉伸试验试验了其工作性能，实验得出：相同的钢筋，套筒外的钢筋发生拉断破坏的试件，随着搭接长度的增加，套筒对于自身的横向约束减弱;而钢筋与灌浆料滑移并发生破坏的试件，随着钢筋直径的增加，套筒对于自身的横向约束增强。

同年，吴东岳[3]选用我国具有广泛应用前景的浆锚连接预制剪力墙，讨论了浆锚连接预制剪力墙结构的抗震设计方法，得出以下成果：改进后的金属波纹管穿孔钢浆锚接插件，在无需特殊加工要求的情况下，通过设置强壁约束箍和长钢筋搭接长度，可有效连接浆锚段的纵向钢筋;提出了一种计算带孔钢浆锚连接预制剪力墙抗弯承载力的新方法;通过数值模拟，研究了空间结构模型中的内力分布和混凝土损伤规律，进一步揭示了空间结构模型的内力分布特征和破坏规律，为试验提供了较为可靠的补充计算结果。

2017年，马军卫等[4]通过对2榀1/2比例两层两跨混凝土框-剪结构构件进行拟静力试验，试验中试件的框架装配结合面坐浆层上的裂缝不随加载位移的增大线性开展，得到灌浆套筒可以有效地传递纵向钢筋应力的结论，并提出建议：在工程实践中，连梁与剪力墙连接处的下纵筋采用灌浆套管连接，可以使剪力墙的水平阻力有效地传递到框架上，保证剪力墙与框架在地震作用下的协同受力。

2018年，余琼等[5]在保证搭接套筒中钢筋发生拉断而接头不发生破坏的前提下，对两种套筒搭接方式节点连接进行拟静力试验，通过对比试验测得的破坏形态、开裂荷载、位移角、延性、刚度等性能，提出一种新型构造方法浇筑的预制剪力墙，即可以很好的满足抗震要求，相比于现浇墙，有较好的极限变形能力，但延性和刚性相对欠佳。

2  钢筋不同连接方式下装配式钢筋混凝土预制柱抗震性能研究进展

近年来，国内学者对于装配式预制柱，在往复作用下的连接性能研究主要包括：

2015年，章一萍等[6]通过对对现浇钢筋混凝土短柱和预制钢筋混凝土短柱在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了试验，研究了连接处预留水平接缝的形式对采用套筒灌浆连接纵筋的预制钢筋混凝土短柱抗震性能的影响，得出以下结论：采用套筒灌浆连接的预制混凝土短柱可以按照等同现浇混凝土短柱设计;高强度灌浆料可以提高预制钢筋混凝土短柱的水平承载能力，但会降低预制钢筋混凝土短柱的塑性变形能力;不同形式的预留水平缝对试件极限承载力影响不大，其抗震性能与现浇钢筋混凝土短柱相似。

2016年，李锐等[7]通过对纵筋和箍筋均为500MPa的6个钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱和2个现浇混凝土柱进行低周反复加载试验，研究并分析了轴压比、配箍形式和灌浆料强度对预制柱抗震性能的影响，研究表明：试件滞回曲线均较饱满，耗能能力较强，其中轴压比较小的预制柱，滞回曲线出现捏缩，塑性良好，随着轴压比的增大，结合面发生更多的滑移，耗能能力降低;并提出如下建议：对于轴压比较大的预制柱宜采用全长加密配箍，并防止混凝土保护层剥落。

2017年，赵勇等[8]通过对6个配置的纵筋和箍筋均为500MPa级高强钢筋的截面尺寸为600×600mm的钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱进行低周反复加载试验，对比分析轴压比、纵筋直径和配箍形式对其抗震性能的影响，得出：轴压比为0.50的预制件的滞回曲线饱满，具有良好的塑性变形能力和耗能能力;轴压比为0.25的预制试件，根部灌浆层的接缝表面处的纵向钢筋从套筒中拉出，滞回曲线出现捏缩，耗能能力相对较低。因而有必要严格规范控制大直径高强套筒的性能。

2018年，唐和生等[9]通过建立考虑灌浆缺陷影响的预制混凝土柱有限元模型，分析了循环荷载作用下灌浆缺陷对预制混凝土柱性能的影响，得出以下结论：在弹性阶段，单调荷载作用下和循环荷载作用下的灌浆缺陷都对预制混凝土柱的承载力、刚度以及延性影响很小;在塑性阶段，单调荷载作用下的灌浆缺陷会降低预制混凝土柱的承载力和延性，循环荷载作用下的灌浆缺陷会导致预制混凝土柱的承载力和延性降低，刚度退化。

3  结论

目前，国内对装配式结构连接拼缝的抗震性能研究已经开始重视，但是大多都采用大型构件进行研究，对单个钢筋接头在往复荷载作用下的研究不多，希望能够增加此方面的研究。

参考文献：

[1] JGJ 355-2015.钢筋套筒灌浆连接应用技术规程[S]

[2] 余琼，许志远，袁炜航，吕西林.两种因素影响下套筒约束浆锚搭接接头拉伸试验[J].哈尔滨工业大学学报，2016（12）：34～42.

[3] 吴东岳.浆锚连接装配式剪力墙结构抗震性能评价[D].东南大学，2016.

[4] 马军卫，潘金龙，蒋苏童，尹万云，刘守城.现浇剪力墙装配整体式框-剪结构抗震性能[J].湖南大学学报（自然科学版），2017（9）：63～71.

[5] 余琼，孙佳秋，许雪静，方永青.钢筋套筒灌浆搭接连接的预制剪力墙抗震试验[J].同济大学学报（自然科学版），2018，46（10）：1348～1359+1373.

[6] 章一萍，冯波，熊峰，张川，王雷，隗萍，张春雷，牛金虎.套筒灌浆连接纵筋的预制钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究[J].建筑结构，2015（15）：81～86.

[7] 李锐，郑毅敏，赵勇.配置500MPa钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2016（5）：255～263.

[8] 赵勇，李锐，王晓锋，韩超.大直径高强钢筋套筒灌浆连接预制柱抗震性能试验研究[J].土木工程学报，2017（5）：27～35+71.

[9] 唐和生，凌塑奇，王霓.考虑灌浆缺陷的装配式混凝土柱抗震性能数值模拟[J].建筑结构，2018（23）：33～37+60.

项目支撑：

国家级大学生创新创业训练计划项目（201710081021）。