装配式建筑的连接方法

陈 雪，曾桂香

(华北水利水电大学,河南 郑州 450045)

0 引 言

我国现行建筑大部分采用的是现浇方式施工，但是随着国家的发展进程，现浇方式已经不能完全适应发展的需要。绿色环保，高效率和节约、循环利用的理念是现浇方式无法达到的。“像搭模型一样盖房子”是人们一直以来的梦想，装配式构件的出现使这个想法有望变成现实。装配式构件的建造速度相对现浇较快、质量更容易控制、节约材料、构件外观观感好、耐久性强以及现场湿作业少、利于环保等优点。装配式建筑的概念始于20世纪50年代，德国在全球范围内率先建立了建筑工业化生产(建造)体系，经过七八十年的发展，德国成为世界上装配式建筑能耗最低的国家。在德国开始发展装配式建筑的同时，我国也开始在全国大范围内推广装配式建筑的建造方式建造房屋。20世纪70年代，装配式混凝土建筑因不够灵活，不能适应当前建筑业的需求，以及连接抗震和接缝防水没有解决，而被后来的现浇混凝土建筑超过。21世纪初，装配式建筑的发展重新进入我们的发展规划之内，装配式建筑的推广需要全行业各个工序的紧密配合，我国要建立完善的装配式建筑体系还有很长的路要走，不可避免地会碰到很多问题，但这都是我们要发展装配式建筑的必经之路。

为给国家大力推广装配式建筑提供理论支持，证明装配式建筑可以满足建筑的建造及使用要求，即可以达到“等同现浇”，并且如果在只考虑受力性能的情况下有超过现浇的可能性，即装配式本身存在部分代替现浇的能力。

1 装配式建筑

装配式建筑是指建筑的部分或全部构件在工厂或现场预制完成，然后运输到施工现场，将构件通过可靠的连接方式装配而成的建筑[1]。

2016年开始，全国部分城市纷纷出台了推广装配式建筑的政策，主要是对装配式建筑进行补贴，但是收效甚微。这不是我国第一次在推行装配式建筑时碰壁，20世纪70年代，在面对装配式与现浇时，由于装配式建筑在某些方面的优势不如现浇结构突出，比如，装配式混凝土建筑灵活性较低，不适应建造的需求，以及连接抗震和接缝防水没有解决，而被后来的现浇混凝土建筑超过。但是，装配和现浇各有优势。现如今，发展装配式建筑刻不容缓，我们需要对装配和现浇存在的问题开展研究，发挥各自的优势。

我们需要有信心地发展装配式建筑，因为我国发展装配式建筑也有过辉煌，20世纪50年代，建国以后不久，装配和现浇混凝土建筑同期降生。装配式混凝土建筑[2]主要用于单层工业厂房、居住建筑、饭店和办公建筑。北京市发展最快，1958年就有3个预制构件厂，生产大板的是亚洲最大，先后建成12～16层装配式混凝土框架、框架-剪力墙和大板建筑。早期我国发展装配式建筑的辉煌已经成为了过去，当前面临的装配式建筑推广困难是亟待解决的问题。20世纪20年代，北京市为了回应“现浇不是工业化，装配才是工业化”的争论，提出混凝土预制装配和现浇机械化施工并举，后来对应用较多的4种装配和现浇混凝土结构开展竞赛，结果是“装配式”败给“现浇”。1988年以后，预制构件厂纷纷下马，市场萎缩，30年无人问津。“装配式”失利以后，“现浇”又在北京市乃至全国大面积推开。

近年来，我国重新大力号召装配式建筑的应用，国家发布推广装配式建筑的政策，但是，新建建筑远远达不到理想的装配率。从我们最初发展装配式建筑的辉煌，到如今装配式建筑推广时遇到的困难，结合之前的教训，我们可以分析推广装配式建筑失败的原因有：①装配式造价高于现浇；②竖向钢筋连接质量难保证，预制构件厂产能过剩；③标准、规范沿用“等同现浇”，增加拆分设计，难以做到灵活和多样化；④预制厂建厂投资和成本高；⑤房屋最大高度低于现浇等因素。

我国存在劳动力的精度与建设飞速发展之间的矛盾，PC构件的发展目前还不成熟，装配式混凝土不如现浇混凝土经济，构件的预制技术还不完善，社会各界对装配式结构是否可以达到现浇结构的强度、刚度、稳定性及各项要求存在顾虑等因素，导致装配式建筑达不到理想的装配率。以上问题得到解决，装配式建筑会得到飞速发展。

2 装配式构件材料

我国现在推行的装配式建筑有木、混凝土和钢建筑三种[2]。钢材只能在高温下铸造成型，木材只能在自然环境生长，这两种材料盖的房子，都只能是装配。唯有混凝土建筑，既可现浇，也可装配，因为混凝土能在常温下浇筑。

3 装配式建筑节点连接

3.1 装配式混凝土结构的节点设计

作为装配式建筑的核心——节点连接技术将决定着装配式建筑的进展程度。预制构件的节点是装配式结构的薄弱环节，节点的破坏会使整个框架结构的整体性丧失。因此，预制节点连接部位应具有足够的强度、刚度及延性。装配式梁柱节点在现有的结构体系中占据举足轻重的地位，梁柱节点研究将推动着装配式节点的进程。

3.2 常用连接方式

装配式结构的连接方式有干连接和湿连接[1]，现场不需要进行湿作业时称为干连接，反之为湿连接。干连接具体有牛腿连接、预应力连接、预埋螺杆(钢板)螺栓连接、焊接、钢吊架式连接等；湿连接具体有现浇连接、预应力技术整浇连接、普通后浇整体式连接、灌浆拼装、浆锚连接、榫式连接等。

常用的装配式结构连接方式有套筒灌浆连接、钢筋浆锚搭接、后浇混凝土连接、螺栓连接、焊接连接等。

1)套筒灌浆连接[3]是装配式建筑连接的主要连接方式，分为全套筒灌浆连接和半套筒灌浆连接，适用于钢筋间的连接，钢筋插入套筒，注入无伸缩、高强度灌浆料，从而达到连接效果。合适的高强度、无收缩的灌浆料，可以增加钢筋与筒壁间的摩擦力与粘结力，连接成的整体可以拥有抗震，满足建筑日常使用及耐久性和抵抗倾覆等能力。国内外学者通过对装配式混凝土建筑连接方式进行研究研究，20世纪60年代末，余占疏针对预制混凝土建筑中钢筋连接节点，发明了套筒灌浆连接技术，开始在夏威夷的阿拉莫阿纳酒店的预制柱中应用。

2)钢筋浆锚搭接是使有一定外伸长度的钢筋插入预留好的孔道内，钢筋与孔道内部之间填充无收缩、高强度灌浆料，形成钢筋浆锚连接。约束浆锚搭接技术[4]主要包括插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接技术和波纹管浆锚搭接连接技术(NPC技术)。东南大学与中南控股集团[4]于2007年共同开发了波纹管浆锚连接技术，并成功将其应用在了预制装配式剪力墙结构中，郭正兴和陈云刚也进行了波纹管浆锚连接技术的试验研究，在理论和试验中验证了波纹管浆锚连接技术的可靠性，在考虑了混凝土强度、钢筋直径和搭接长度等因素的情况下，进行试验之后确定了采用波纹管浆锚搭接的试件搭接长度应取为0.6 La。2008年姜洪斌首次提出了插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接技术，试验结果表明，该类连接技术的锚固长度可取为基本锚固长度La。

3)后浇混凝土连接，顾名思义，是在梁柱节点或其他位置连接以后再浇筑混凝土，利用混凝土的粘结力使构件有效连接在一起，实现增强连接强度的目的。

4)螺栓连接是在连接部位安装螺栓，通过螺栓的锚固和摩擦来达到满足构件承载能力的标准。

5)焊接连接是通过高温作用，使部件连接形成建造时需要的结构方式。

这些连接方式有各自适用的材料和条件，建筑施工时可根据实际情况选用一个连接方式单独或多个连接方式共同配合使用，构建合理的装配式构件梁柱节点连接方式，可以使建筑在受到静力荷载和地震荷载时，装配式结构可以达到现浇结构的强度、刚度、稳定性及各项受力性能，能够满足结构稳定性耐久性及使用的要求。

装配式建筑梁柱节点的连接方式是决定装配式建筑结构性能的关键性因素之一，其连接的部位主要是梁连接方式起决定性作用。装配式构件间的柱节点间的连接以及梁柱节点连接的性能是建筑能够满足正常使用要求的保证。

4 结 论

以上列举的装配式建筑的连接方式表明当装配式构件采用合适的连接方式时，装配式建筑可以达到“等同现浇”的要求。装配式建筑的优势，比如装配式构件可以循环利用，满足环保的需求，装配式建筑可以节约劳动力，住宅中运用装配式理念，可以提高住宅品质、性能，降低建设成本，还能为未来绿色建筑发展提供基础。本文从装配式构件连接的角度论述并列举了装配式建筑连接的成功案例，用实例表明装配式建筑本身性能是能够满足强度刚度稳定性的要求。但是，想要装配式建筑得到发展，除了需要性能达到“等同现浇”的标准，还需要满足成本，建造过程的简易方便性。不可否认，装配式建筑难以得到理想的推广还有其他的原因，比如成本过高问题，装配式建筑的建造体系不如现浇完善，装配式构件厂预制的构件粗糙，难以满足建筑的需要等问题。虽然装配式建筑推行中存在着些许阻力，但这些都是新技术新方法出现时不可避免的问题，期待装配式建筑大力发展。

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