装配式建筑梁柱节点探析

2021-01-28雷泽隆张廷瑜徐建雄王晨轩

建材与装饰 2021年3期

关键词：梁柱莲藕预制构件

雷泽隆，张挺，田兴，张廷瑜，徐建雄，王晨轩

（仁铭住工建筑设计有限公司，四川成都 610000）

装配式建筑经过几年的发展，装配率要求也逐渐提高，预制部品部件类型也使用的越来越多，相应的对各类预制构件的连接节点也提出了更高的要求。

1 装配式混凝土结构梁柱节点连接方式

1.1 装配式混凝土结构梁柱节点的湿连接

湿连接节点的基本施工工艺：在工厂预制建筑的主要构件，在运输到施工现场进行安装。先进行预制柱的安装就位，然后吊装预制梁，再将预制板搁置于预制梁上，需要现浇的区域布置好钢筋，进而浇筑混凝土。湿连接能减少现场模板、脚手架的工程量，也能减少现场施工人员一定量的纯手工作业，能有效节省工期，是现阶段国内装配式混凝土结构普遍使用的连接方式。但缺点也相对明显，湿连接并没有脱离现浇结构较为烦琐的手工劳动，预制构件在梁柱节点区的钢筋排布密集，现场钢筋绑扎操作比较困难，后浇混凝土有时会出现因无法有效振捣导致浇筑不密实的情况，极大的影响梁柱节点的质量，降低结构的安全性。目前来看，湿连接不能将装配式混凝土建筑的优势完全发挥出来，还有很大改进和研究的空间。

1.2 装配式混凝土结构梁柱节点的干连接

干连接节点的基本施工工艺：所有预制构件和连接件都在工厂提前制作完成，同时在预制构件内埋设好连接用的预埋件，在直接运输到施工现场安装，通过螺栓或焊接等方式完成连接。常见的干连接方式有企口连接、牛腿连接、螺栓连接、焊接等。其中，牛腿连接常用于大空间建筑中，连接承载力高、施工方便，但占用空间大、美观性较差，在有一定美观要求的建筑物多采用暗牛腿。焊接连接是现场施工最为简便的连接方式，但在连接时要注意塑性铰的设置，以防在地震发生时出现脆性破坏，影响结构安全。干连接中最为可靠的连接方式是螺栓连接，缺点在于构件制作和构件连接精度要求很高，现阶段的生产和施工技术水平很难达到要求。现阶段国内装配式混凝土结构干连接应用还较少、技术也尚未成熟，但只有性能优良、施工便捷的干连接才能将装配式混凝土建筑的优势发挥出来。在未来，干连接一定将成为装配式建筑连接方式的首选连接方式。

2 日本新型预制节点连接方式——莲藕梁

莲藕梁是日本的一种新型预制节点连接方式，是基于传统的装配式混凝土结构湿连接节点的一种创新。莲藕梁不仅是一种节点连接方式，同时也是一类预制混凝土构件，包括了柱身和梁身的梁柱复合构件。因柱身部分留有通过钢筋的孔，像莲藕一样，所以被称作莲藕梁，如图1所示。

图1 莲藕梁

莲藕梁的特点是不在梁柱节点进行后浇混凝土连接，而是把后浇混凝土连接部位设置在梁上。在梁柱节点处，各个方向梁的钢筋都要伸入支座并满足锚固长度的要求，通常采用直锚方式长度不满足锚固要求，可采取钢筋折弯或采用锚固板等办法，但碰到柱截面尺寸较小的情况，这两种方式还是无法满足锚固要求，而莲藕梁构件梁伸入支座的钢筋不需考虑弯曲避让。避免了常规梁柱湿节点钢筋间距过小、后浇混凝土无法振捣，甚至混凝土浆料无法填满的质量隐患，同时也避免了节点施工时各方向梁伸出钢筋安装时的互相干涉，安装简单方便、效率更高。同时柱纵向钢筋只需进行灌浆连接，灌浆料凝结速度快，早期强度高，相比后浇混凝土达到可继续施工的强度时间要少很多，由此可缩短工期。

3 莲藕梁节点的具体应用

在成中集团总承包的世纪城19#楼项目，地上2层的商业建筑，框架结构。主体结构大量采用预制构件进行装配，同时局部区域应用了莲藕梁节点，为适应装配式建筑高装配率的发展趋势积累了宝贵的设计、生产经验和施工技术储备。

3.1 莲藕梁深化设计

在开始深化设计前，团队收集并研究了大量国内外与莲藕梁节点相关的资料，在经过一段时间的探索并取得一定的技术成果后开始了深化设计工作。在深化设计的初始阶段，首要的工作是对结构施工图纸进行分析，然后根据19#楼的结构形式和莲藕梁节点的特点确定了拆分方案，在就方案与生产方和施工方交流讨论后，调整和完善拆分方案。再使用BIM软件根据拆分方案搭建预制构件三维模型，如图2所示。BIM工具既可以直观的展示预制构件外观尺寸，也能提前规避构件安装时钢筋碰撞的问题，同时对复杂节点还能进行施工模拟和可视化交底，是装配式建筑深化设计时必备的技术手段。待构件三维模型建立完成并确认无误后，导出二维CAD图纸交付甲方制定施工方案。

图2 预制构件三维模型

相比日本比较成熟的应用，在深化设计过程中，我们遇到了一些问题。

例如，原始设计图纸无标准化、模数化概念，异型构件很多，对前期的深化设计和后期的构件生产和安装都造成了很多困难，间接的增加项目成本。

日本装配式混凝土结构使用高强度等级混凝土、高强度大直径钢筋，梁、柱中钢筋根数较少、钢筋间距大、节点钢筋不密集、安装方便。国内结构设计习惯选用的混凝士强度等级和钢筋强度等级均不高，选用钢筋直径较小，使用钢筋根数较多，钢筋间距较小，无法完全解决节点钢筋密集的问题。

3.2 莲藕梁构件生产

①莲藕梁构件的生产需要确保足够的精度，预留孔内模和钢筋骨架在固定时，需保证在混凝土振捣时不偏移；②需注意构件详图上关于柱身和梁身的混凝土等级，莲藕梁由梁和柱共同组成，可能会用到两种不同强度等级的混凝土；③莲藕梁制作、堆场、运输等环节都需要较大的空间，需提前制定专项方案，保证各个环节井然有序、安全高效。

3.3 莲藕梁构件安装

莲藕梁构件在安装时包括吊装、支撑、连接等步骤。

在吊装过程中，需使用专用吊具，以保证构件平稳，避免预留钢筋对施工人员造成伤害。吊装到位后，在莲藕梁两侧设置斜支撑，以防止莲藕梁倾倒。

莲藕梁的连接是莲藕梁施工时的一个重难点，连接部位包括柱筋的连接、梁筋的连接。

柱筋的连接分为莲藕梁的连接和柱脚的连接，柱脚的连接方式与现浇节点连接方式相同，使用半灌浆套筒，灌浆方式采用压力注浆的，使用灌浆枪或灌浆泵对套筒进行灌浆，套筒的排浆口溢出砂浆即应立即封堵灌浆口和排浆口；莲藕梁连接部位可采用高差流注灌浆方式，在莲藕梁中部设置注浆孔，通过漏斗进行灌浆施工，可在灌浆的同时振动从贯通口伸出的主筋，直至灌浆完成梁筋的接连方式采用全灌浆套筒连接：将两端钢筋接头伸入套筒内，使用高强度、无收缩砂浆注入。