装配式剪力墙节点连接技术

马步真　丁芳军

【摘要】由于装配式建筑具备节省资源、缩短工期、绿色节能等优点，契合当前建筑业发展的需求，因此得到了行业广泛的关注和国家相关政策的支持。在装配式结构体系中，构件的连接方式、受力性能、抗震性能是国内外学者研究的重点方向。本次主要论述了装配式建筑及装配式剪力墙节点连接技术的发展，使用的优缺点及可行性，为后续工程项目使用装配式剪力墙节点连接技术提供参考。

【关键词】装配式;剪力墙;节点连接;抗震性能

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、引言

20世纪50年代以来，我国装配式混凝土建筑得到了大力发展。然而，上世纪70年代的唐山大地震使人们对装配式建筑的抗震性能产生了怀疑，对装配式建筑进行了完全否定。上世纪80年代末，我国装配式混凝土结构的发展陷入低潮，产生这个问题的原因是装配式混凝土结构抗震性能的不确定性制约了该体系发展[1]。

20世纪70年代，日本神户和美国关岛发生的地震中装配式混凝土结构就体现出了大不一样的效果，很多装配式混凝土结构都经受住了高烈度地震的考验。从这一点来看，装配式混凝土结构的整体震后性能证明了它们能够具有优异的抗震性能[2]。装配式剪力墙结构是装配式高层建筑中的主要承重部位，是装配式建筑发展的重要结构体系。图1为装配式混凝土剪力墙结构。

在装配式剪力墙结构中，能确保整个结构系统良好完整性和抗性能的关键就是墙板之间的有效连接，也就是墙板之间的接缝[3]。装配式剪力墙结构的接缝主要是水平接缝、竖向接缝、连系梁接缝、楼板接缝四类。装配式剪力墙的水平接缝是确保轴向压力、弯矩和剪力的有效传递的一种连接方式，进一步使装配式剪力墙成为有效的抗侧向力结构构件[4]。装配式混凝土剪力墙的水平接缝方式目前主要有现浇带连接、后张预应力连接、螺栓连接、套筒灌浆连接等。

近些年的研究已经提出了多种等同现浇的装配式混凝土剪力墙水平连接方法，但装配式剪力墙的连接可靠性与施工便捷性之间仍存在一些矛盾，预制构件吊装对接困难，现浇段难以浇筑密实，套筒灌浆、锚浆搭接等技术要求较高，以及干湿连接方法施工难度大导致力学性能不稳定等一系列问题，使得实际装配式结构的建造质量并不理想[5-6]。

2、装配式建筑发展现状

2.1 国内发展现状

上世纪50年代，我国装配式混凝土建筑开始兴起，通过借鉴国外的一些大型模板建筑方面的技术经验，在1970年之后的10年内得到了快速发展，同时也为我国建筑行业以后的发展积攒了十分宝贵的经验。近些年，装配式建筑在大型模板剪力墙结构的板与板之间的连接处存在一系列的接缝，由于当时预制混凝土的生产工艺落后，接缝连接方式的研究也并不充分，导致存在接缝结构的整体性相比于整体浇筑结构较差。另外，存在这样问题的原因还有接缝处容易产生应力集中现象，结构变形不够连续，而且结构的抗震性能较差，外墙的防水技术落后等，诸如这样一系列问题的出现，使得装配式混凝土结构在民用建筑中的应用逐渐减少，最后进入了一个相对低潮的阶段[7]。近十年来，我国在装配式混凝土建筑方面的研究也渐渐地受到了高度的重视，有关装配式混凝土结构的研究与应用成为了建筑行业关注的重点。

2.2 国外发展现状

国外的装配式建筑相较于国内起步较早。经过长时间研究，于20世纪末期，装配式混凝土结构已普遍应用于工业建筑、水工建筑、民用建筑、桥梁道路等工程结构领域。

3、装配式剪力墙水平接缝研究

3.1 国内研究

吴涛[8]等对国内出现的一种装配式构件钢筋连接技术，即约束浆锚连接法，如图2，进行了工作机理以及技术特点方面的分析研究，他们认为，约束浆锚连接技术虽具有施工简便，节省成本，抗震性能优良的优点，然其还具备承载能力较低，灌浆料消耗量较大等缺点，该项连接技术有待进一步研究。

鲍磊[9-10]等对采用钢板螺栓连接形式的装配式剪力墙结构进行了试验研究，设计了1：1的试验构件进行现场试验，用ABAQUS软件进行等同试验工况模拟，最后将试验与模拟的抗震性能进行对比，得出了该种连接方式的可行性，提出了钢板与混凝土界面接触处理的不足与后续研究期望。图3为钢板螺栓连接剪力墙。

孙建、邱洪兴[11-12]等基于装配式混凝土剪力墙湿接缝连接的缺陷，提出了一种水平干接缝类型，即高强螺栓、连接钢框组合连接形式的预制剪力墙构件，这种方式能有效解决湿接缝产生的缺陷。连接形式见图4。

a）水平接缝试件详图

b）现场试验照片

装配式剪力墙连接方式作为装配式结构的关键技术，目前的研究虽然已经取得很大的进展，但各类连接形式不同程度的存在着造价高、施工工艺复杂等不足之处仍有待改进，且在预制构件产品制作、运输、吊装和装配等过程缺乏成熟的规范体系，限制了其进一步的推广。

3.2 国外研究

TonyHolden[13]等提出了钢筋浆锚连接以及部分预应力装配式剪力墙构件，其中钢筋浆锚剪力墙构件中使用高强灌浆料来填充预留连接缝隙处;对部分应力装配式剪力墙构件的墙体混凝土使用钢纤维混凝土;随后他们进行了抗震试验，结果显示两种剪力墙构件都具有等同整体现浇剪力墙构件的抗震性能。

CanB.[14]等提出了通过螺栓在凹槽中产生的摩擦力来抵抗竖向力的一种新型连接方式，如图5。通过试验研究得出了很好的效果，对较薄的预制预应力混凝土墙板或预制空必墙板与基础的连接有很好的设计参考意义。

SuM.K.[15-16]等基于装配式混凝土剪力墙水平接缝处容易产生水平滑移的设计问题，提出了几种新型水平连接方式，如图6。这种连接方式可以减小水平接缝处产生的水平滑移，提高剪力墙的延性和耗能能力。

SoudkiK.A.[17]等為了深入了解不同连接形式对装配式剪力墙抗震性能的影响，分别对钢筋连接、预应力连接、螺栓连接等多种连接方式下的装配式混凝土剪力墙，进行了低周往复荷载试验研究，结果表明，在软钢与后张预应力钢筋混合的连接中，软钢连接在地震中主要起着耗能的作用，后张预应力钢筋主要起着连接的作用。

WeldonB.D.[18]等将装配式剪力墙墙体间通过预应力钢筋进行连接，钢连梁与预制墙体通过角钢和混凝土中预埋钢板进行螺栓连接，然后通过低周往复荷载试验，对该新型剪力墙结构的抗震性能进行了研究。

结论：

装配式混凝土建筑因节省资源、缩短工期、绿色节能而得到了大力发展，且其整体震后性能证明了它们能够具有优异的抗震性能。在装配式剪力墙结构中，能确保整个结构系统良好完整性和抗性能的关键就是墙板之间的有效连接，也就是墙板之间的接缝，虽然其已取得很大的进展，但各类连接形式不同程度的存在着造价高、施工工艺复杂等不足之处仍有待改进，且在预制构件产品制作、运输、吊装和装配等过程缺乏成熟的规范体系，限制其进一步的推广。

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作者简介：

马步真（1963-），男，正高级工程师，工程硕士。

丁芳军（1983-），男，副高级工程师，学士学位。