装配式结构预制主次梁现浇节点设计研究

李鹏

（广州越秀城开房地产开发有限公司）

1 研究背景

装配式混凝土建筑是指混凝土构件由预制构件厂浇筑生产，养护至达到构件设计强度后运送至施工现场，吊装后通过特定的连接方式将预制混凝土构件连接为整体的建筑[1]。相比于传统混凝土建筑，装配式建筑现场湿作业大幅减少，具有绿色、环保、施工效率高、施工工期短等特点[2]。在我国人口老龄化，人口红利减少的当下，装配式建筑非常适合我国建筑行业的发展。因此，各地区相继发布了政策文件大力推动装配式发展，同时建筑行业也发布了装配式相关的规范和图集[3-4]，指导装配式混凝土建筑生产。

随着装配率的提高，预制梁大量应用于装配式混凝土建筑中。预制梁的应用必然需要考虑到预制主次梁节点的连接问题，因此，装配式的规范和图集对预制主次梁现浇节点的连接提出了几种方案。本文对规范和图集的几种预制主次梁现浇节点的连接方式进行探讨，评价每种方式的优劣性。

2 预制主次梁现浇节点连接方式的分类

节点连接方式是装配式混凝土结构设计、生产与施工的关键问题。在实际工程中，预制主次梁的连接技术和方式有许多种，对于主次梁节点现浇锚固连接的做法，现行指导规范及图集为了满足结构构造要求，主要采用主梁预留现浇槽口和次梁预留现浇段两种方式，这两种做法均可满足结构安全性要求。其中，次梁预留现浇段可根据钢筋的锚固形式分为直线搭接、梁用灌浆套筒连接等机械锚固连接两类。采用主梁预留现浇槽口和次梁预留现浇段两种连接方式的主次梁节点整体性好，其承载能力和抗震能力基本等同于现浇混凝土结构[5]。

3 现行规范主次梁现浇节点连接方式

3.1 主梁预留现浇槽口连接

主梁预留现浇槽口连接主要是指在预制主梁与预制次梁的连接处，在预制主梁预留一个槽口，用于在施工中对预制次梁的底筋进行锚固，然后现浇混凝土进行主次梁连接的方式，节点三维模型如图1 所示。

图1 主梁预留现浇槽口连接节点三维模型图

主梁预留现浇槽口连接主次梁节点做法的优点：

⑴施工时所需的模板较少；

⑵次梁底筋的锚固符合规范要求的形式和长度；

⑶次梁连接整体性较好，无需考虑次梁直剪或斜剪破坏。

主梁预留现浇槽口连接主次梁节点做法的缺点：

⑴预制主梁预留槽口会削弱主梁跨中的整体性，跨中往往是主梁应力最大的位置，此处也是次梁向主梁传递受力的区域，因此在生产、吊装、施工期间需要考虑对主梁进行加强处理等措施，在设计期间需要考虑主梁新旧混凝土结合面出现在集中力较大的位置，对此区域进行结构补强；

⑵当预制主梁宽度受限时，对预制次梁的出筋锚固也非常不便；

⑶对于预制主梁受扭时如需配置抗扭腰筋的情况下，需保持主梁预留槽口断面处腰筋的连续性，因此除了在主梁预留机械套筒连接外，还需进行机械连接，不利于装配式施工的进行。

3.2 次梁预留现浇段连接

次梁预留现浇段连接主要是指为确保预制主梁截面的完整性，将现浇段预留在次梁端部，在预制主次梁连接节点处，在预制主梁上预留机械连接套筒，吊装前将钢筋拧入套筒，预制次梁设计时也预留底筋，施工吊装完成后对两者进行锚固连接，完成钢筋连接后对现浇段的箍筋和构造腰筋进行绑扎，绑扎完成后将节点区浇筑成整体。根据次梁底筋的连接方式，主要分为钢筋直线搭接和灌浆套筒连接两类。

3.2.1 次梁预留现浇段连接- 钢筋直线搭接做法

钢筋直线搭接做法主要指的是在预制主次梁吊装前，将一小段预制主梁搭接钢筋拧入预制主梁预埋的钢筋机械连接套筒，将钢筋与主梁连接牢固后，将预制主次梁吊装至预定位置，然后将预制次梁预留底筋与预制主梁搭接钢筋进行直线锚固搭接，对现浇区的箍筋和构造腰筋进行绑扎后，将节点区浇筑成整体，节点三维模型如图2 所示。

图2 次梁预现浇段- 钢筋直线搭接现浇节点三维模型图

钢筋直线搭接做法的优点：

⑴相对于预制主梁预留槽口做法，无主梁槽口，预制主梁整体性好，无需考虑设计、生产、吊装、施工工况下对主梁进行加强处理等措施；

⑵钢筋的直线搭接的长度取决于次梁现浇段的长度，但原则上均可满足钢筋搭接的要求。

钢筋直线搭接做法的缺点：

⑴主次梁现浇段长，施工支模和支撑较多，施工效率降低；

⑵主梁搭接钢筋的拧入对现场堆场空间要求较大，如吊装至楼层面进行钢筋机械续接，又对钢筋工和吊装工工序施工进行增加和交叉，如将预制次梁和预制板都吊装完成后再进行钢筋机械续接，其施工安装面几乎无法实现拧入钢筋操作；

⑶现浇段长度较大会导致该次梁箍筋套入较麻烦，同时主次梁节点处也是箍筋加密区，箍筋数量较多；

⑷预制次梁预留现浇段会使次梁端部出现新旧混凝土结合面，此处次梁所受剪力较大，需要在设计时依据预制次梁现浇段的长度增加箍筋。

3.2.2 次梁预留现浇段薄壁预制- 钢筋直线搭接做法

次梁后浇段薄壁预制-钢筋直线搭接做法与单纯的钢筋直线搭接做法的主要区别在于，对于其将后浇区域改为薄壁预制体，厚度≥60mm，节点三维模型如图3所示。

图3 次梁后浇段薄壁预制- 钢筋直线搭接后浇节点三维模型图

次梁后浇段薄壁预制-钢筋直线搭接做法的原理及优缺点基本与上述单纯的钢筋直线搭接做法相同。

优点：

⑴由于后浇段薄壁预制的存在，后浇段无需施工支模，只需对后浇段薄壁进行支撑；

⑵次梁箍筋在预制生产时已存在于次梁内，无需在施工中将箍筋套入，提高了施工效率。

缺点：

⑴无法在构件堆放时或吊装主梁至楼层面前，将预制主梁搭接拧入主梁预埋套筒，只能在预制主次梁吊装完成后再进行钢筋续接拧入，此做法的不便程度较高；

⑵对于预制次梁而言，进行薄壁预制和实体预制的两种方式在同一种构件中实施的生产难度较大，薄壁端部与次梁端部仍需要进行封模处理；

⑶预制次梁的薄壁在生产、运输、吊装、施工期间需要考虑对其进行加强处理等保护措施，防止其突变处开裂破坏。

3.2.3 次梁预留现浇段- 灌浆套筒连接做法

钢筋灌浆套筒连接的做法大体上如钢筋直线搭接的做法，主要区别是预制次梁预留底筋与预制主梁搭接钢筋进行套筒灌浆连接，节点三维模型图如图4 所示。

图4 次梁预留后浇槽口- 灌浆套筒连接后浇节点三维模型图

钢筋灌浆套筒连接做法的优点：

⑴预制次梁后浇段长度减小，可采用组合封模工具，施工支模和支撑减少，施工效率提高；

⑵预制次梁后浇区的箍筋可提前进行预背，简化现浇段的钢筋操作；

⑶预制次梁后浇段长度减小，设计时预制次梁无需增大箍筋加密区长度。

钢筋灌浆套筒连接做法的缺点：

⑴次梁底筋的梁用灌浆套筒和灌浆料的成本较高；

⑵施工工序增加，绑扎固定后灌浆操作不便；

⑶钢筋灌浆套筒在水平方向难以操作，易发生灌浆料无法填满套筒的情况，减弱钢筋连接强度。

4 结束语

⑴主次梁节点采用现浇段的方式，可以使节点整体性好，其承载能力和抗震能力基本等同于现浇混凝土结构。

⑵主梁预留现浇槽口优点在于减少施工时所需的模板，缺点在于弱化主梁的整体性，而次梁预留现浇段连接，虽施工时工序较多，但保证主梁的完整性。

⑶次梁预留现浇段连接可以分为钢筋搭接连接和灌浆套筒连接，其中钢筋搭接由于次梁现浇段较长，施工工序较多；而灌浆套筒连接虽成本较高，但可以减少次梁现浇段长度。