装配式预应力混凝土框架节点形式及施工方法研究

沙庆杰 张新礼 李磊 李晓辉

中建七局安装工程有限公司

1 引言

目前，随着我国建筑行业的快速发展，装配式预应力混凝土框架结构已经成为整个建筑工业化生产当中的重要结构形式。预制装配式结构所具备的优点很多，包含整体施工周期缩短、建设施工速度快、劳动生产效率高、现场施工作业量少、并且对于噪声干扰现象也有所降低。更加重要的是，预应力技术具有良好的装配手段，结构会因为预应力筋的回弹效果产生良好的自我恢复能力，使得残余缩小，与传统的浇筑混凝土结构比较，装配式预应力混凝土框架结构拥有绿色环保、节能减排的重要价值作用。在装配式预应力混凝土框架结构广泛应用下，国家对于建筑质量的把控也更加严谨，在装配式预应力混凝土框架节点所拥有抗震性能的基础上，对其抗震性能的等级、强度和施工方法也提出了更高的标准。

2 装配式预应力混凝土框架节点形式的不同分类

2.1 混合拼装节点

其实混合拼装节点就是采用预应力筋和普通钢筋进行混合搭配。在此混合搭配下，能够呈现出工程结构施工所具备的节点形式。在有关数据的调查和分析中能够了解到，混合拼装节点在实际工程应用中，是以普通钢筋所承受的外来冲击力而展开强力的吸收与消耗功能，在此环节以后，预应力筋与梁柱的结合面就会引发摩擦效果，梁端一方形成抗剪力，并以此消除突发地震时产生的破坏性影响。面对整体的稳定效果而言，混合拼装节点无疑具有分优异的表现能力，其本身具备的消耗能力和传统的浇筑混凝土节点形式其实大致相同，在预应力筋的参与下，会使得整体的抗震性能更具优势。混合拼装节点也比较适合当前建筑行业对于建筑抗震性能的等级需求。

2.2 直接拼装节点

在装配式预应力混凝土框架中直接拼装节点可以说是最为常见的一种节点形式。以直接拼装节点的本质分析，直接拼装节点能够和不同预制件按照正常顺序展开拼装连接，并且在拼装后施行加固处理。在相关的调查与研究数据中了解到，直接拼装节点所具备的优势在于本身存在的稳定性能。而且需要格外重视的是，直接拼装节点虽然本身有着极为优越的自我恢复功能，不过其耗能能力相对薄弱，如果发生地震情况，在地震过程中，直接拼装节点并没有一个良好的消耗应力能力，这就意味着建筑整体会产生大幅度的摆动现象，其摆动时间会不断加长。这也表明建筑的内部物体也会受到外来冲击，并且程度不一。所以说，直接拼装节点在绝大多数的中小型建筑当中不能有效应用，一旦强制应用，极为容易引起建筑坍塌情况的发生。

2.3 装配式墙体构造节点

所谓装配式墙体构造节点在其主要的内部结构上，会有效结合阻尼器，在联合预制结构进行相连的拼装工序，当拼装工序整体结束之后，随即进行节点的加固处理，此环节会通过阻尼器引发摩擦力，最终实现对建筑物的抗震效果。此节点形式在自我恢复能力上呈现效果一般，不过其耗能能力十分优秀，在建筑地震状况下，能够在较短的时间内实现对于地震能量的消耗，针对残余变形量而言也不会产生较大的变动与数量增长，需要注重的是整体结构必须要保持完整性，这样就能够一直延续建筑物的稳定效果。

3 装配式预应力混凝土框架的总体施工方法

3.1 施工前准备工序

在施工前的准备阶段，务必要做好三项工序，这三项工序分别为场地处理、桩基施工、连接件配制，针对准备前阶段的这三项工序的施工方法详细如下。

3.1.1 场地处理工序

无论在哪一种装配式预应力混凝土框架节点形式的施工环节中，场地都会对整体建筑的质量造成不可预估的影响。所以，务必要在施工前对施工现场的场地进行治理。首先，要按照工程规模设计，并规划出施工现场所占据的用地范围，并随即根据施工范围内的场地进行勘察与整理，勘察的内容包括施工现场的地质情况，而整理的内容则是对范围内的施工地面存在的不平整地方进行整平。如果此项工序没有及时进行，会导致建筑物产生倾斜、倒塌的情况。因此，必须及时有效地对场地展开处理，清理杂物并整平地面。

3.1.2 桩基施工工序

在此工序中，应有效参照设计图纸标准的场地放线结果，结合装配式预应力混凝土框架的基层节点实现拼装标准。首先，要在现场场地的地基处设计好桩基施工的基本工序。例如；柱与柱之间连接时，必须在场地地基上预先做好对于钢筋的定位规划，在定位规划完成之后，将预制件按照预设套筒的顺序进行细致安装。在整体安装环节中，锚固钢筋定位必须要在总体形态及钢筋位置距离方面，实现和预制距离相同的效果，如果距离不同，后续工程步骤将无法进行下去。

3.1.3 连接件配置工序

连接件作为一个保障预制件稳定运行的重要构件，其功能价值不言而喻。因此，务必要慎重思考整体建筑应该具备怎样的稳定等级。在装配式预应力混凝土基本形成以后，必须选择连接件展开标准固定，所以势必要在采取正式施工之前，进行相匹配的连接件配置工作。

一般常见的连接件涵盖锚固钢筋定位、螺栓等部件。而对于螺栓来说，一定要满足其数量上对于节点的标准。简而言之，就是要竭尽所能的挑选高强度螺栓，也要在长度及横截面直径上满足整体工程设计所需的标准，完成这一系列的配置工序以后，仍需要做好相应的连接管理工作，避免连接件后续的工程施工中引发生锈等情况。

3.2 施工进行

施工前的准备工序完成之后，就会正式进入到施工阶段。在此环节中，要根据由下至上的顺序展开节点的拼装工作，一定要先安装基层预制件，紧随其后安装基层上一层的预制件，经由此顺序不断排列所有预制件的安装流程。

面对安装完成的工程结构体系来说，需要应用连接件采取加固处理，整个环节一定要侧重连接件的应用标准。比如；针对螺栓而言，需要保障螺栓安装位置与工程实际图纸当中的设计位置一致。与此同时，螺栓扭矩的安装一定要合理，严格避免出现松动或者是扭矩距离过大的状况发生。一旦此类现象发生，就会导致整体工程的质量产生影响，在此影响下，预制件也极有可能产生微量变形的情况。在长期微量变形的影响下就会导致预制件外围破损。

另外，以实际角度而言，螺栓连接件的应用在一定程度上会遇到有关安装孔质量的情况。面对这样的问题，需要在预制件生产环节中做好相应的准备工作，也就是说，需要以切削的方法形成钻孔，并要参照预制件所叠加的数量有效控制钻孔质量与孔的大小与直径。在这里我们可以举一个例子，如果说叠层数量低于5的时候，其直径则不能高过3.0mm，但叠层数量超过5时，这就表示其直径最大范围不能超过6.00mm，在完成预制件叠加数量的控制后，必须进行详细的检测，只要是检测到钻孔存在过多的毛边或者是杂物灰尘的情况，就必须重新对钻孔进行制作和处理。

3.3 完成施工

当装配式预应力混凝土框架施工之后，需要对施工现场进行详细的检查，并在一定时间内检测装配式应力混凝土架结构施工的质量，运用先进的设备仪器检测其抗震性能，并对预制连接处经反复检查，一旦发现问题，立刻进行整改和替换。

4 装配式预应力混凝土框架结构的新型节点抗震性能

装配式预应力混凝土框架之所以能被广泛地应用在各类建筑工程中，绿色环保是主要的原因之一，而这其中更为重要的就是装配式预应力混凝土结构所具备的抗震效果。针对当前的发展趋势，对于装配式预应力混凝土框架结构的抗震性能与施工方法也提出了更高的标准。大多数的装配式结构耗能不足，而且其配件或者是阻尼器的结构也潜藏着耗能性能不佳的情况，这也为施工工序造成了极为不便的影响，其空间占用比例上也严重影响着工程的效果。因此，我们提出了一种全新的装配式预应力混凝土框架节点形式，目的就是为了能够有效提高装配式预应力混凝土框架结构的抗震性能，便于以后建筑工程的施工与应用。

4.1 节点施工形式

在新型的节点中，缺口梁、带暗牛腿柱的工厂预制，角钢与钢板应用相应的标准规格。螺栓所应用的是高强度螺栓，所有的构建在配制完成之后，可在施工现场进行组装，此连接装置主要以角钢和钢板为主要的耗能部件，并通过预埋螺栓加固形式在梁上、柱上进行固定。角钢则是应用等边或者是不等边的角钢，在梁的上部以预埋螺栓和带暗牛腿柱相连的配制方法，让预埋螺栓和缺口梁能够相连。而钢板则应用厚度较厚的钢板即可，其位置处于梁的下方，以预埋锚栓和梁暗牛腿相互连接。

梁的端部、柱节点周围和角钢、钢板的部分位置接触，并在接触的位置设置预埋，加强钢板，保障其构件混凝土不会产生部分压碎的现象，这样能够便于高强度螺栓的有效连接。

其预埋加强钢板的焊接、抗剪栓钉能够将构件之间进行性能上的固定。在梁端可以预埋模板、螺旋固定、喇叭管等一系列的操作，而预应力筋的位置则处于梁截面的中间位置，可以应用无黏连或者是长久黏连的方式按照所需标准进行一束或者是一束以上的设计。节点中的运用力筋不仅能够维持装配节点应有的性能作用，而且也能够以部分无黏连或者是通常无黏连的方式在整个建筑受力环节中拥有良好的受力状态，状态维持弹性效果，所以自身的回弹能够为节点带来更好的自我恢复能力。

4.2 节点的抗震性能

应用有限的元件Opensees，对新型装配式预应力混合梁柱节点进行低周往复荷载，并形成位移滞回曲线，如果滞回曲线表现出旗形，滞回环很饱满，就说明此节点的耗能能力很强，并且抗震性能效果俱佳。需要注意的是，因为其无法模拟接缝处砂浆与混凝土压碎的真实情况，以至于模拟的残余量会缩小，这也表明此节点具有较强的自我恢复能力。

5 结束语

综上所述，我国作为一个建筑大国，在各类建筑施工技术的应用下，其质量、抗震效果、绿色环保显然成为当前建筑工业化发展的核心，装配式预应力混凝土框架结构显然已经成为我国建筑行业施工应用的主流趋势。因此，为了能够全面保障装配式预应力混凝土框架结构的工程质量，需要按照实际情况选择相适应的节点形式，在现有发展趋势下，要对装配式预应力混凝土框架结构的抗震性能予以分析，提高装配式预应力混凝土框架节点的性能，有效保障施工质量安全。