装配式剪力墙连接方式分析

高兵郑奕

（吉林建筑大学土木工程学院，吉林 长春 130000）

0 引言

预制剪力墙结构是指在工厂中提前预制好，再到施工现场进行装配的一种剪力墙结构。与传统的现浇混凝土剪力墙比较，预制剪力墙能更好地适应绿色建筑的需要。在装配式剪力墙结构的安装过程中，最关键的环节就是节点连接，常用的节点连接技术有多种，有湿式连接与干式连接，各有优劣。本文将对装配式剪力墙的连接方式进行总结对比分析，以供工程人员选择时参考。

1 装配式剪力墙的连接方式

节点的连接是预制装配式剪力墙结构安装难点，节点的连接形式有湿式连接与干式连接。湿式连接一般是指混凝土与钢筋结合而成的连接，如浆锚连接、灌浆套筒连接等；干式连接有螺栓连接、机械连接、后张预应力连接等连接方式，其形式主要是通过构件内预埋钢筋进行机械连接。

2 湿式连接主要方式及控制要点

2.1 灌浆套筒连接

在装配式剪力墙施工中，灌浆套筒连接是一种常见的连接方式。其连接原理是将金属套管预先埋设于预组装剪力墙结构的预应力混凝土中，再将钢筋嵌入到钢管内，接着对套管内进行水泥注浆，以实现连接。注浆料以混凝土为主，辅料为细骨料、外加剂等，经调配均匀搅拌而成。上、下套管的预埋件都需在工厂内进行，先将上部的钢筋和下部的套管预先埋入。再将上部钢筋和下部套管间填入微膨胀的构造砂浆，即可完成连接工作。由于套管的影响，水泥注浆材料的胀缩效应会被约束，使其与套管的内壁处产生一对反作用力，从而达到受力的钢筋和钢管的应力转移。对连接节点注浆填充后，还能确保墙体受力更加合理。

马军卫[3]等人对两层两跨灌浆套筒连接全装配式框－剪结构进行了低周反复加载试验。试验结果表明，灌浆套筒连接全装配式框－剪结构试件与全现浇试件的破坏模式基本相同，且具有良好的耗能能力和较好的刚度特性。Li[4]等进行了T形预制混凝土剪力墙低周循环试验研究，并将其与同等大小的现浇混凝土剪力墙进行比较。研究发现，有一些预制混凝土剪力墙的承载能力同现浇试件差不多，而且其延性、刚度、耗能性能均较好。经过合理的设计，其抗震性能与现浇构件相当。Wu[5]等人将其与现浇剪力墙进行比较，探讨了套筒灌浆连接下预制短肢剪力墙的抗震性能，分析发现，二者在极限承载力上类似，但在耗能能力以及延性上，预制短肢剪力墙比现浇剪力墙稍逊。钢筋屈服后，套筒内部的结合强度下降。钱稼茹[6-7]等对钢筋套筒灌浆连接进行了较为全面的研究，并从拟静力和拟动力试验证明，装配式剪力墙采用套筒灌浆连接在地震作用下可以达到强墙肢弱梁的设计要求，破坏形式与现浇剪力墙构件基本相同。

2.2 浆锚连接

浆锚连接也称为“非直接搭接”，其技术原理就是先通过剪力结构把钢筋拉力传至灌浆的位置，然后将其传递到周围的混凝土中，以此方式形成结构的承载力。在安装过程中，通常采用插入式预留孔灌浆钢筋搭接，通过螺旋箍筋来强化结构的约束。具体做法是：在预制件制作过程中，在底部留一个不平的孔洞，安装过程中把预留的钢筋插入孔洞，最后将灌浆料注入孔洞中完成连接。在钻孔的位置布置螺旋箍筋，可以极大地改善钢筋连接处的接合强度。但是，由于该节点可以很好地实现纵向加强，并在一定程度上分配了钢筋的受力，因此必须加强其中部的结构以防止被破坏。必须在一定的强度下适当地保持其结构的受力，以防止当钢筋屈服时受到的外部力量对其造成的损伤。因此，需要在螺杆箍内将预制的钢筋与套管同时安装，在混凝土凝固之前将其取出。另外，有些情况不适宜采用水泥锚固技术，对于采用纵筋、或直径大于20mm的钢筋，不能采用这种技术。

姜洪斌等[8-9]对插入式预留孔灌浆钢筋搭接的预制混凝土构件进行了钢筋锚固试验和搭接试验，试验得出插入式预留孔灌浆钢筋锚固长度取规范规定基本锚固的0.8即可满足锚固要求；当配置螺旋箍筋时，纵筋搭接长度可以取基本锚固长度即可满足设计要求。陈云钢等[10]对2个竖向钢筋浆锚搭接的装配式剪力墙以及1个现浇剪力墙进行低周反复荷载试验，从中可以看出装配式剪力墙和现浇剪力墙的破坏形式基本差不多，它们的骨架曲线、耗能性能也很相近，但与现浇剪力墙初期刚度相比，装配式剪力墙初期刚度有所降低。钱稼茹[11]等人对套筒浆锚连接混凝土剪力墙和现浇混凝土剪力墙进行了抗震性能的比较，研究发现，套筒浆锚连接能够有效传递钢筋应力，但是采用套筒浆锚搭接的构件，其承载力和变形能力均比竖向分布钢筋不连接的试件好。

3 干式连接主要方式及控制要点

3.1 螺栓连接

装配式剪力墙螺栓连接是将上部预应力混凝土剪力墙构件留有孔洞，下部预制剪力墙构件采用螺纹钢筋或者螺纹杆，然后在连接时，下部的预埋构件穿过上部的预留孔洞，并通过螺母固定在一起，再将混凝土浇注在预留的孔内，将两块预制板组合在一起。预制剪力墙构件是用螺栓连接而成的，在施工过程中，很少有采用现浇混凝土的工作，从而提高了工程的效率。尽管螺栓连接具有施工效率高、连接结构简单、使用方便等优点，是一种比较理想的连接形式；但是，螺栓连接对安装精度的要求很高，而且在多次荷载作用下，螺栓连接处很可能会出现松动，所以必须采用其它方法才能保证接头的可靠性。因螺栓连接具有操作简单的优势，故这种连接方式将会成为装配式剪力墙连接的主要研究方向之一。

薛伟辰[12]等人对预制混凝土剪力墙竖向螺栓连接的抗震性能进行研究。研究表明，装配式剪力墙用螺栓连接的时候和现场浇筑的剪力墙的承载能力基本没有区别，但其总体延性会相对优秀一些。程蓓[13]等人对两种不同类型的螺栓钢板接缝连接节点的低周反复试验，对比研究发现，用螺栓钢板连接的装配式剪力墙，其变形能力和耗能能力都相当不错。且在接缝钢板上没有加劲肋的比接缝钢板上有加劲肋的，会使接缝处钢板延性较好和裂缝破坏形式较轻。孙建[14]等人对工字形剪力墙在高强螺栓连接下的抗震性能做了研究。研究后发现，剪力墙的峰值荷载受到螺栓的直径影响。

3.2 机械连接

机械连接是一种比较传统的预制装配式剪力墙结构连接方式。所谓机械连接，就是利用机器将钢筋进行咬合连接，其优点在于更加的灵活，可以将各种结构部件之间进行相互结合，实现整个构件的钢筋受力传递。在工程实践中，为了保证连接的质量，应严格按规范的工艺程序操作。在现有的机械连接技术的基础上，还发展出了更为成熟的锥形螺纹接头、套筒挤压接头等技术，这些技术不仅能够确保预制装配式剪力墙的抗震能力，同时还具有很大的应用范围。

3.3 后张预应力连接

后张预应力连接一般是指通过施加竖向预应力来增加水平接缝处的压力，以提高接合面的摩擦抗剪强度的连接方式，一般分成后张无粘结预应力连接和后张有粘结预应力连接两类。前者是将预应力钢筋导管在预制构件上进行分段预埋，并在墙段中放置适当的构造筋，使其在实际组装中不需要用钢筋连接，安装完毕后，将预制好的墙体分段采用预应力筋进行拼缝。该种方法具有施工操作简单、地震破坏小等特点，但其耗能低、耐火性差。后一种方法是在预制墙体中预留孔道，然后在实际工程中灌注水泥，再用张拉设备对预应力钢筋进行拉伸，用锚具将其固定到构件的端部；该方法具有可靠性高、安全性高等特点，但施工工艺复杂，造价昂贵。

4 结束语

装配式建筑符合建筑行业绿色发展的趋势，在建筑行业建设中其应用会越来越广泛和深入。针对装配式剪力墙施工中节点连接的重难点问题，进行了深入研究分析，综述了浆锚连接、灌浆套筒连接、螺栓连接、机械连接、后张预应力连接等不同的连接方式的连接效果、影响因素以及优缺点，根据实际情况选择适合的连接方式，对保证工程质量相当重要的。