装配式混凝土框架梁柱节点连接方法研究

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装配式混凝土框架梁柱节点连接方法研究

周 航1，裘卫明2，汪清磊2，张 芳1

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（1.绍兴文理学院󰀃土木工程学院，浙江󰀃绍兴，312000；2.浙江中清大建筑产业化有限公司，浙江󰀃绍兴󰀃312000）摘 要：装配式建筑是目前国内外均较为盛行的一种新兴建筑形式，连接节点作为装配式建筑的薄弱环节逐渐成为研究的热点。鉴于此，文章以装配式建筑的梁柱节点为例，对预应力拼接节点、后浇整体式连接节点、螺栓连接节点和焊接节点的施工工艺进行了详细研究，并对比分析了各自的优缺点，以期为装配式混凝土框架梁柱现场施工提供借鉴。关键词：装配式建筑；混凝土框架；梁柱节点；连接方法中图分类号：TU37󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃1 引言

装配式建筑具有工期短、节能减耗、降低环境污染等诸多优点，目前已经成为许多发达国家最重要的建筑形式。我国自20世纪就对装配式建筑施工技术进行研究，目前已形成了装配式体系。进入21世纪，国家高度重视建筑行业的绿色发展，装配式建筑的优势逐步显现[1]。为了明确装配式建筑的定义，我国于2017年引进装配率的概念对装配式建筑进行等价划分，同时一些省市也结合各地装配式建筑的发展状况相继出台了地方装配式的评价标准。目前，装配式建筑存在整体性较差的缺点，尤其是连接节点，其是整个装配式建筑的薄弱环节，在荷载或者地震的作用下就会发生结构的倒塌或者损坏，这也是装配式建筑区分于现浇式建筑的重要一点[2]。

2 梁柱连接节点

装配式结构的连接节点可以大致分为预应力拼接节点、后浇整体式连接节点、螺栓连接节点和焊接节点。2.1 预应力拼接节点

预应力拼接节点是将预应力筋从混凝土梁柱的预留孔洞中穿出，然后张拉预应力筋，并且将其锚固在预制梁和柱的侧边，最后在预留孔洞中灌入砂浆的方式将预制梁柱连接在一起的方式。这种连接节点通常具有较好的自恢复能力，因此在工程实际中常常和其他连接方式结合使用。柳炳康等[3]研究了后张法预应力拼接节点对地震反应和延性的影响，其结果表明该连接节点有较好的抗震性能。

2.2 后浇整体式连接节点

后浇整体式连接是梁柱安装到位后，将预制梁柱中的钢筋连接，然用混凝土在梁柱连接处整浇一条混凝土带的连接方式。虽然后浇整体式连接节点强度较好，但是因为施工工序复杂，并且需要时间养护，工作效率低，所以这种连接方式的发展受到制约。其连接方式如图1所示。

范力[4]在实验中分别对采用现浇连接节点、后浇整体式连接节点和螺栓连接节点的框架结构进行拟静力实验，对比三种连接方式的性能。结果表明，与普通现浇连接节点相比，后浇整体式节点的耗能能力较低，但却高于螺栓连接节点；同时连接强度、变形能力与现浇节

基金项目：绍兴文理学院研究生重点建设课程（YK20181003）；绍兴文理学院研究生科研课题（绍学院研〔2018〕35号）作者简介：周航（1994—），男，硕士，研究方向：建筑与土木工程。

󰀃󰀃文章编号：2096-27（2019）24-0021-02

图1 后浇整体式梁柱连接节点形式

点相似，但是优于螺栓连接节点。王建[5]探究两个套筒浆锚连接柱和现浇普通箍筋柱在周期性荷载作用下，对框架结构的抗震性能和承载力的影响。实验结果表明，在承载力和延性方面，套筒浆锚连接柱与现浇普通箍筋柱相似。

2.3 焊接连接节点

焊接连接是通过焊接预埋在构件内的连接件以达到连接目的。焊接盖板的梁柱连接节点的连接方式如图2所示[6]。首先在预制梁和悬臂梁的底部预埋钢板，然后装配时将预制悬臂梁柱和预制梁吊装到预定位置，用盖板与两侧的预埋钢板焊接。焊接连接方式可以在短时间内获得较大的强度，所以在装配式建筑施工中得到了广泛的应用。

图2 焊接连接节点

田晔环[6]用两根不同焊接节点的混凝土简支梁与现浇混凝土简支梁做对比。实验结果表明，与现浇连接节点极限承载力相比，钢板对焊连接节点的承载能力较高，而盖板焊接连接节点的承载能力较低；两种焊接节点简支梁产生的裂缝宽度与现浇混凝土简支梁相差不大，但是挠度却要大于现浇混凝土梁。2.4 螺栓连接节点

螺栓连接是在预制梁和柱中预埋钢板和螺栓孔，然后用螺栓将梁柱连接的方式，通过这种方式让装配式框架快速达到一定的强度。螺栓连接具有适应性强、受环

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| 研究成果 | Research Findings

境影响较小、施工方便快捷等优点，所以被广泛应用。在现在的装配式梁柱连接节点的研究中，螺栓连接是许多学者研究的重点，因此各种螺栓连接形式层出不穷。

程蓓等[7]用螺栓连接预制梁柱中预埋的型钢，在试样上逐步增加荷载，然后与现浇混凝土节点进行对比，分析两种连接节点的性能。实验结果表明，装配式节点的变形能力不如现浇混凝土节点，但是在耗能能力方面，装配式节点与现浇连接节点相似。李进等[8]指出螺栓连接的框架的破坏主要集中在塑性铰部位，抗震能力和承载能力与现浇框架相似，但是当螺栓连接的框架采用高强箍筋时，装配式柱承载力甚至会比现浇柱更高，因此在实际的工程中可以用装配式的连接方式代替现浇的连接。

3 连接节点对比分析

预应力拼接节点和后浇整体式节点的连接强度较高，可以明显地提高装配式框架的变形能力和延性，但是这两种连接节点的施工工序复杂，并且需要时间养护，影响工作效率，同时预应力拼接节点的耗能能力也要优于现浇节点。而后浇整体式连接节点的连接强度和延性与现浇节点类似，并且具有良好的抗震性能，但是在构件发生破坏后，刚度会迅速下降，耗能能力也不如现浇节点。

焊接连接节点和螺栓连接节点的整体较差，在短时间内可以达到较高的强度，缩减工期。焊接连接节点的极限抗压强度低于现浇节点，耗能能力较差，但是它的延性却由于现浇节点。螺栓连接节点施工方便，适应性较好，因此在装配式建筑中被广泛应用，但是螺栓连接节点的延性不如现浇节点。在预制过程中螺栓连接对预留栓孔的位置要求精确，因此需要良好的施工工艺。

不同连接节点的优缺点对比如表1所示。

4 结束语

（1）目前常用的几种连接方式中，预应力拼装节点和后浇整体式节点施工复杂，远没有装配式节点便捷，而焊接节点的施工受到周围环境和天气等因素的影响，因此螺栓连接方式更适合装配式建筑，但是螺栓连接的变形能力和延性不如现浇节点是目前需要解决的问题。

（2）从目前的学者研究的方向来看，装配式混凝土梁柱连接节点的研究较多，缺乏对板墙连接方式的研

2019年第24期

表1 不同连接节点的优缺点

节点类型

优点

缺点

强度与现浇节点相似；

预应力拼接节点变形能力和延性较好；

施工工序复杂、效率较低

耗能能力较强后浇整体式节点

强度、延性和变性能能刚度下降较快；耗能能力较差；

力较好施工工序复杂，工作效率较低变形能力和延性优于现整体性较差；极限抗压强度低焊接连接节点

浇节点于现浇节点；施工受场地和天

气的影响较大强度与现浇节点相似；螺栓连接节点

施工方便、快捷，适应

整体性较差；节点的延性不如

性较好

现浇节点

究，所以应深入对板墙连接方式进行研究。

（3）从装配式的多种连接方式来看，都有各自的优缺点，所以应该采用多种连接方式相结合的方式，扬长避短，发挥连接方式的优势。

参考文献：

[1]孙艳丽,刘娟,夏宝晖,等.预制装配式建筑物化阶段碳排放

评价研究[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2018,34(5): 881-888.[2]周德恒,李爱群,贾洪,等.预制钢筋混凝土框架结构抗震

性能研究进展(Ⅰ)—节点性能研究[J].工业建筑,2014, 44(6):95-100+121.[3]柳炳康,宋满荣,黄慎江,等.三层预压装配式预应力混凝

土框架抗震性能试验研究[J].建筑结构学报,2011,32(9): 99-106.[4]范力.装配式预制混凝土框架结构抗震性能研究[D].上海:

同济大学,2007.[5]王建.套筒浆锚连接钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[D].

西安:西安建筑科技大学,2013.[6]田晔环.梁段干式连接节点受力性能研究[D].哈尔滨:东

北林业大学,2017.[7]程蓓,苗小燕,徐建伟,等.一种新型装配式混凝土框架结

构连接节点试验研究[J].工业建筑,2015,45(12):94-98+ 199.[8]李进,陈鹏,魏威,等.钢板箍螺栓连接高强复合螺旋箍装

配整体式柱抗震性能试验[J].工业建筑,2014,44(7):7-10.