装配式混凝土结构设计关键连接技术研究李大鹏

装配式混凝土结构设计关键连接技术研究李大鹏

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摘要:对于装配式混凝土结构来说,具有生产效率高、施工速度快、节能环保等方面的优点,在近几年受到了建筑工程行业的重视,同时,国家也支持和鼓励装配式混凝土结构向产业化的方向发展。就目前的应用情况来看,主要是将预制构件通过不同的连接方式构成整体,进而提高结构整体的抗风性能、抗偶然荷载性能、抗震性能,以及相关的延性、刚度和承载能力。

关键词:装配式混凝土结构;结构设计;关键连接技术

1我国的装配式混凝土结构现状

对于装配式混凝土结构来说,主要是在多层或低层公共建筑和住宅建筑中应用,其中预制构件的种类较少,但是标准化的程度比较高,遵循“多组合、少构件”的原则,相互之间的连接方式主要是铰接,在框架结构中主要是以节点铰接为主。但是就我国的建筑工程现状来说,由于人口增长与土地资源紧缺之间的矛盾不断加大,一般多是以高层建筑为主。根据JGJ3《高层建筑混凝土结构技术规程》、GB50011《建筑抗震设计规范》等相关建筑规范要求,对于框架结构的应用在一定程度上有所限制。在建筑工程中多是采用框架剪力墙结构和高层剪力墙结构,根据用户取暖、采光等方面的实际需求,在住宅建筑中多是以装配式剪刀墙结构为主。对于剪力墙的结构体系来说,具有较高的抗震性能,相互之间的连接方式主要是通过绑扎钢筋后,浇筑混凝土完成的,也被人们称之为“湿作业连接”,如果是高层框架结构节点的话,一般则是以刚接为主。

2装配式混凝土结构设计中的关键连接技术

目前,对于我国的装配式混凝土结构工程连接技术,最关键的主要是钢筋套筒灌浆连接,并结合机械连接、焊接连接、绑扎搭接、浆锚搭接。在现在的节点设计中需要遵循“弱构件、强接缝”的原则,这样,装配式混凝土结构就会与原先的现浇混凝土结构具有相同的耐久性能、稳定性能和整体性能。

2.1套筒灌浆连接

1970年,美国结构工程师Yee正式提出套筒灌浆连接技术,并在檀香山旅馆建筑中首次使用,其主要是在装配式框架结构中的柱连接。当前,在装配式混凝土结构中套筒灌浆连接是最常见的1种连接方式,该技术的基础主要是灌浆技术,然后在此基础上应用套筒进行约束,这样一来,套筒内侧与灌浆料两者之间就会形成一定的正向应力,在正向应力的带动下,钢筋表面就会形成一定的摩擦力,进而产生和传递出钢筋轴向应力。

《装配式混凝土结构技术规程》中对在工程建筑中套筒灌浆连接的实际应用做出了明确的规定,其主要是在二级和三级抗震等级地层的加强部位以及一级抗震等级剪力墙中使用。在2015年推出并实施的《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ355—2015)中对该技术做出了新的规定,不仅仅明确规定了设计、接头性能、材料等,同时对灌浆料强度范围、检验项目、检验试件、检验条件做出了规定。钢筋套筒多采用球墨铸铁,当钢筋套丝、铸造工艺成型之后,在套筒中扭入所有的丝扣。通过套筒连接钢筋的时候,一般都是采用受力钢筋进行直接连接,而不是采用再搭接连接方式。

2.2浆锚搭接连接

浆锚搭接连接作为1种连接方式,主要指的是钢筋之间存在一定的距离,也被称之为间接连接、间接锚固,其中,包括金属波纹管浆锚搭接连接、螺旋箍筋约束浆锚搭接连接以及其他搭接连接方式。当浆锚搭接连接应用在纵向钢筋连接中的时候,需要对被连接钢筋、灌浆料、构造要求、孔道长度和形状、预留孔成孔工艺等方面进行适用性和力学性能的实验。如果钢筋的直径>20mm的话,一般不适合应用浆锚搭接连接技术,而且在纵向钢筋中如果需要直接承受动力荷载构件的话,则也不能够应用。

2.3焊接连接

在美国的干式连接中,最主要的就是焊接连接方式,但是,对于这种连接方式来说,由于塑性铰的设置并不是十分明显,而且抗震效果也不是很好,在反复的地震荷载作用下,就很容易会出现脆性破坏现象,能量消耗性能较差。但是其能够有效地避免浇筑和养护混凝土,同时有助于缩短工期。另外,通过对焊接工序的合理安排,也能够对焊接的残余应力进行有效减小。

2.4螺栓连接

对于螺栓连接方式来说,便捷、简单、安装快速,但是如果荷载力比较大的话,则很容易会出现整体性的挠度以及开裂等方面的问题,根据螺栓材料的性能,承载力会通过混凝土表面和钢板摩擦的方式进行传力。

2.5现浇连接

在湿作业连接中,现浇连接是最常见的1种方式,将箍筋设置在两个预制墙板之间,并借助箍筋拉力来进行连接,最后进行混凝土浇筑,这种方式还可以应用在叠合梁、叠合板等叠合部件中。另外,现浇连接方法也会在柱节点和预制梁中应用,是需要长时间进行养护,一般是28d左右,会对施工进度产生影响。

2.6接缝防水技术

在装配式外墙体系中,会出现预制外墙板接缝问题,如果没有得到很好的处理,就会对整个装配式建筑质量产生严重的不利影响。对于接缝防水技术来说主要可以分为构造防水和材料防水两种形式。

2.6.1构造防水

构造防水主要是指通过合理的构造形式,将水的通路隔断,最终能够有效地防水。当外墙板受到雨水侵蚀之后,会具有一定的特性,比如会受到压力差、风力作用、毛细管现象以及重力作用等方面的严重影响,对于这些问题来说,可以通过设减压腔、增加企口、加大腔体、设置坡度等形式进行防水。

2.6.2材料防水

材料防水主要指的是通过应用防水材料,在实现对水通路的阻断,或者是增加抗渗透的能力,比如在接缝处应用耐候性密封胶以及发泡聚乙烯塑料棒充当背衬材料等方式。

3结语

就目前的装配式混凝土结构连接的方式来说,由于其不完善的技术体系,还需要进一步的优化和改进,有效地提升相关的标准规范指导。另外,还应该注重对相关技术专业人才的培训和教育,保证施工、生产以及设计的进度和质量。在实际施工中尽可能减少湿作业点,这对施工成本、装配式生产的降低以及施工进度的提升具有重要的意义和作用,能够进一步促进建筑行业的健康发展。

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