预制装配式混凝土构件水平筋连接技术

　　摘 要：大力发展预制装配式混凝土结构，符合我国目前积极倡导的建筑节能减排和住宅产业化的发展要求。在装配式建筑中，预制构件间的钢筋连接是有效连接各种构件、确保结构体整体性能的关键，其质量直接影响建筑物的结构承载力。综合相关资料，综述了国内正在发展并经常使用的预制装配式混凝土构件的钢筋水平连接形式，并对各类连接形式的优势及尚存的问题进行了评价与展望。 　　关键词：预制混凝土构件；水平筋连接；连接形式 　　在装配式建筑中，钢筋连接技术是预制混凝土结构的关键技术之一，可靠的连接是保证结构整体性和抗震能力的关键。国外装配式发展较早，相关技术已相对成熟，国内在近几年通过在这方面做的大量工作，也取得了较多成果。以下是对国内相关水平钢筋连接技术成果的综述。 　　1 钢筋搭接连接 　　钢筋搭接连接是通过钢筋与混凝土之间的粘结力来传递钢筋应力的方式。预制剪力墙构件间的水平连接筋多采用现场附加环形筋搭接，并在环形筋内侧配置竖向钢筋，形成暗柱的形式进行连接，如图1为常用的一型墙体中部竖向现浇带水平筋连接。对高层预制装配式剪力墙结构，楼层内相邻预制剪力墙之间应为现浇边缘构件。预制剪力墙的水平钢筋应与现浇段内水平钢筋搭接连接或焊接连接，其连接构造如图2所示。 　　沈阳建筑大学的赵唯坚等人研究了装配式框架剪力墙结构体系中柱与墙之间的连接方法及受力性能。他们提出了U型筋连接、直型筋连接、连环扣连接和直U型筋连接4种装配式柱-墙连接构造方式，连接方式如图3所示。模拟实验结果表明：在同一轴压比与相同接触属性设置下，4种装配式柱-墙连接方式的承载能力较现浇方式略有降低、变形性能较现浇方式略有提高，破坏形态与现浇方式基本一致。 　　由于钢筋搭接连接是一种比较可靠的连接方式，质量容易保证，仅靠现场检测即可确保质量，且施工非常方便，不需要特殊的技术，因而应用方面也最广泛，至今仍是水平钢筋连接的主要形式。但钢筋搭接连接也相对较为浪费钢筋且传力性能也最差。 　　2 机械连接 　　机械连接技术是通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的压力作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。装配式结构中，框架梁接头与框架梁柱节点处，水平钢筋宜采用机械连接。目前我国钢筋机械连接市场主要有：滚轧直螺纹连接、镦粗直螺纹连接、套筒冷挤压连接、灌浆套筒连接。如图4为目前我国钢筋机械连接主要形式。 　　其中，套筒灌浆连接可视为一种钢筋机械连接，但与直螺纹等接头的工作机理有所不同。套筒灌浆连接技术是将连接钢筋插入带有凹凸槽的高强套筒内，然后注入高强灌浆料，硬化后将钢筋和套筒牢固结合在一起形成整体，通过套筒内侧的凹凸槽和变形钢筋的凹凸纹之间的灌浆料来传力。国内外已有很多种套筒灌浆接头，且形式多种多样，但按套筒的形式，总体上可分为全套筒灌浆接头和半套筒灌浆接头两大类，水平钢筋的连接主要使用全套筒灌浆连接。全套筒灌浆接头的两端均采用灌浆方式连接钢筋（如图5所示），其适用性广，是目前使用最广泛的一类套筒灌浆接头形式。预制梁的横向受力钢筋同截面连接点处，通常采用全灌浆接头，连接构造如图6所示。 　　灌浆套筒连接时的注意事项：必须确保套筒内结合用钢筋具有足够的锚固长度；确保套筒内填充的灌浆料的抗压强度大于质量管理上要求的强度，还要保证灌浆料的灌注质量；将接合用钢筋的中心错位和倾斜控制在不影响接头部位性能的范围之内。 　　对于灌浆套筒连接技术，不仅仅只有科研单位在进行研究，同时国内的相关企业单位也在进行相关产品的研发，如北京建茂建筑设备有限公司，并且其产品在北京市公安局半步桥、沈阳万科春河里等项目中有实际的工程应用。 　　钢筋机械连接技术的优点众多，如质量稳定可靠、操作简单、适用范围广、施工速度快等。作为建设部科技成果重要推广项目之一，其在施工过程中得到越来越广发的应用。随着施工过程中对钢筋机械连接技术的不断总结与发展，钢筋的机械连接方式也在不断的更新完善，从最先设备笨重、效率低的钢套管冷压机械连接，到钢筋锥螺纹机械连接技术，再到近年推出的钢筋直螺纹机械连接技术。这其中又以等强度剥肋滚轧直螺纹连接技术最先进，它因其加工方便、连接质量好、节约成本等优点得到业内的普遍认可。 　　3 焊接连接 　　焊接连接是受力钢筋之间通过熔融金属直接传力，可在允许留接头的范围内任何位置施焊（若具备焊接条件）。预制装配式混凝土结构中，钢筋的焊接连接是不可避免的，主要是对框架梁等水平结构构件。如当预制剪力墙之间采用现浇连梁时，现浇连梁内的钢筋与预制墙片伸出的钢筋连接，其连接构造如图7所示。 　　但影响钢筋焊接质量的因素很多，在进行质量管理时很难确认这种方法的可靠性，很大程度上依赖实际施工时的焊接技术人员的技术水平和认真程度。 　　日本对装配式构件焊接的管理相当严格，要求施工人员必须是通过JIS及WES规定的技术人员。国内采用焊接连接时，应深入研究钢筋焊接质量的检测技术、设备和方法，还应进一步研究大直径钢筋的焊接技术。 　　4 展望 　　本文针对预制装配式混凝土构件钢筋水平连接问题，对国内已存在的连接形式进行了总结。虽然经过国内的大力倡导及大量科研机构、企事业单位的不断参与，装配式机构的发展已取得了大量成果，但仍处于起步阶段，大多都是对框架梁柱节点的连接情况进行研究，对外墙与主体，板与梁柱的连接方面研究不足。与此同时，目前国内的钢筋连接方式主要集中在“湿连接”，灌浆料或混凝土需要一定时间达到规定强度后才能进行下一步工序，影响施工速度。“干连接”方式相比而言施工简单快速且受力可靠，而国内的相关研究及应用相对较少。总之，装配式结构将是一种趋势，然而要更好地发展，仍面临着许多问题需进一步的研究探讨。 　　参考文献 　　[1] 孙长征，高强，赵唯坚，等.预制混凝土构件间钢筋连接技术的发展与应用[J].中国建筑金属结构，2013（11）. 　　[2] 赵唯坚，佟佳鑫，袁慎明，等.装配式框架剪力墙结构柱-墙连接方式[J].沈阳建筑大学学报，2015，31（3）. 　　[3] 黄小坤，田春雨.预制装配式混凝土结构研究[J].住宅产业，2013. 　　[4] 刘子金.我国高强钢筋机械连接发展现状及展望[J].建筑机械化，2013（05）. 　　[5] 张顺海.插入式预留孔灌浆钢筋锚固搭接实验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009. 　　[6] 韩超，郑毅敏，赵勇.钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用进展[J].施工技术，2013，42（21）. 　　[7] 秦珩，钱冠龙.钢筋套筒灌浆连接施工质量控制措施[J].施工技术，2013，42（14）. 　　[8] 朱邦范.社团法人预制建筑协会.预制建筑总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2012. 　　[9] 李维晶.钢筋直螺纹机械连接施工技术[J].城市建筑，2014（04）. 　　作者简介：司晓波（1989- ），男，汉族，河北邢台人，在读硕士研究生，沈阳建筑大学建筑与土木工程专业（结构工程），研究方向：装配式框架剪力墙结构。