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装配式建筑结构节点连接方式及施工技术改进研究

王刚
  
教育视野媒体号
2023年72期
枣庄市锦泰置业有限公司 山东枣庄 277000

摘要: 装配式建筑是一种具有节能、高效、可持续和可再配置特点的新型建筑结构,其节点连接技术对于确保建筑结构的稳定和安全至关重要。通过研讨改进装配式建筑结构节点连接技术,以提高装配式建筑的可靠性和经济性。首先对目前常用的装配式建筑节点连接技术和问题进行分析,其次,提出了一些改进的节点连接技术,并探讨采用新型连接件和新工艺来增强性能,其与传统连接技术进行比较分析,既提高了节点连接的稳固性和抗震能力,又增强了装配式建筑结构的整体性、节约成本,对于进一步探索装配式建筑的发展具有重要的理论和实践意义。

关键词: 装配式建筑; 连接技术; 改进

1.装配式建筑

装配式建筑是由工厂生产的预制构件在施工现场通过可靠的连接方式装配而成的建筑。 目前,常见的装配式结构体系主要有: 装配式框架结构、装配式剪力墙结构、装配式框架-现浇核心筒结构、装配式部分框支剪力墙结构等。

2. 节点连接概述

2.1 干连接

2.1.1 螺栓连接

螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种方式。 Technical council of Fip 报告中提出螺栓连接是传递轴力、弯矩与剪力的连接形式,可用于连接梁柱。 螺栓连接的优势在于实际施工中操作简便,但对预制构件的精度、作业人员的技术能力要求更高,以避免装配时产生连接误差从而影响建筑整体受力性能。 其最大的缺点就是后期的维护、维修成本较高而且较为困难。

2.1.2 焊接连接

焊接连接是采用焊接工艺将预制构件连接在一起的方式,其优势在于施工方便、快捷、节约成本,在钢结构中应用普遍。 PILLAI S U[5]等对足尺预制的焊接和现浇混凝土的梁-柱节点进行了对比试验,结果表明,预制试件的焊接位置是薄弱部位,易发生脆性破坏,抗震性能不理想,故提高焊接部位强度是使用焊接技术连接预制构件的前提。 增加钢筋焊接长度、在节点区进行塑性铰设置,有利于提高节点抗剪性能,但同时也对作业人员有更高的焊接技术要求。

2.1.3 牛腿连接

牛腿连接是一种利用连接点的高承载力,通过牛腿腹板、上下翼缘向周围连接构件传力,从而保证装配式结构整体良好受力性能的连接形式,一般分为三种连接方式。 1)明牛腿连接:实际工程中将连接点暴露在建筑物外部进行连接,操作简单方便,承载力较好,但影响整体美观;2)暗牛腿连接:连接部分占据空间小,承载力良好,不影响整体美观,但对施工工艺要求较高;3)型钢暗牛腿连接:连接处采用混凝土包裹,仅使小面积牛腿暴露在外,一定程度上提高了承载力,最宜采用。

2.1.4 钢筋机械连接

钢筋机械连接是一种借助钢筋端面良好的承压作用,使其与套筒等连接构件进行机械咬合从而实现钢筋连接的方式,可通过连接件传递轴向拉、压力,具有接头强度高、刚度大、无需湿作业、简便快捷的优点。

2.2 湿连接

2.2.1 灌浆套筒连接

灌浆套筒连接是指将两根钢筋从中空型套筒两端直接插入内部,无需搭接,继而通过从灌浆孔注入的灌浆料将两根钢筋有效连接。 锚固钢筋与膨胀的灌浆料产生摩擦力,套筒连接件与外部混凝土也产生较强的粘结力,因此灌浆套筒连接能够有效传递钢筋应力。 灌浆套筒按接头的形式又可以分为全灌浆套筒和半灌浆套筒,其中全灌浆套筒连接施工方便,允许出现施工偏差,在实际工程中应用更为广泛。长期以来,研究人员对灌浆套筒技术做了大量试验,证明了此技术的高效性、可靠性,灌浆套筒连接技术也已经相当成熟,是装配式建筑施工现场钢筋连接的首选方式。

2.2.2 浆锚搭接

浆锚搭接的基本原理是在搭接区将钢筋分开并保持一段距离,同时分别与混凝土锚固,最后通过混凝土实现钢筋应力的传递,一般有两种连接形式。1)插入式预留孔灌浆钢筋连接:在预制构件上预留内壁粗糙的孔洞(注入灌浆料后增强其与周围混凝土粘结强度)并留有灌浆孔和排气孔,将连接构件预埋钢筋插入孔洞,注入灌浆料,完成钢筋连接;2)金属波纹管浆锚搭接连接:在预制构件中预埋金属波纹管,将连接件预埋钢筋插入金属波纹管中,最后注入灌浆料完成连接。浆锚搭接的连接方式要满足现行规范的要求,连接钢筋搭接长度取锚固长度乘以修正系数后的值,对于受拉构件或者钢筋直径大于 20 mm 且直接受动力荷载构件的纵向钢筋不宜采用此连接方式。

3. 改进研究及新型连接件设计

3.1锁扣连接技术

锁扣连接是装配式建筑结构节点连接的一种新型方式,锁扣作为连接器是由两个半圆形金属环组成,用螺栓在连接节点端部将锁扣固定,锁扣连接的承载力强、刚度大,更加稳固和安全。锁扣连接适用于模块化建筑和临时结构等,且可以方便地拆卸和重装,适用于需要频繁改变或移动的建筑物。锁扣连接采用了先拼装后组装的施工顺序,通过提高拼装准确度和安装速度,提高施工效率。

3.2钢板加固技术

通过在装配式建筑结构节点处加固钢板,可以提高节点连接的强度和稳定性,避免组件的松动滑移和位移现象。钢板加固构件连接部位是一种常用的结构加固方法,施工时在原有结构的节点位置增加钢板来提高节点的强度和刚度。钢板加固节点连接首先根据结构的受力情况对需要加固的位置进行定位。在加固节点位置前先清理表面,确保表面没有积灰、氧化物等杂物,以保证加固材料的黏结性。将预制钢板安装在节点位置。可以通过螺栓连接或焊接等方式固定钢板,使钢板与结构间刚性连接,实际操作过程中其材料用量较多,施工难度较大。通常会在连接部位进行必要的补强措施,如增加焊缝、加固带等,以增强节点的整体强度。在进行钢板加固节点连接时,需要根据具体情况选择合适的钢板材料和加固方式,同时要保证加固后的节点能够满足结构的刚度和强度要求,通过施工质量检查验收。

3.3预应力螺栓连接技术

预应力螺栓可提高装配式建筑结构节点连接的强度和可靠性,防止螺栓连接断裂、松动。预应力法主要是利用高强度螺栓的弹性变形,通过预先施加一定的拉伸力来实现连接。预应力螺栓紧固时,需要被拉伸至预应力状态,保持一定的时间和强度,这样在使用过程中,由于受力均匀能够减少螺栓的松动和变形,保证连接的可靠性和安全性。摩擦法是通过螺栓的螺纹和连接件之间的摩擦力来实现连接。在使用中,螺栓和连接件之间的摩擦力会使螺栓得到一定的预加载力,从而保证连接的稳定性和安全性。此外,摩擦法还需要注意紧固力的大小,过大或过小都会影响连接效果。需要注意的是,高强度螺栓连接过程中需要按照相关规范和要求操作,避免出现操作不当或材料质量问题等因素导致连接效果不理想。

3.4机械连接技术

改进在传统机械连接基础上选择高强度的机械连接材料,如高强度钢材或合金材料等元件,能够提高装配式建筑结构节点的承载能力和抗震性能。增加连接面积、增加机械连接件的数量,提高连接的可靠性和稳定性,通过增加螺栓或铆钉的数量、增大连接板的尺寸等方式来实现。优化节点的设计和连接结构,例如,采用双重螺栓连接、增加连接件的有效长度或者采用钢板联接等方法。同时,使用专用连接件如钢梁连接钉、钢筋套筒连接件等,考虑在节点连接处引入预应力设计,通过预应力的作用,可以增加机械连接节点的紧密度和强度。在节点处预留加固筋的位置,使得连接更牢固。

参考文献:

[1] 李慧娴,张佩,张宇.装配式建筑节点湿连接方式研究综述[J].科技风,2019(2).

[2] 郭文强.装配式建筑物构建连接方式简析[J].价值工程,2018(8).

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