装配式框架结构湿式连接节点设计与构造

装配式框架结构湿式连接节点设计与构造

宁柳明

广西城乡规划设计院广西南宁530022

摘要：详述PC预制混凝土装配式框架结构湿式连接关键节点，着重对预制框架柱之间，预制梁柱之间，以及叠合板与预制梁之间的湿式连接节点的设计与构造进行论述，并提出建议与展望。

关键词：装配式框架；湿式连接；构造

0引言

预制装配式混凝土结构以其节能、环保、节省模板、构件质量易于控制、施工周期短、节约人工、受气候条件影响小等优势，在先进国家应用甚广。近几年，在建筑工艺迅速提升及国家发展战略的需要，建筑工业化道路重新崛起。其中装配式框架结构在住宅建筑、公共建筑及工业建筑领域都有较为广泛的应用。在汲取国外先进经验和国内一大批科研院所的科研成果之下，解决了装配式框架结构构件连接节点的若干问题，为结构发挥整体竖向承载和抗震性能的发挥提供保障。

混凝土装配式结构节点的连接方式，以干式连接和湿式连接区分。干式节点连接的优势在于安装方便快捷，而缺点在于延性变形能力差距不小，难以发挥抗震能力；湿式连接具备整体性的优势，构件钢筋通过节点现浇得到更好的连接与锚固，这种连接方式类似于现浇结构。因此，湿式连接是目前我国广泛采用的节点方式。

1上下层预制柱的连接

1.1预制柱的上下层之间施工缝水平抗剪计算

世界各国对PC柱底水平缝的计算方法的研究各不相同。国内规范在借鉴先进地区的经验之下，结合充分的试验研究成果，JGJ1-2014提出了预制柱接缝受剪承载力公式[1]：

当预制柱受压时：

由公式可知，为了免去PC柱受拉时接缝承载力下降，对整体抗剪承载力产生影响，应尽量避免PC柱受拉的情况。因为对于PC柱的接缝受剪承载力的来源，主要有以下几方面：接缝粘结力，键槽或粗糙面抗剪，轴向压力产生的摩擦力，梁纵筋的销栓抗剪或摩擦抗剪，其中后两者在接缝受剪承载力中占主要作用。当PC柱受拉时，由于钢筋受拉，钢筋的销栓能力降低，实际销栓受剪承载力需要折减，而且因为轴向压力不足以产生的摩擦力，抗剪能力就受到影响。

1.2预制柱接缝处的主要构造措施

1)设置粗糙面

结合面的粗糙有利于提高接缝受剪承载力，因此，规范JGJ1-2014要求后浇节点区混凝土上表面应设置粗糙面。粗糙面的设置方法可采用喷涂缓凝剂使混凝土露石，凿毛或拉毛等。

2)柱纵筋要求

为了满足接缝抗剪承载力，柱纵筋不宜过小，JGJ1-2014规定纵筋直径≥20mm且应在节点后浇区域拉通。钢筋的连接采用套筒灌浆连接时，应设置箍筋加密区。且加密区长度不小于连接长度与500mm之和。

3)柱底键槽

键槽是水平缝抗剪的来源之一，键槽应被应均匀布置于PC柱底，槽深≥30mm，边缘斜面角宜≤30。。

4)柱低接缝处理

采取浆料填满的方法，宜以20mm厚度浆料将接缝填充。

预制柱接缝构造如图1所示：

2预制梁柱的连接

2.1预制叠合梁梁端竖向接缝处抗剪计算

预制叠合梁端部与后浇的节点混凝土联结面,是结构抗剪的一个重要环节。JGJ1-2014中，对端部连接面的抗剪主要取抗剪槽的抗剪承载力、穿过联结面的钢筋销栓、后浇层混凝土的抗剪承载力。偏于安全的考量，忽略砼的自然黏连效果，同时考量地震作用，将其抗剪承载力适当的减小。中科院对其进行了足尺试验和有限元分析[2]。在参照欧美、日本的科研成果及我国的部分研究成果的基础上，JGJ1-2014给出了梁端竖向接缝的受剪承载力设计值计算公式：

持久设计状况：

2.2叠合梁主要构造措施

1)叠合梁截面要求

预制叠合框梁后浇层厚≥150mm，叠合次梁后浇层厚≥120mm，以满足预制叠合梁板实现良好的整体性能；也可采取凹口深≥50预制梁的形式。

2)叠合梁箍筋要求

预制叠合梁的箍筋采取组合箍，即开口箍+箍筋帽的形式，有利于安装梁的面筋。鉴于目前组合箍的研究尚不够完善，当抗震等级为一级或二级时，预制叠合梁端不建议采用。

3)对预制梁柱节点钢筋的锚固要求

PC梁柱节点主要有中节点（中间层如图2）、端节点（中间层如图3）、中间节点（顶层）、端节点（顶层）。总体要求梁下部钢筋锚固在后浇节点区内，也可伸至节点区外后浇段锚固，其锚固长度满足《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的相关要求，当常规直锚不够时，可选择采取机械锚固形式或者弯折锚固形式。PC叠合梁面筋应拉通穿过节点后浇区域。

为满足楼板整体性和水平力地传递，需要保证板端节点的构造，纵向受力钢筋在板端伸入支座，并应符合线脚楼板下部纵筋的构造要求。

叠合板支座处，预制板纵向受力底筋应伸入支座梁或柱的后浇层锚固，锚固长度取5倍纵筋直径和伸过支座的较大值（图4）；

对单向板长边板底筋的锚固方式，也可选择在节点后浇区域配附加筋的形式，附加筋截面不宜小于同向分布钢筋面积，间距不宜大于600mm，在支座和板的后浇层中锚固长度均不应小于15d（图5）。

4预制楼梯连接节点构造

楼梯作为平时竖向交通的主要通道以及地震发生时的逃生通道，在建筑结构中占有举足轻重的作用。楼梯与主体结构的连接形式及其可靠性，直接影响到结构相关构件与整体抗震性能。吴韬[3]等人对预制楼梯的整体式和分离式连接方案进行了对比分析，结果表明：采用分离式连接可消除斜撑效应对整体结构的抗震的不利影响，结构底部剪力与总倾覆力矩都有所下降，与梯段相连的柱剪力减小。按现行图集15G306-1，梯段上端采用固定铰端连接（图6），梯段下方采用滑动铰端连接（图7）。

5结论与展望

以湿式连接节点将预制构件连接而成的装配式框架结构，在性能上可与现浇框架结构相同。通过对装配式框架结构中的上下层预制柱节点、预制梁柱节点、叠合板与预制梁节点以及预制楼梯节点的归纳，对节点后浇区域钢筋的连接与锚固形式的介绍，归纳了目前国内对于装配式框架结构节点的湿式连接做法。有别于欧洲较常采用的干式连接，湿式连接的结构整体性更好，能更好地实现强节点弱构件的结构抗震性能目标。最近两年全国各省已纷纷出台政策措施，大力推广装配式建筑结构。北京、上海、广东、江苏、浙江等沿海发达省份，已率先投入装配式框架结构的办公楼、住宅、公建等建设，其他省市正在陆续跟进。随着城市化进程的深入，市场经济的发展，建筑工业化的道路成为趋势，给行业内的从业者带来新的机遇与挑战。

参考文献

[1]孙哲,胡翔,薛伟辰.预制混凝土柱接缝的施工要点与受剪承载力计算[J].结构施工,2015(05)

[2]王俊.混凝土叠合梁梁端结合面受剪性能研究[D].北京:中国建筑科学研究院,2015

[3]吴韬,蒋敏,刘洋,蒋亚琼,谢汝强.分离式预制楼梯应用于装配式框架的抗震性能分析[J].结构结构,2014(07)