装配式混凝土结构节点连接施工质量控制及新工艺探析

(整期优先)网络出版时间:2022-07-13
/ 2

装配式混凝土结构节点连接施工质量控制及新工艺探析

张超

中国有色金属工业第六冶金建设有限公司 河南 郑州 450006

摘要:新时期背景下,随着我国科学技术的不断发展,建筑行业逐渐向着产业化、工业化转型。发展装配式建筑不仅要提高装配式建筑的装配率,还要提高工程项目施工的安全性。所以在项目开展的阶段中,为了能够达到工程建设的质量安全要求,就有必要了解各个装配式节点的连接方式以及连接范围,做好连接方案的部署。本文对装配式混凝土结构节点连接施工质量控制及新工艺进行分析,以供参考。

关键词:装配式结构;节点连接;预应力;质量控制

引言

经济在发展,社会在飞速进步,推进建筑行业整个工作内容的转型已是迫在眉睫、势在必行。20世纪90年代以来,我国的房屋建筑结构施工基本都是采用现浇方式,许多工作和工艺都是工人在施工现场制作和完成,劳动强度大,现场情况复杂,工序交叉多,施工组织麻烦,管理难度高,随着社会变革,劳动力在逐渐减少,节能减排绿色环保要求的越来越高,以劳动密集型和手工作业的劳动密集型为主体的施工现场已受到严峻挑战,建筑产业工业现代化成为社会选择和必然趋势。而在近年来,装配式建筑从发展之初到现在的蓬勃发展,仍然存在许多问题和难题,特别是对装配式混凝土结构体系的节点连接、构件生产、抗震性能与施工关键技术等方面仍需不断研究和创新,以此不断推动装配式建筑的发展和进步。

1装配式建筑中柱节点的连接形式研究现状

装配式建筑中柱节点的连接形式是设计和施工的重点研究对象,结构柱主要是承受建筑物中的荷载和传递荷载,而柱的端部是建筑物结构主要承载点和容易遭到地震破坏的薄弱点。柱端分别有水平方向的梁柱连接节点和垂直方向的柱柱连接节点。目前装配式梁柱节点连接形式主要有干式和湿式两种。湿连接主要有节点现场浇筑法、叠合节点法、一体式浇筑节点法、叠压浆锚式法等。将整体现浇式节点与部分现浇节点在抗震性能上进行分析,发现现浇预制节点的刚度与现浇等同。叠合节点在拟静力作用下延性表现略好于整浇节点,此做法较好地保证了节点的刚度,但是施工繁琐,不利于构件生产工业化。将梁柱连接节点采用插入式方法灌注混凝土,该节点不但有较大的承载力,并且预制构件质量容易保证,与现浇节点的刚度相比较低。虽然采用螺栓连接大大减少了工作量,提高了工作效率,但是钢构件的防腐防火又是一大难题。采用牛腿支撑梁端设计,满足“强柱弱梁”的设计要求,该设计取消了临时支撑,采用的明牛腿提高了梁柱节点安装效率和精度。节点在低周荷载反复作用下刚度退化比现浇节点快,但承载能力却明显比现浇节点高。

2装配式梁柱节点形式

2.1牛腿连接

牛腿连接是梁柱干式连接中采用最多的连接方式,分为明牛腿和暗牛腿。明牛腿节点多用于预制装配式厂房结构中,暗牛腿多用于住宅建筑中。牛腿连接节点施工简便,稳定性好,承载力高,但美观和空间受影响。尤其当剪力较大时,梁高抗剪能力不足,则型钢牛腿能够提高抗剪能力。含有预埋件的暗牛腿采用焊接连接形式承载能力是可靠的。其中,无论是混凝土牛腿还是型钢牛腿的暗牛腿均能满足设计要求。

2.2湿式连接和干湿结合连接

通过对湿式连接和干式连接中不同节点类型的特征描述,分析了不同梁柱节点连接方式的优缺点,湿式连接采用如同现浇的方式连接;采用螺栓连接与湿连接相结合的梁柱节点形式。做法安装简单,刚度大,主要是将钢板预埋在混凝土内部,板材之间采用螺栓连接提高弯矩和剪力的承载能力,最后浇筑混凝土将节点连成一体。该做法已成功运用在广州国际生物岛标准产业单元四期项目。

3装配式建筑新型梁柱连接节点

项目预制柱安装施工流程主要包括:预制柱质量检查与编号确认→弹柱边线→柱子起吊与安装就位→斜撑固定之垂直度调整、校正→脱钩→钢板及钢筋焊接接口→柱头灌浆浇筑。其中事前准备工作有:预制柱安装前,检查柱身质量,先进行高程复核,柱位置弹线;检查所需的设备如预制柱底部钢性垫片、起吊工具、垂直度测定杆、斜撑、铝梯或木梯等;柱垂直度调整、校正工作:预制柱在下落楼面时,保证其垂直度,调整标高符合要求后,采用垫片焊接作为临时连接,依次在柱子四面设置斜撑,同时复核预制柱的标高以及垂直度满足设计要求;柱底膨胀混凝土灌浆施工:柱钢筒灌浆采用高一级强度膨胀水泥基混凝土,具有早强、自密实,强度高的特点,柱套筒灌浆采用高压灌浆机施作,由注浆口(下口)逐渐充填,灌浆时候控制好气压,当排浆口(上口)有混凝土排出即停止灌浆并封口。

4装配式混凝土结构节点施工质量控制

无论是干法连接还是湿法连接,其主材及配套材料的产品规格、技术性能指标应符合施工图设计文件和国家相关强制性标准、规范要求,原材料进场需提供有效的产品质量证明文件、型式检验报告,材料进场后需按检验批进行见证取样送检。钢筋焊接连接、机械连接、套筒灌浆以及浆锚搭接方式都要在正式施工前进行工艺试验,保证连接方式和操作工种的可靠性。套筒灌浆连接在预制剪力墙、预制柱竖向连接、预制梁水平对接以及预制梁柱节点连接中应用较多,也是目前公认能够有效保证节点性能的连接工艺,I级接头抗拉强度大于等于钢筋的抗拉强度标准值,同时可承受高应力和大变形反复拉压。

5一种新型梁柱节点连接施工工艺

目前在建筑产业化政策推动下,预制装配式构件得到大范围应用,其中预制墙板、预制叠合板和预制楼梯应用最多,在预制装配式要求较高的情况下会有预制剪力墙、预制梁柱应用,但建筑高度50米以上的预制装配式框架应用较少,其中一个重要原因是对主要受力构件连接节点质量、抗震设防和耐久性存在顾虑且无成熟可靠的应用范例。该新型端部节点锚固构造方式利用预应力对节点进行了强化,主要集成了预制柱及上部叠和层、预制梁及上部叠和层、T型钢及锚板、预应力筋及预留孔道等结构部件和预留位置,利用预埋在柱内的型钢及锚板作为预应力钢筋锚固端,另一端锚固于预设孔道的梁体内,同时预应力筋在端部型钢锚板垂直方向对向锚固及张拉,在端头方向以锚板为起点两根上下两层呈角度张拉。可在构件预制完成后将端部梁和柱进行预设连接并通过预应力筋初步张拉固定,实现更高程度的构件运输和吊装效率,也可利用传统方式进行分体吊装并在安装到位后进行穿筋和张拉作业。预埋于柱体内的T型钢柱伸出于柱体,上部预留高度在后期进行叠合浇筑并保证钢筋保护层厚度,在梁柱体位置和标高调整到位后进行预应力初步张拉紧固,张拉锚固端矩形区域混凝土先行浇筑,节点外侧的梁体以套筒灌浆或浆锚搭接方式连接于柱体,锚固端矩型混凝土强度到位后进行预应力正式张拉锚固,在叠和部位设置钢筋层并进行整个上部叠和层的混凝土施工。

结束语

促进建筑行业的转型是时代发展的需求,装配式建筑近年来得到了快速发展,但仍然存在基础研究和生产施工技术支撑不足的瓶颈问题。我们要针对装配式混凝土结构构件连接节点设计、施工等关键技术难题,在结构体系、节点连接、信息化生产、构件预制与安装等方面开展系统研究和创新研发,旨在形成具有企业特色并引领国内专业领域的成套应用技术,为新型装配式建筑结构技术体系的应用与推广提供有力支撑。

参考文献

[1]管图林.装配式混凝土结构在公共建筑领域的创新应用[J].城市住宅,2019,26(06):121-123.

[2]吕飞.装配式结构节点半灌浆套筒连接性能试验与分析[D].安徽理工大学,2018.

[3]张浩.冻融循环作用下装配式结构全灌浆套筒连接节点试验研究[D].安徽理工大学,2018.

[4]陈嘉俊,金仁东,徐炳水,卢蒙.预制装配式结构节点抗震性能研究综述[J].建设科技,2017(21):68-70.

[5]叶娟.预制装配式混凝土结构节点连接性能分析[J].科技风,2017(15):155.