装配式建筑 PC构件连接节点优化设计

装配式建筑 PC构件连接节点优化设计

王磊

中铁上海设计院集团有限公司南京设计院 南京市 210000

摘要：PC构件作为预制混凝土构件，在装配式建筑中的运用较多，与现浇混凝土件不同，在批量生产、品控质量、建筑工期等方面具备明显优势。本文主要探讨装配式建筑PC构件连接节点优化设计问题，首先从工程概况方面，简要阐述待建建筑，随后从装配式建筑连接节点特性及PC构件连接节点优化设计进行综合探讨。

关键词：PC构件；节点特性；节点优化

引言：预制混凝土构件可以运用模块组装的方式，应用到建筑建造过程中，可以大幅度缩短工期，但建筑整体性质量除了受预制混凝土本身质量影响外，不同预制混凝土构件之间的连接节点设计、安装、质检同样需要有所重视。本文在优化设计连接节点时，从预制梁柱、主次梁、预制柱竖向连接、预制楼梯、叠合楼板五方面展开具体探究，以期能为PC构件运用提供帮助。

1. 工程概况

本文所概述的装配式建筑工程是教学楼项目，总用地面积84502.26平方米，容积率0.95，项目结构：五层框架结构。设计目标：本项目实施三板比例不低于60%，预制率不低于30%，装配率不低于40%。预制构件类型：叠合梁、叠合楼板、柱、楼梯、内外轻质隔墙。设计要点：重视预制梁柱、主次梁、预制柱竖向连接、预制楼梯、叠合楼板连接节点设计工作。

2. 装配式建筑连接节点特性

装配式建筑强调标准化、模块化生产，可以有效辅助装配式建筑建造工作，连接各个预制构件，对工作人员工作能力及节点设计要求较高，在本次工程中，工程梁、板、柱均有构件需要预制，由于预制构件均为一个个单体，其互相之间连接节点的设计对建筑的整体力学性能就尤为重要，装配式建筑具有整体性的原因是各个离散预制件能在连接节点作用下，相互联动，实现内力传递，各个离散件之间的粘结效果决定着建筑整体稳定性^[1]。

3. PC构件连接节点优化设计

1. 预制梁柱连接节点优化设计

预制梁柱连接节点对构件承重负荷、刚度、抗震性能等存在积极影响，应当重视预制梁柱连接节点设计工作，简要示意图如图一所示。按照内力传递形式差异，可以将预制梁柱连接方式划分直接传力、间接传力和混合传力。从直接传力连接方式来看，主要包括㡳筋锚固、附加筋搭接、锚固及附加筋搭接、有粘结预应力筋压接，㡳筋锚固来看，该种锚固手段需要考虑下部纵筋锚固性能，一般可以将底筋弯折成弯钩，或直接运用锚固端口，锚固质量较好，附加筋搭接是附加筋伸入节点区与预制梁伸出的筋连接，随之浇筑混凝土，应尽量在预制梁上设置U型薄键槽，完成附加筋与梁底筋的连接，锚固及附加筋搭接是运用锚固及附加筋搭接优势，进一步保障节点连接质量，可根据需要综合运用，有粘结预应力筋压接，在预制梁与预制柱难以有效稳固时，可以运用高强度、高抗拉能力的预应力筋辅助预制梁与预制柱连接，随之浇筑混凝土，预应力筋还可以作为预制梁柱粘结的配筋，从间接传力来看，主要包括预制梁搁置绞接、预制梁搁置抗弯连接、预埋钢构件，预制梁搁置绞接是连接搁置短平台钢筋、螺栓与预制梁预留的销栓孔连接，起到固定作用，预制梁搁置抗弯是在预制梁、预制柱相对应处埋设钢构件，随后焊接到一块，达到弯矩传递目的，预埋钢构件是在预制混凝土件中预埋钢构件，在连接节点上运用高强度螺栓达到梁柱连接目的，从混合传力来看，主要包括搁置叠合现浇连接、无粘结预应力压接与普通钢筋受力混合压接，搁置叠合现浇连接是叠加两块预制梁，运用焊接等形式连接成整体，随后在预制梁、预制柱之间的现浇区埋设钢筋后浇筑，无粘结预应力压接与普通钢筋受力混合压接是普通钢筋连接预制梁上下面与预制柱后，再运用无粘结预应力筋，达到传递弯矩荷载目的^[2]。

图一 梁柱连接节点大样图

2. 主次梁连接节点优化设计

主次梁连接简易图如图二所示。主次梁连接节点可以划分为主梁预留后浇槽口、搁置式预制主次梁、牛坦板式等，从主梁预留后浇槽口来看，包括直接预留钢筋、直螺纹套筒、贯通槽口、非贯通槽口，直接预留钢筋可以将次梁预留钢筋锚入主梁，施工工艺简单常用，直螺纹套筒是预留在次梁上的直螺纹套筒锚入主梁，贯通槽口是在主梁两侧有次梁下，后浇槽口等于梁宽，非贯通槽口是在只有一侧是次梁下，后浇槽口小于梁宽，从搁置式预制主次梁来看，该方式为干连接，连接节点可以运用钢牛腿或混凝土牛腿，钢牛腿作为钢构件，相比混凝土构件易于批量生产、便携性、可回收性好，但焊缝检测时间长、易腐蚀、耐久性差，在具体选择牛腿材料时，应当根据实际情况仔细斟酌，从牛坦板式来看，可以在次梁预留坦板，连接预制主次梁，该种方式具有较强的主次梁粘结整体性，但在施工时，应当重视预留牛坦板槽口、灌浆质量、次梁搁置槽口等。

图二 主次梁连接节点大样图

3. 预制柱竖向连接节点优化设计

竖向连接可以简单的分为干连接和湿连接，从干连接来看，主要包括螺栓连接、机械连接、焊接连接、搭接连接，螺栓连接是以高强度螺栓的形式，对预制在梁、柱相互之间的钢构件进行连接，下图三所示，机械连接可以运用钢筋与挤压套筒、直螺纹套筒的粘结力达到竖向连接目的，焊接连接是对钢筋直接进行焊接，达到竖向连接目的，搭接连接是在预制件边缘留置拉结筋，再用箍筋上下衔接，放置竖向筋后浇筑粘结，从湿连接来看，主要包括浆锚连接、套筒灌浆连接等，浆锚连接是预制构件对应的孔道内放置钢筋，套筒灌浆连接是将钢筋放置于套筒，随后浇筑混凝土，便于竖向连接时现浇混凝土能够有效成型

^[3]。

图三 竖向连接节点大样图

4. 预制楼梯连接节点优化设计、

预制楼梯间可以大幅度降低施工难度，如图四所示，但也应当充分重视节点设计工作，增强楼梯混凝土件运作稳定性，保障施工安全、质量。预制楼梯节点设计时，很多地方运用两端预留圆孔，安装时再浇灌混凝土，达到连接预制楼梯的目的，但该种方法抗震性能较弱，对主体结构的负面影响较大，可以改变预留销键孔形状，强化灌浆材料性能，以此增强楼梯件稳定性，一般来说，将销键孔改为哑铃形状，可以诱导锚栓主动变形，抵抗剪切应力，低强度易碎砂浆可以在地震作用下，降低侧移位移量，增强楼梯件抗震性能。

图四 预制楼梯支座节点大样图

5. 叠合楼板连接节点优化设计

叠合楼板是由预制板与现浇混凝土层叠合而来，具有优良的整体性、耐久性、便利性，如图五所示，但在具体运用时，需要优化连接节点，确保预制板与现浇层之间的粘结质量，一般需要重视钢构件焊缝检查、安装楼板支撑、节点连接、混凝土浇筑，焊缝检查是确保钢构件质量、强度、抗拉性能，保障叠合楼板施工过程，安装楼板支撑时，需要根据楼板跨度，选择适宜宽度的工字梁，及适宜强度、适宜分布密度的支撑件，保障叠加楼板施工过程中的安全性、稳定性，在连接叠合楼板与预制梁时，可以运用钢筋，搭接叠加楼板及预制梁留置钢筋，随后浇筑混凝土达到粘结作用，为综合保障粘结强度，在浇筑混凝土时，还需要重视混凝土质量、浇筑质量，除了选择高强度混凝土外，还需要在配置、浇筑时，严格按照施工规程，确保施工质量，优化施工节点粘结效果。

图五 预制叠合板节点大样图

4. 总结

连接节点的设计对建筑的整体力学性能尤为重要，应当重视各个离散预制件的有效联动，确保装配式建筑建造质量及建筑稳定性，在优化分析预制件连接节点时，可以从预制梁柱连接节点、主次梁连接节点、预制柱竖向连接节点、预制楼梯连接节点、叠合楼板连接节点具体展开。

参考文献：

1. 范玉, 徐华, 黄新,等. 新型装配式建筑构件生产及其施工技术的研究与应用[J]. 混凝土与水泥制品, 2015, 000(012):87-89.

2. 肖明. 日本装配式建筑主体结构工业化体系分类[J]. 住宅产业, 2017, 000(005):P.17-19.

3. 宫禄尧, 秦宗凯. 装配式建筑中绿色施工技术的应用[J]. 工程质量, 2018, 036(002):31-35.