装配式建筑节点连接技术分析

来源:建筑界编辑:黄子俊发布时间:2020-01-14 16:10:40

[摘要] 装配式建筑因其工期短污染少成本低等优点获得了建筑市场的青睐,不过,装配式建筑也有其局限性,如直接影响结构安全的节点问题。本文分析研究不同种类装配式建筑的节点连接技术。

  摘要:装配式建筑就是用提前制备好的构件在施工现场进行装配而形成的建筑。装配式建筑因其工期短、成本低、绿色环保、制作方便等一系列优点已经越来越被消费者所认可和接受。尽管装配式建筑优点很多但依然存在着制约其发展的因素,如节点问题。节点的连接直接影响着建筑结构的安全稳定,本文阐述各种节点的种类、处理方法以及发展方向。

  关键词:装配式建筑;框架节点;连接方式;难点分析;展望

  1 装配式建筑发展形式

  近年来从中央到地方都在大力发展装配式建筑,尤以中共中央国务院发表文件以后,出台了很多政策来扶持装配式建筑的发展。力争用10年时间使装配式建筑能够在新建建筑里占到30%。这将意味着我国的装配式建筑已经走向规模化、产业化的新阶段。随着2016年住房和城乡建设部党组书记陈政高在上海召开的全国装配式建筑会议的召开也在预示着装配式建筑的高潮即将到来。

  2 装配式建筑连接方式的分类

  因施工方法的不同,装配式建筑的节点连接有以下几种,即湿连接和干连接。湿连接的梁柱构件制作是提前在厂区完成的,接着送往现场再进行一系列组装的。湿连接是先在梁柱节点上浇筑混凝土,完成后再做整体式结构的浇筑。目前湿连接的运用方法较干连接相比有很多,比如说浆锚连接,普通后浇整体式连接,普通现浇连接,灌浆拼装等多种连接方式。目前市场上的干连接种类就固有的那么几种,如套筒连接,预应力压接,牛腿连接,焊接连接和螺栓连接。干连接的优势仅在于施工便捷,且作用效果等同于现浇结构。它的整体性和抗震性都不如湿连接好。虽然如此,但湿连接也有它的弊端,即施工不便,难以保证框架节点的质量,不符合环保以及住宅产业化的推动发展。同样干连接虽然问题较多但经过科学家的研究已经明确得出了干连接在装配式混凝土结构中可以有很好的抗震性,相信经过研究,干连接的市场前景一定会优于湿连接。

  3 装配式建筑节点连接研究现状

  西方发达国家在装配式建筑领域里较我国发展早,因此,有许多成功的经验总结。比如西方研究人员在对装配式建筑中的焊接节点和钢筋绑扎节点在性能、损耗等综合比较下发现二者在本质上没有差别,所以完全可以用钢筋绑扎节点来替换焊接节点。

  3.1湿连接节点研究

  想要得出问题的正确结论,就需要对此反复做实验论证。在研究湿连接节点问题也一样,需要经过多年的实验累积。从1995年新西兰科学家开始对整浇装配式混凝土框架节点进行反复试验论证再到1996年新加坡科技建造私人有限公司开始对柱浆锚连接的探讨再到2002年科学家在节点内部连接构件端部钢筋。这些是国外的研究,再看看国内。我国科研人员从1986年就开始研究浆锚连接直到2013年我国科研人员对以往实验进行验证才能得出合理性的论证结果。发现浆锚连接在延展性、稳定性和抗震性能上都不错。

  3.2干连接节点研究

  干连接研究问题国外是从1993年开始,首先选用的是焊接连接方法,研究表明焊接节点无论是在能耗上,刚度、强度上都与现浇节点保持高度一致。2006年土耳其科学家研究发现螺栓连接无论在耗能及刚度强度和抗震性能上都与现浇节点类似,而且更方便施工。国内也有类似研究,具体始于2004年。从研究高强混凝土后浇整体式梁柱节点和全装配式预制混凝土梁柱节点的抗震性研究到2006年开始对各种干式连接节点的构造改进到2008年开始对装配整体式框架和整浇筑的抗震能力比较。研究结果也充分印证了国外的研究内容。


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  4 装配式建筑节点钢筋连接工艺

  4.1钢筋绑扎搭接及其在装配式建筑中的适用性

  钢筋绑扎在建筑构件连接里是一种传统的连接方式。它是在构件搭设吊装完成后所运用的一种连接方式。钢筋绑扎是依靠连接区内的钢筋和预制构件里预先填埋的钢筋之间的联系来产生的一种力从而来进行建筑构造。但是在实际应用过程中钢筋绑扎搭接也存在很多弊端,比如在两个钢筋彼此受力的过程中极可能把后浇筑的混凝土磨碎,使钢筋减少了相应的固定作用。在两条钢筋搭接的过程中,搭接头很容易因劈裂出现滑脱现象,对工程的安全质量问题带来极大的困扰。如果在某一个预制构件上过多的搭接钢筋也会使钢筋强度和粘结性下降。同时也会为之后的混凝土浇筑带来不便,出现振捣质量不合标准的现象。这些问题都影响建筑质量必须加以重视。同样钢筋绑扎搭接技术也为工人施工带来了便利也降低了施工难度。钢筋绑扎搭接一般运用在预制叠合板的连接中,它一般是将预制叠合板中的环状钢筋和箍筋进行钢筋绑扎搭接,在此基础上再进行混凝土的现场浇筑从而完成预制墙的竖向连接。

  4.2钢筋焊接及其在装配式建筑中的适用性

  焊接是一种热处理工艺,主要是利用电流的热效应使钢筋融化从而连接到一起,待到钢筋冷却后就会彼此连接的一种方法。根据焊接的工艺不同又可以将其分为以下几种:电弧焊、气压焊、点焊等。电弧焊顾名思义就是利用电弧从而产生出的高热量将钢筋与焊条连接起来的一种焊接方法。气压焊则是利用乙炔气体的化学性,让乙炔气体在充分燃烧下释放的热量将钢筋结头融化,并在融化处再施加相应的压力从而使钢筋间连接起来的一种方式。点焊则是电弧焊的一个延伸,利用电热量将钢筋与焊条之间进行点对点之间的焊接,定位更精准,也更便捷。无论何种焊接工艺都有它的优势也有它的劣势。

  4.3钢筋机械连接及其在装配式建筑中的适用性

  装配式建筑节点钢筋机械连接在我国还处于新兴产业,但是经过一系列应用实践以及建筑技术人员对此实践的经验总结,已经发展出逐渐适合我国国情的机械连接方法。多方比较来说装配式建筑节点的机械式连接是运用钢筋间套筒来实现力的相互间作用。机械式连接有别于传统搭接和焊接连接的地方在于能极大地解决装配式建筑梁柱连接中大直径钢筋的问题。

现在建筑行业常见的机械式连接主要有以下几种:套筒挤压连接、锥螺纹连接、墩粗直螺纹连接、滚轧直螺纹连接等。根据《中华人民共和国建筑工业行业标准》将钢筋机械连接套分为以下几种规格:16-28号。每一种规格都有允许的误差范围,像16号外径应不小于(25±0.5)mm长度不小于(45±0.5)mm。18号外径不小于(28±0.5)mm,长度不小于(50±0.5)mm。20号的外径不小于(30±0.5)mm,长度不小于(55±0.5)mm。22号的外径不小于(32±0.5)mm,长度不小于(60±0.5)mm。25号的外径不小于(35±0.5)mm,长度不小于(65±0.5)mm。28号的外径不小于(39±0.5)mm,长度不小于(70±0.5)mm。

随着科学的进步,建筑业也在不断发展,随之而来将会有更多的新型机械式连接方法将被研发出来。机械式连接顾名思义就是运用机械力将钢筋整体捏合成一体的一种建筑方式。它的特点在于连接起来的速度快、强度高、质量稳。机械式连接较传统的焊接连接相比它的应用范围更广,而且可以不受天气因素的制约,全天候工作也是没有问题。在检测和修复上也更直观。机械式连接已经成为装配式建筑钢筋连接里不可或缺的一项。从工艺角度分析来看机械式连接又可以分成螺纹连接和套筒挤压连接两种。

接下来介绍螺纹连接和套筒挤压连接的特点和适用性。套筒挤压连接则是物理挤压的方式,先将钢筋用无缝钢管套住并推入到一定的距离,接着在套筒上施加相应的压力通过套筒变形来使预制构件中的钢筋得到稳固,同时也可以得到稳定的连接力度。套筒挤压连接的优势在于无缝钢管粘性强易塑形且承载力大。因为套筒挤压连接基本上是属于什么型号配什么型号所以对钢筋直径、型号选择要求较高。在实际应用上机械式连接上的直螺纹连接也需要将两个钢筋进行接头的对接,所以跟上面提到的一样也存在着一些施工难度。

影响螺纹连接的精度和质量的地方还在于在装配过程中的钢筋移位现象。钢筋移位情况一旦发生势必会影响套筒的安全性进而对施工过程中的安全性能和质量带来影响。而套筒挤压连接则不需要考虑钢筋间的接头问题,它是利用无缝钢管将两个钢筋套住来进行连接的方法,而且无缝钢管与钢筋木材质量较类似,可承受较大的承载力,因此在装配式建筑领域里被广泛应用。机械式连接与焊接连接在某点上又比较类似,机械式连接在竖向的预制构件里因其连接已经形成无法破坏致使在进行现场浇筑时很难对浇筑部位进行有效的振捣,所以钢筋间缝隙曝露时间一长就会出现钢筋生锈现象,对建筑的质量造成比较大的安全隐患。


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  5 装配式建筑钢筋连接质量提升策略

  5.1完善制度促进钢筋安装质量的提升

  装配式建筑构件一般都会选用预制构件,就是提前在工厂里成型的,选这种经过标准化模式的构件可以直接提升装配式建筑的整体质量。预制构件的一旦选择完成接下来就得保证这些预制构件能够融入装配式建筑里。想要使预制构件能够为装配式建筑更好地服务就得重视一系列的装配技术和钢筋连接工艺。照此推论想要使装配式建筑能够实施顺利就得从最基本的细节开始一点一点认真施工,同时也要建立起来完善正规细致的规章制度来保证它的实施。装配式建筑构件,如图1。

  5.2要建立科学合理的钢筋安装质量管理制度并不断加以完善

  对钢筋连接的每个环节都要认真对待并确保施工人员按照制度认真严格执行。比如说在装配式建筑里要进行底板钢筋和顶板钢筋绑扎时,绑扎工作必须在吊装完成后进行。再比如在进行箱梁底钢筋绑扎时必须严格按照图纸要求进行处理,一定要将钢筋的定位卡槽进行焊接固定,认真计算连接处与钢筋之间的距离,这样才能使施工的精准度得以保障。尤其在预制构件上更是要严格按照规章制度实施,因为一旦造成计算失误测量、失误或是出现其他本该避免却因为大意而出现无法避免的问题时,这些都将会给后续的建筑带来极大的困难。有时候施工人员的行为就是需要规章制度才能来约束。不要因为制度不完善而给后续生产建筑带来不利的隐患。钢筋连接如图2。在进行装配式建筑施工时,不能光靠规章制度,还需要有科学合理的设计图纸,施工人员需要严格按照设计图纸来施工。像有些建筑单位会为每一个预制构件进行编号,按照号码进行对接,这样做就可以为施工人员带来很多便利。

  5.3装配式建筑不应忽视连接的细节

  要重视安装的每一个环节,只有将每一环都做好才能提升装配式建筑的整体质量。比如在进行预制构件预埋钢筋这个工作中,最好是提前用粉笔或是其他标注手段把施工位置标出来,接着把箍筋交叉放置做好工作前的准备。在进行预制墙体的钢筋连接工作中,也需要按照设计要求来确保暗柱中的钢筋和预制墙板中伸出的钢筋全都绑扎固定好。在施工过程中工作人员一定要严格按照工艺流程来操作。

  6 结束语

  装配式建筑因其施工周期短、成本低、绿色环保等诸多优点已经在建筑市场占有一席之地。虽说如此由于我国在装配式建筑领域里发展较欧美国家稍晚,技术也没西方国家成熟,在节点连接过程中也存在很多问题,这都需要技术人员日后的逐渐完善。随着我国科技的进步必然会带动多项事业共同发展,住宅产业化也将迅猛发展。建筑技术人员及科研专家一定要从装配式建筑各个方面认真细致的研究,尤其是在连接节点上。分析它的优势和劣势做到取长补短,这样才能推动装配式建筑快速发展,为人类造福。[ID:008752]

  参考文献:

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  作者:丁兆栋 单位:甘肃能源化工职业学院

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