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30oo4) 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60 0 m m ，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,20153 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)