李澤中 魏振宇

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 聊城 252000)

1 概述

預(yù)制裝配式建筑，顧名思義就是在加工廠將結(jié)構(gòu)構(gòu)件提前預(yù)制，在施工現(xiàn)場通過機(jī)械連接等方法連接，將單獨(dú)的構(gòu)件拼裝成一個(gè)整體，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的一個(gè)重要方式。在二戰(zhàn)期間，很多建筑物被戰(zhàn)爭破壞，裝配式建筑因?yàn)槭┕に俣瓤?，符合?dāng)時(shí)的社會(huì)現(xiàn)狀，所以在歐美等西方國家快速興起，并于20世紀(jì)末期被普遍應(yīng)用于建筑的各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著十分重要的作用。將裝配式建筑與現(xiàn)澆建筑對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑構(gòu)件因?yàn)橹恍柙陬A(yù)制廠提前制作，施工現(xiàn)場只需要機(jī)械連接，大大減少了施工時(shí)間，加快了資金回籠，同時(shí)也符合綠色發(fā)展的要求。兩種建筑因?yàn)闃?gòu)件連接方法的不同導(dǎo)致了建筑物節(jié)點(diǎn)性能上的差異。一些震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在地震作用下，與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑受損雖然仍較為嚴(yán)重，但是預(yù)制節(jié)點(diǎn)已經(jīng)具備的良好的抗震性能這一點(diǎn)是不能否認(rèn)的。所以，繼續(xù)研究裝配式建筑，尋求更加優(yōu)良的連接方式仍有著重要的意義。

2 裝配式建筑連接節(jié)點(diǎn)

對(duì)裝配式建筑而言節(jié)點(diǎn)連接是重中之重，在中國，按照現(xiàn)行裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范將預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)分成剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)。但是裝配式建筑的連接方式卻沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)施工方式的不同可分為干式連接和濕式連接兩大類，依據(jù)位置的不同可以分為梁—柱連接、墻—墻連接和柱—柱連接等。由此可以看出裝配式建筑連接節(jié)點(diǎn)形式比較多樣。本文主要討論了干式連接技術(shù)。

干式連接，顧名思義就是在預(yù)制廠提前制作需要的構(gòu)件，施工場地?zé)o需濕作業(yè)，僅需機(jī)械連接。這種構(gòu)件內(nèi)有提前設(shè)置的預(yù)埋件，使用機(jī)械連接等方法連接，不需要混凝土澆筑。大部分專家學(xué)者認(rèn)為使用干式連接的裝配式建筑在各個(gè)方面都有希望超過現(xiàn)澆建筑?，F(xiàn)階段，干連接方式具體包括焊接、鋼吊架式、螺栓式、牛腿式等多種。

首先是焊接連接，該連接在作業(yè)期間速度比較快，可縮短工期，并且不會(huì)造成過高的成本損耗。但是焊接連接沒有進(jìn)行塑性鉸的設(shè)置，所以抗震性能并不理想。這種建筑物如果遭遇地震，因?yàn)榭拐鹉芰^差，所以會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重會(huì)引起建筑物垮塌[1]。

其次是鋼吊架連接，這種連接使用的是在工廠提前預(yù)制的柱體構(gòu)件，在施工期間可以對(duì)偏心荷載進(jìn)行控制，能夠減少柱體扭曲問題的發(fā)生，因此技術(shù)應(yīng)用的難度比較小。同時(shí)，這種連接在施工期間消耗的鋼材總量較少，構(gòu)件制作工藝簡便，因?yàn)闃?gòu)件在工廠預(yù)制所以制作精良，施工時(shí)可以節(jié)省大量的人力物力。但是使用該技術(shù)連接梁柱節(jié)點(diǎn)之后構(gòu)件的承載能力降低，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件在后續(xù)的使用中發(fā)生移位、斷裂及松動(dòng)等情況[2]。

再次是螺栓連接，這種連接在實(shí)際使用中只需用螺栓將梁柱連接即可，所以操作簡單方便，但相對(duì)的對(duì)施工人員有較高的要求，要求施工人員具備較強(qiáng)的操作能力，可以把握好連接時(shí)的精度，以免發(fā)生較大的連接誤差或者構(gòu)件受損情況，所以在應(yīng)用該連接之后，建設(shè)單位在后續(xù)的結(jié)構(gòu)維修養(yǎng)護(hù)中成本較高，并且難度較大。

最后是牛腿連接方式，該連接又可以分為三種連接方式。第一種是明牛腿連接，應(yīng)用這種連接方式的建筑整體的美觀性較差，因?yàn)樵谑┕み^程中要將建筑物的外部連接點(diǎn)直接露出并進(jìn)行連接，但是該方式連接以后的建筑物總體承載能力較強(qiáng)，同時(shí)安裝操作非常簡便。第二種是暗牛腿連接方法，這種連接方法有著比較好的承載能力，連接處所占的空間位置也比較少，而且與上一種方法相比，使用該連接的建筑物美觀方面有所改善，但是實(shí)際的承載效果會(huì)受到制作工藝影響，具有不穩(wěn)定性。第三種是型鋼暗牛腿連接法，這種連接方法因?yàn)樾枰没炷翆⒘褐?jié)點(diǎn)的牛腿完全包裹，以此保證連接處不會(huì)有大面積的牛腿暴露，所以承載力也會(huì)相應(yīng)的有所提高，導(dǎo)致第三種連接使用效果較好[3]。

3 干連接節(jié)點(diǎn)案例

某裝配式停車樓結(jié)構(gòu)(如圖1所示)采用了大型雙T板—框架剪力墻的結(jié)構(gòu)體系，預(yù)制率達(dá)90%以上，寬度為103.975 m，長度為132.40 m，地上7層，局部地下1層，建筑高度為24.00 m。結(jié)構(gòu)的主要水平承重構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力雙T板，在雙T板上有80 mm厚現(xiàn)澆混凝土面層。

如圖2所示，案例中需要定位安裝的構(gòu)件分別為:1)水平構(gòu)件，包括樓面梁、倒T梁、雙T板或單T板、樓梯等;2)豎向構(gòu)件，包括墻、柱。

該工程沒有使用濕連接方式，除豎向構(gòu)件柱、剪力墻采用灌漿套筒連接方式以外，其余節(jié)點(diǎn)均使用焊接或螺栓連接的干式連接方式(見圖3)，這極大地減少了現(xiàn)場施工的工作量，提高了工作效率，同時(shí)降低了成本。

工程中涉及干式連接安裝方式的包含了樓板、剪力墻、梁、柱、樓梯等幾乎所有構(gòu)件，雖然預(yù)制構(gòu)件本身的精度很高，能達(dá)到mm級(jí)，但是構(gòu)件之間難免存在安裝誤差，此誤差會(huì)隨著構(gòu)件個(gè)數(shù)的增加逐漸積累，若此誤差值積累過大，將導(dǎo)致裝配式結(jié)構(gòu)的精度優(yōu)勢無法得以充分發(fā)揮，這不僅影響結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致連接處產(chǎn)生安裝應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)甚至影響結(jié)構(gòu)安全。因此，需要對(duì)干式連接結(jié)構(gòu)中的定位安裝提出更高要求。

4 結(jié)論及展望

筆者相信未來建筑行業(yè)的主流是預(yù)制裝配式建筑。雖然裝配式建筑在現(xiàn)階段有一些缺陷，但是與現(xiàn)澆建筑相比仍有著明顯的優(yōu)勢，裝配式建筑有較簡便的施工工藝、能夠縮短施工周期、對(duì)環(huán)境污染較少、構(gòu)件制作簡單精良的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)十分符合現(xiàn)階段工業(yè)化的發(fā)展趨勢。

通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，干式連接節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)如下：1)混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)等不受天氣條件制約，養(yǎng)護(hù)的溫度、濕度等均可控制至最佳；2)二節(jié)點(diǎn)無需現(xiàn)場焊接，直接運(yùn)輸至現(xiàn)場，大大提高了拼裝效率；3)由于采用工廠化生產(chǎn)，使得施工現(xiàn)場的建筑垃圾大量減少，因而更環(huán)保。

通過大量閱讀分析筆者認(rèn)為未來干式連接節(jié)點(diǎn)的主要研究方向仍然是抗震性能的研究，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的受力性能直接決定著建筑物的抗震性能。雖然現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)的整體性較好，但是現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)的一些固有缺點(diǎn)極大限制了其本身的進(jìn)一步發(fā)展。而現(xiàn)有的干式連接節(jié)點(diǎn)在受力性能上基本可以與現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)媲美，同時(shí)干式連接節(jié)點(diǎn)的施工快、節(jié)能環(huán)保、構(gòu)件制作精良等優(yōu)點(diǎn)又進(jìn)一步加快了干式連接的發(fā)展。