裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計

1、裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中，預制柱之間的連接往往關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的抗震性能和框架結(jié)構(gòu)由梁和柱以剛接或皎接的形式相連而成，梁、柱單元相對于墻單元，更加易于模數(shù)化、標準化和定型化，有利于采用統(tǒng)一性的模具在工廠進行流水化制造；同時裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)空間布置更加靈活，構(gòu)件連接形式多樣，有利于在現(xiàn)場進行機械化高效率的吊裝?？梢哉f，裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)在建筑工業(yè)化進程中，具有得大獨厚的推廣應用優(yōu)勢，廣泛應用于學校、醫(yī)院、辦公寫字樓等公共建筑和民用住宅建筑中。由于我國結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的特點和習慣，目前大范圍推廣建造的裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)主要是采用疊合現(xiàn)澆方式進行連接的裝配式整體式混凝土框架，主要構(gòu)件有預制梁、預制

2、柱、預制外掛墻板、預制內(nèi)墻隔板、預制樓板、預制陽臺板、預制空調(diào)板、預制樓梯等。裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)樓板與裝配式整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)一樣采用預制混凝土疊合板，預制陽臺板、預制空調(diào)板、預制樓梯等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也與裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中相應的構(gòu)件相似。相對于裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式更加規(guī)則，連接形式卻更加多樣化。結(jié)構(gòu)性節(jié)點裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)性節(jié)點主要有柱-柱連接、梁-柱連接、主-次梁連接節(jié)點。1、柱-柱連接結(jié)構(gòu)抗倒塌能力，是框架結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的最后一道防線，及其重要。預制柱之間的連接常采用灌漿套筒連接的方式實現(xiàn)，灌漿套筒預埋與上部預制柱的底部(見圖

3、 1 (a),下部預制柱的鋼筋伸出樓板現(xiàn)澆層之上，預留長度保證鋼筋在灌漿套筒內(nèi)的錨固長度加上預制柱下拼縫的寬度?，F(xiàn)場安裝時，通過“定位鋼板”等裝置固定下部伸出鋼筋，使得下部伸出鋼筋與上部預制柱的套筒位置一一對應，如圖1( b)所示。待樓層現(xiàn)澆混凝土澆筑、養(yǎng)護完畢后，吊裝上部預制柱，下部鋼筋伸入上部預制柱的灌漿套筒內(nèi)，預制柱經(jīng)過臨時調(diào)整和固定后，進行灌漿作業(yè)。預制柱可以制作成方柱或圓柱等多種形式，采用灌漿套筒的柱柱連接均可以實現(xiàn)較好的連接效果，如圖1 (c)和(d)所示。由于灌漿套筒直徑大于相應規(guī)格的鋼筋直徑，為了保證混凝土保護層的厚度，預制柱的縱向鋼筋相對于普通混凝土柱往往略向柱截面中間靠近，

4、使得有效截面高度略小于同規(guī)格的普通混凝土柱，在預制柱計算和設(shè)計時，需要額外注意。柱腳的灌漿套筒預埋區(qū)域形成了 “剛域”，該處實際截面承載力強于上部非“剛域”部位，在地震荷載下，容易導致“剛域”上部混凝土壓碎破壞，故在灌漿套筒上部不高于 50mm 的范圍內(nèi)必須要設(shè)置一道鋼筋，提高此處混凝土的橫向約束能力，加強此處的結(jié)構(gòu)性能。(a)套筒預埋于柱腳(b)下部錨固鋼筋定位鋼板固定(c)方柱套筒連接(d)圓柱套筒連接圖1裝配整體式混凝土框架預制柱連接示例2、梁-柱連接在裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)體系中，預制梁-柱連接節(jié)點對結(jié)構(gòu)性能如承載能力、結(jié)構(gòu)剛度、抗震性能等往往起到?jīng)Q定性的作用，同時深遠影響著預制混凝土框

5、架 結(jié)構(gòu)的施工可行性和建造方式，故而裝配式混凝土框架的結(jié)構(gòu)形式往往決定于預制梁-柱連接節(jié)點的形式。預制梁-柱連接的形式多種多樣，目前我國普遍常用的連接主要是節(jié)點區(qū)現(xiàn)澆的“濕”連接形式。根據(jù)預制梁底部鋼筋連接方式不同，分為預制梁底筋錨固連接 和附加鋼筋搭接連接。前者連接中，預制梁底外伸的縱向鋼筋直接伸入節(jié)點核心 區(qū)位置進行錨固，這種節(jié)點必須有效保證下部縱筋的錨固性能，一般做法是將錨 固鋼筋端部彎折形成彎鉤或者在鋼筋端部增設(shè)錨固端頭來保證錨固質(zhì)量和減少 錨固長度，如圖 2所示。(a)鋼筋錨固端板錨固連接(b)鋼筋彎鉤錨固連接圖2預制梁底筋錨固式梁-柱連接示例采用該連接的預制梁下部縱筋往往不伸入節(jié)點

6、核心區(qū)，而是通過伸入或者跨過節(jié)點核心區(qū)的附加鋼筋與梁端伸出的鋼筋進行搭接，再后澆混凝土形成整體結(jié)構(gòu)。該連接形式最常見的做法是預制梁端部預留一小段U形薄壁鍵槽，梁底縱筋在鍵槽端部截斷，附加鋼筋貫穿節(jié)點核心區(qū)，并置于鍵槽內(nèi)，如圖3所示。圖3附加鋼筋搭接連接式梁-柱連接示例3、 主-次梁連接我國常規(guī)民用建筑結(jié)構(gòu)中，多采用主、次梁來支撐樓本及承受樓板荷載，故“等同現(xiàn)澆”的裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中也大量存在著預制主-次梁的連接。預制次梁也采用疊合現(xiàn)澆形式，次梁上部受力縱向鋼筋在現(xiàn)場綁扎到位后，與樓板上部鋼筋一同被澆筑于后澆層內(nèi)。預制主-次梁連接節(jié)點常采用整澆式或者擱置式連接形式。多數(shù)整澆式預制主-次梁連接

7、中，預制主梁中部預留現(xiàn)澆區(qū)段，底筋連續(xù)，預制次梁底筋伸出端面，伸入預制主梁空缺區(qū)段內(nèi)，再后澆混凝土形成整體連接，如圖4 (a)所示。由于預制主梁中部預留缺口，增加預制和吊裝難度，故也可設(shè)置預制主梁不留缺口的整澆主-次梁連接。該連接在主梁的連接位置處設(shè)置抗剪鋼板，同時預留與次梁下部鋼筋連接的短鋼筋，預制次梁吊裝到位后，下部伸出鋼筋與主梁的預留短鋼筋通過灌漿套筒進行連接，如圖4 (b )所示。整澆式預制主-次梁連接將預制次梁下部縱向受力鋼筋通過一定的方式與預制主梁下部進行了整體連接，形成類似“剛接”的形式，更加接近于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的做法，連接整體性較好，但增加了主梁面外受扭作用，且提高了建造成本。

8、(a)主梁預留缺口連接(b)主梁無缺口連接圖4整澆式預制主-次梁連接示例擱置式預制主-次梁連接則往往不連接下部次梁鋼筋，僅在次梁端部設(shè)置突出臺階或者“扁擔”鋼板，擱置于預制主梁預留的小型缺口上，如圖5所示。該連接滿足在預制次梁受剪承載力的情況下，形成了 “皎接”節(jié)點，更加符合一般結(jié)構(gòu)計算假定。(a)突出臺階式擱置連接(b) “扁擔”鋼板式擱置連接圖5擱置式預制主-次梁連接示例非結(jié)構(gòu)性節(jié)點框架結(jié)構(gòu)主要的荷載由梁、柱、樓板承擔，墻構(gòu)件主要起到圍護、裝飾、分隔、保溫、隔音、防火等建筑功能，往往對主結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)性能和抗震性能影響較 小。一般情況下，可認為裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中的墻構(gòu)件與主結(jié)構(gòu)的連接為

9、非結(jié)構(gòu)性節(jié)點，根據(jù)墻板的類型不同，主要分為外掛墻板連接以及填充墻與結(jié)構(gòu)連 接。1、外掛墻板連接框架結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下，會發(fā)生相應的變形，外掛墻板作為裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的圍護結(jié)構(gòu)，一般不作為結(jié)構(gòu)性構(gòu)件考慮，以減少外掛墻板對主結(jié)構(gòu)受力和變形的影響。從外掛墻板適應主結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下變形的類型不同，可分為轉(zhuǎn)動式、平動式和固定式。根據(jù)連接形式不同，又可分為點掛式、線掛式和點 線結(jié)合式。預制外掛墻板在合適位置處設(shè)置金屬制預埋件，僅依靠預埋金屬件通過螺栓或者焊接于主結(jié)構(gòu)相連，呈“點式”連接，如圖6 (a)所示。這種連接方式允許外掛墻板在主結(jié)構(gòu)建造完成后進行安裝施工，屬于“后掛法”，不影響主結(jié)構(gòu)的施工

10、進度，安裝較為靈活，但預埋金屬件往往突出樓板，影響了建筑使用。采用線掛式連接的外掛墻板往往在上部預留伸出鋼筋，如圖6 (b)所示?，F(xiàn)場安裝時,預留鋼筋深入樓板或者框架梁的后澆區(qū)域，通過預留鋼筋和后澆混凝土實現(xiàn)外掛墻板與主結(jié)構(gòu)的“濕連接”，連接性能可靠，整體性較好，但需要與主結(jié)構(gòu)樓層同時安裝，施工步驟較為固定。點掛式和線掛式相結(jié)合，即形成了點線結(jié)合的連接方式，如圖6 ( c)所示。采用該種形式連接的外掛墻板分布式地預留分布鋼筋，同時保留預埋金屬件；現(xiàn)場安裝時，主結(jié)構(gòu)相對應位置處預留局部后澆區(qū)，墻板首先通過預埋金屬件進行固定，預留鋼筋伸入局部后澆區(qū)，再對該區(qū)域澆筑混凝土，完成整體連接；該連接具有點掛式連接的“后安裝”特點，同時局部“濕連接”保證了較好的整體性，但墻板安裝步驟略繁瑣。(a)點掛式(b)線掛式墻板(c)點線結(jié)合圖6外掛墻板連接示例2、填充墻與結(jié)構(gòu)連接填充墻板材自重輕，對結(jié)構(gòu)整體剛度影響較小，其與主體結(jié)構(gòu)連接也較為簡單，主要在墻與主結(jié)構(gòu)之間的縫隙中填充砂漿，并且間隔布置接縫鋼筋或者小型齒塊等抗剪件，保證填充墻板與主結(jié)構(gòu)的連接具有一定的強度，如