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【摘 要】 通过研究装配式混凝土框架结构梁柱节点的连接技术，有效地减少现场湿作业量、加快施工速度、节约材料。本文主要介绍了现浇钢筋混凝土框架结构梁柱节点加固技术，综述了新型裝配式混凝土框架结构梁柱节点连接技术和施工要求。
【关键词】 装配式混凝土；框架结构；现浇钢筋混凝土；梁柱节点；连接技术
【Abstract】 By studying the connection technology of beam-column joints in prefabricated concrete frame structures， we can effectively reduce the amount of on-site wet work， speed up construction， and save materials. This paper mainly introduces the reinforcement technology of beam-column joints of cast-in-situ reinforced concrete frame structures， and summarizes the connection technology and construction requirements of the beam-column joints of the new-type prefabricated concrete frame structures.
【Key words】 Assembled concrete；Frame structure；Cast-in-situ reinforced concrete；Beam-column node；Connection technology
1. 引言
装配式混凝土结构是实现住宅产业化的一种重要手段， 但由于装配式混凝土结构形式发展时间短，国内外在装配式混凝土结构的梁柱节点连接方式方面研究仍处于起步阶段，大多数节点的连接方式仅是常用的整体式后浇式或干连接的方式，对新型连接方式较少。所以，对于装配式混凝土结构梁柱节点的研究非常有必要。
2. 现浇钢筋混凝土框架结构梁柱节点加固技术
2014年，Rahmani Kadarningsih等人分析并提出了现浇钢筋混凝土框架结构梁柱节点加固的最新建议：
大梁柱试件的破坏发生在节点而不是在相邻的构件或横梁，目前研究节点抗剪强度的方法已经远远不够了。
（1）在地震活动设计梁、柱节点水平配箍率存在上限值。附加额外的横向加固抗剪钢筋对节点强度的影响较小。
（2）T型机械锚固连接设计提供了一个更好的承载能力，从而提高节点的抗震性能。目前的研究中主要采用锚定法。
（3）以往的试验证明了斜十字交叉支撑的节点的抗剪加固存在不同的结果。与没有附加斜向支撑钢筋的试验样本相比，附加了斜向支撑钢筋的试验样品的强度较低。
（4）相对于钢筋混凝土梁柱试件的荷载位移角和滞回曲线，SRC的试验样本具有更饱和的曲线以及耗散更多的能量。
（5）基于梁柱节点的性能的试验研究，提出了在节点核心使用一个King十字型钢，并证明了这种配置与传统的抗剪加固节点相比，在强度和塑性上有明显
的增强。因此，King十字型钢的应用可以作为进一步研究梁柱设计节点的方向。
3. 新型预制装配式混凝土梁柱节点连接技术
“框架节点”主要是指承重框架中的梁柱节点。具体地说，主要是指框架梁与框架柱相交的节点核心区与临近核心区的梁端和柱端。为了研究方便并考虑预制装配式框架的特点，本文将梁柱相交的区域称为节点，包含了节点核心以及连接部件的梁端和柱端。对于预制装配式框架而言其框架节点的主要内容为梁柱的连接构造，为了与结构工程中传统的称谓法一致，本文仍将称预制装配式框架的梁柱连接为框架节点。
3.1 干连接。
干连接则是通过在连接的构件内植入钢板或其它钢部件， 通过螺栓连接或焊接， 从而达到连接的目的， 干连接使结构整体性能显得更为松散。从抗弯及抗剪能力考虑， 正确构造的干连接相比于整体式连接， 具有相近的延性并可能有更高的能量耗散能力。
3.1.1 牛腿连接。
由于牛腿的承载力很高，竖向力能较可靠地传递，牛腿连接的方式在干式连接中相当普遍。厂房的空间很大对牛腿的建筑要求不高，但是对牛腿的承载力要求较高，因此单层或多层厂房中多用承载力较高的明牛腿。在住宅或商业用房中，牛腿应尽量满足建筑的要求，此时常把牛腿做成不影响美观的暗牛腿。对于暗牛腿，可以有很多种做法，如型钢暗牛腿，混凝土暗牛腿等。下面将对各种样式的牛腿及其受力性能进行简要的分析。
（1） 明牛腿连接。
预制装配式钢筋混凝土多层厂房中，广泛采用明牛腿节点。这种节点承载力大，受力可靠，节点刚性好，施工安装方便。装配式施工方法的早期，梁的支座连接常常应用由柱子伸出的明牛腿（图1）。这种应用明牛腿的作法不仅允许铰接，也可以刚接，构造细节是不同的。但是，明牛腿的作法由于建筑上影响美观和占用空间，应用不是很普遍，它只是应用于对美观要求不高的房屋建筑和用于吊车梁支座（明牛腿连接见图1）。
（2） 暗牛腿连接。
为了避免影响空间和利于建筑美观，则把柱子的牛腿做成的暗牛腿（图2），同时使得连接处的外形构造和设备使用等创造了良好的条件。但这用暗牛腿的作法给结构性能带来了缺点，特别是不利于静力和动力性能的设计，所以不是所有的这样设计的节点连接都是适用的。倘使梁的一半高度能够承受剪力，则另一半梁高能够用于做出柱子的牛腿，而要使牛腿的轮廓不突出梁边，则梁端和牛腿的配筋是比较复杂的（暗牛腿连接见图2）。 （3）型钢暗牛腿连接。
当剪力较大时，则一半的梁高不足以承担全梁的剪力，这时可以用型钢作成的牛腿。这样还可以减小暗牛腿的高度，相应地增加梁端缺口梁的高度，以增加缺口梁梁端的抗剪能力。在制作中若将型钢用混凝土包裹起来，则这种牛腿看起来与现浇的普通配筋的牛腿相似。若直接把型钢伸出来而不用混凝土包裹起来的暗牛腿，也可以伸到梁端的内部，这样的话连接处的侧面没有可见的接缝。但是为了防腐蚀和防火，必须仔细地进行安装后的灌缝（图3）。
3.1.2 焊接连接。
美国的干式连接方法之一如图4所示。该焊接连接的抗震性能较不理想，主要原因是该连接方法中无明显的塑性铰设置，在反复地震荷载作用下焊缝处容易发生脆性破坏，所以其能量耗散性能较差。但是焊接连接的施工方法避免了现场现浇混凝土，也不必进行必要的养护，可以节省工期。塑性铰设置良好的焊接接头的优越性还是相当明显的，开发变形性能较好的焊接连接构造也是当前干式连接构造的发展方向。在施工中为了使焊接有效和减小焊接的残余应力，应该充分安排好相应构件的焊接工序（焊接连接（刚接）见图4）。
梁和柱主筋的搭接锚固长度和焊缝必须满足设计图纸和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010要求。顶层边角柱接头部位梁的上铁除去与梁的下铁搭接焊之外，其余上铁要与柱顶预埋锚固筋焊牢。柱顶锚固筋应对角设置并焊牢。
3.1.3 螺栓连接。
螺栓连接的接头，安装迅速利落，缺点是螺栓位置在预制时必须制作特别准确，运输以及安装时为了避免受弯、避免螺纹损伤及避免污染，必须极为当心地予以保护。万一某个螺栓孔或螺栓的螺纹受到了破坏，其维修或更换的施工操作是比较复杂的。在螺栓连接中连接构造普遍复杂、连接构件相对较多[7]。图5所示的连接为比利时的连接例子，为牛腿和螺栓连接的组合应用，图5（a）所示的为明牛腿和预制梁用螺栓连接的情况，图5（b）为暗牛腿的方式。这两种连接可以抵抗较小的梁端弯矩和扭矩，仍然属于铰接（螺栓连接见图5）。
3.1.4 螺栓 2.灌浆 3.垫板 4.螺母 5.浇入的螺杆和螺套 6.灌浆 7.可调支座
另外，在门式刚架中，普遍应用的是在预制构件的企口接头（图6（a）），该接头多用螺栓连接。图6（b）所示的螺栓连接可以传递弯矩和剪力，其承载能力多取决于钢板和螺栓的材性，主要靠钢板和混凝土表面的摩擦传力。在承受较大的荷载时，这种连接容易开裂，并且螺栓与预留螺栓孔之间的尺寸误差，容易造成较大的整体挠度。这种连接多为临时性的或用于紧急的修补和加固（螺栓连接见图6）。
3.2 湿连接。
湿连接需要在连接的两构件之间浇筑混凝土或灌注水泥浆。为确保连接的完整性， 浇筑混凝土前， 从连接的两构件伸出钢筋或螺栓， 焊接或搭接或机械连接。在通常情况下， 湿连接是预制结构连接中常用且便利的连接方式， 结构整体性能更接近于现浇混凝土。
3.2.1 现浇节点。
现浇节点往往被认为是刚性连接， 预制框架结构中整浇节点可使结构的整体性接近于现浇混凝土结构， 因此现浇节点是比较常用的一种预制结构节点施工方法。
（1） 现浇柱端节点。
在预制柱中段留有一间隙， 预制梁端预留钢筋插入间隙中， 现场配置箍筋， 浇筑混凝土（见图7）。
（2） 现浇梁端节点。
在预制柱与梁相交的地方， 预留钢筋， 预制梁端也预留钢筋， 现场配置箍筋， 浇筑混凝土（见图8）。
（3） 叠合节点。
组合式节点将梁底部钢筋焊在柱伸出牛腿的内埋钢板上， 保证了底部钢筋的连续性， 同时， 将梁上部钢筋穿过柱间隙，并浇筑叠合层，这样保证了节点的整体性（见图9）。
3.2.2 预应力节点连接技术。
随着预应力技术的广泛应用， 采用预应力筋的节点研究和实践逐渐开展。在PRESSS项目中， 提出了3种预应力技术的延性节点， 试验结果表明， 使用这些延性节点的框架， 侧向变形可以达到结构高度的1/25， 而在超越极限风压的水平荷载下， 结构甚至还可以保持弹性状态。预应力技术节点施工主要有先张法装配法和后张法装配法两种，具体形式见表1 。
4. 连接技术施工要求
为快速施工， 合理节省费用， 连接的场地安装应尽可能简单。
（1）预制构件的吊装通常是安装过程中最耗时的。连接的设计应使构件的提升、定位和放置最省时；在吊车放钩之前， 预制构件必须定位准确、稳定并确保安全；當吊车放钩后， 有时需要采用临时固定件或平衡设备，这些临时部件必须小心使用， 确保连接最终安装之前， 所有需安装构件都能固定在正确位置。
（2）安装需要进行大量的定位调整工作。微小的装配误差会使现场的安装达不到设计要求， 可以通过使用沟槽、略大于螺栓和销钉的孔洞、现场施焊、垫片和浇灌水泥浆等方式实现现场的定位调整。
（3）连接应该考虑日后的检修工作。检修操作空间可以采用已完成的结构上或楼板或检修平台。检修工作包括以下一些：焊接、后张拉、压力注浆。应尽量避免在平台下过头顶的操作工作， 特别是这种情况下的焊接操作；安装螺栓时需要给扳手足够的放置空间和转动空间；应避免在狭窄的空间进行混凝土施工。
5. 小结
装配式混凝土结构是一种整体性比现浇混凝土结构差的结构形式， 但由于其具有较快的建造速度、稳定的构件质量保证， 从而在住宅、厂房建设中占据一席之地。在装配式混凝土结构中， 连接的作用至关重要， 要使装配式混凝土结构具有更广的应用性能和安全性，必须选用良好的适合结构的连接方式。
参考文献
[1] 刘正勇，应惠清. 装配式混凝土框架结构节点构造方法简介[J]. 施工技术，2008，S2：26～29.
[2] 唐九如. 钢筋混凝土框架节点抗震[M]. 东南大学出版社. 1989.
[3] 张晓勇，孙晓阳，陈华，韩桂圣，周军红. 预制全装配式混凝土框架结构施工技术[J]. 施工技术，2012，02：77～80.
[4] 杨光奎， 杨军.框架轻板建筑和装配式大板建筑的工业化施工方法[J].贵州工业大学学报， 2007， （6）.30～35.
[5] 潘其健. 预制预应力混凝土框架结构抗震能力的试验研究[D].东南大学，2006.
[6] 陈国林. 预压装配式预应力混凝土框架连接区域受力分析[D].合肥工业大学，2005.
[文章编号] 1619-2737（2018）01-21-660
[作者简介] 周汉良（1965.4-），男，籍贯：浙江嵊州。
【关键词】 装配式混凝土；框架结构；现浇钢筋混凝土；梁柱节点；连接技术
【Abstract】 By studying the connection technology of beam-column joints in prefabricated concrete frame structures， we can effectively reduce the amount of on-site wet work， speed up construction， and save materials. This paper mainly introduces the reinforcement technology of beam-column joints of cast-in-situ reinforced concrete frame structures， and summarizes the connection technology and construction requirements of the beam-column joints of the new-type prefabricated concrete frame structures.
【Key words】 Assembled concrete；Frame structure；Cast-in-situ reinforced concrete；Beam-column node；Connection technology
1. 引言
装配式混凝土结构是实现住宅产业化的一种重要手段， 但由于装配式混凝土结构形式发展时间短，国内外在装配式混凝土结构的梁柱节点连接方式方面研究仍处于起步阶段，大多数节点的连接方式仅是常用的整体式后浇式或干连接的方式，对新型连接方式较少。所以，对于装配式混凝土结构梁柱节点的研究非常有必要。
2. 现浇钢筋混凝土框架结构梁柱节点加固技术
2014年，Rahmani Kadarningsih等人分析并提出了现浇钢筋混凝土框架结构梁柱节点加固的最新建议：
大梁柱试件的破坏发生在节点而不是在相邻的构件或横梁，目前研究节点抗剪强度的方法已经远远不够了。
（1）在地震活动设计梁、柱节点水平配箍率存在上限值。附加额外的横向加固抗剪钢筋对节点强度的影响较小。
（2）T型机械锚固连接设计提供了一个更好的承载能力，从而提高节点的抗震性能。目前的研究中主要采用锚定法。
（3）以往的试验证明了斜十字交叉支撑的节点的抗剪加固存在不同的结果。与没有附加斜向支撑钢筋的试验样本相比，附加了斜向支撑钢筋的试验样品的强度较低。
（4）相对于钢筋混凝土梁柱试件的荷载位移角和滞回曲线，SRC的试验样本具有更饱和的曲线以及耗散更多的能量。
（5）基于梁柱节点的性能的试验研究，提出了在节点核心使用一个King十字型钢，并证明了这种配置与传统的抗剪加固节点相比，在强度和塑性上有明显
的增强。因此，King十字型钢的应用可以作为进一步研究梁柱设计节点的方向。
3. 新型预制装配式混凝土梁柱节点连接技术
“框架节点”主要是指承重框架中的梁柱节点。具体地说，主要是指框架梁与框架柱相交的节点核心区与临近核心区的梁端和柱端。为了研究方便并考虑预制装配式框架的特点，本文将梁柱相交的区域称为节点，包含了节点核心以及连接部件的梁端和柱端。对于预制装配式框架而言其框架节点的主要内容为梁柱的连接构造，为了与结构工程中传统的称谓法一致，本文仍将称预制装配式框架的梁柱连接为框架节点。
3.1 干连接。
干连接则是通过在连接的构件内植入钢板或其它钢部件， 通过螺栓连接或焊接， 从而达到连接的目的， 干连接使结构整体性能显得更为松散。从抗弯及抗剪能力考虑， 正确构造的干连接相比于整体式连接， 具有相近的延性并可能有更高的能量耗散能力。
3.1.1 牛腿连接。
由于牛腿的承载力很高，竖向力能较可靠地传递，牛腿连接的方式在干式连接中相当普遍。厂房的空间很大对牛腿的建筑要求不高，但是对牛腿的承载力要求较高，因此单层或多层厂房中多用承载力较高的明牛腿。在住宅或商业用房中，牛腿应尽量满足建筑的要求，此时常把牛腿做成不影响美观的暗牛腿。对于暗牛腿，可以有很多种做法，如型钢暗牛腿，混凝土暗牛腿等。下面将对各种样式的牛腿及其受力性能进行简要的分析。
（1） 明牛腿连接。
预制装配式钢筋混凝土多层厂房中，广泛采用明牛腿节点。这种节点承载力大，受力可靠，节点刚性好，施工安装方便。装配式施工方法的早期，梁的支座连接常常应用由柱子伸出的明牛腿（图1）。这种应用明牛腿的作法不仅允许铰接，也可以刚接，构造细节是不同的。但是，明牛腿的作法由于建筑上影响美观和占用空间，应用不是很普遍，它只是应用于对美观要求不高的房屋建筑和用于吊车梁支座（明牛腿连接见图1）。
（2） 暗牛腿连接。
为了避免影响空间和利于建筑美观，则把柱子的牛腿做成的暗牛腿（图2），同时使得连接处的外形构造和设备使用等创造了良好的条件。但这用暗牛腿的作法给结构性能带来了缺点，特别是不利于静力和动力性能的设计，所以不是所有的这样设计的节点连接都是适用的。倘使梁的一半高度能够承受剪力，则另一半梁高能够用于做出柱子的牛腿，而要使牛腿的轮廓不突出梁边，则梁端和牛腿的配筋是比较复杂的（暗牛腿连接见图2）。 （3）型钢暗牛腿连接。
当剪力较大时，则一半的梁高不足以承担全梁的剪力，这时可以用型钢作成的牛腿。这样还可以减小暗牛腿的高度，相应地增加梁端缺口梁的高度，以增加缺口梁梁端的抗剪能力。在制作中若将型钢用混凝土包裹起来，则这种牛腿看起来与现浇的普通配筋的牛腿相似。若直接把型钢伸出来而不用混凝土包裹起来的暗牛腿，也可以伸到梁端的内部，这样的话连接处的侧面没有可见的接缝。但是为了防腐蚀和防火，必须仔细地进行安装后的灌缝（图3）。
3.1.2 焊接连接。
美国的干式连接方法之一如图4所示。该焊接连接的抗震性能较不理想，主要原因是该连接方法中无明显的塑性铰设置，在反复地震荷载作用下焊缝处容易发生脆性破坏，所以其能量耗散性能较差。但是焊接连接的施工方法避免了现场现浇混凝土，也不必进行必要的养护，可以节省工期。塑性铰设置良好的焊接接头的优越性还是相当明显的，开发变形性能较好的焊接连接构造也是当前干式连接构造的发展方向。在施工中为了使焊接有效和减小焊接的残余应力，应该充分安排好相应构件的焊接工序（焊接连接（刚接）见图4）。
梁和柱主筋的搭接锚固长度和焊缝必须满足设计图纸和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010要求。顶层边角柱接头部位梁的上铁除去与梁的下铁搭接焊之外，其余上铁要与柱顶预埋锚固筋焊牢。柱顶锚固筋应对角设置并焊牢。
3.1.3 螺栓连接。
螺栓连接的接头，安装迅速利落，缺点是螺栓位置在预制时必须制作特别准确，运输以及安装时为了避免受弯、避免螺纹损伤及避免污染，必须极为当心地予以保护。万一某个螺栓孔或螺栓的螺纹受到了破坏，其维修或更换的施工操作是比较复杂的。在螺栓连接中连接构造普遍复杂、连接构件相对较多[7]。图5所示的连接为比利时的连接例子，为牛腿和螺栓连接的组合应用，图5（a）所示的为明牛腿和预制梁用螺栓连接的情况，图5（b）为暗牛腿的方式。这两种连接可以抵抗较小的梁端弯矩和扭矩，仍然属于铰接（螺栓连接见图5）。
3.1.4 螺栓 2.灌浆 3.垫板 4.螺母 5.浇入的螺杆和螺套 6.灌浆 7.可调支座
另外，在门式刚架中，普遍应用的是在预制构件的企口接头（图6（a）），该接头多用螺栓连接。图6（b）所示的螺栓连接可以传递弯矩和剪力，其承载能力多取决于钢板和螺栓的材性，主要靠钢板和混凝土表面的摩擦传力。在承受较大的荷载时，这种连接容易开裂，并且螺栓与预留螺栓孔之间的尺寸误差，容易造成较大的整体挠度。这种连接多为临时性的或用于紧急的修补和加固（螺栓连接见图6）。
3.2 湿连接。
湿连接需要在连接的两构件之间浇筑混凝土或灌注水泥浆。为确保连接的完整性， 浇筑混凝土前， 从连接的两构件伸出钢筋或螺栓， 焊接或搭接或机械连接。在通常情况下， 湿连接是预制结构连接中常用且便利的连接方式， 结构整体性能更接近于现浇混凝土。
3.2.1 现浇节点。
现浇节点往往被认为是刚性连接， 预制框架结构中整浇节点可使结构的整体性接近于现浇混凝土结构， 因此现浇节点是比较常用的一种预制结构节点施工方法。
（1） 现浇柱端节点。
在预制柱中段留有一间隙， 预制梁端预留钢筋插入间隙中， 现场配置箍筋， 浇筑混凝土（见图7）。
（2） 现浇梁端节点。
在预制柱与梁相交的地方， 预留钢筋， 预制梁端也预留钢筋， 现场配置箍筋， 浇筑混凝土（见图8）。
（3） 叠合节点。
组合式节点将梁底部钢筋焊在柱伸出牛腿的内埋钢板上， 保证了底部钢筋的连续性， 同时， 将梁上部钢筋穿过柱间隙，并浇筑叠合层，这样保证了节点的整体性（见图9）。
3.2.2 预应力节点连接技术。
随着预应力技术的广泛应用， 采用预应力筋的节点研究和实践逐渐开展。在PRESSS项目中， 提出了3种预应力技术的延性节点， 试验结果表明， 使用这些延性节点的框架， 侧向变形可以达到结构高度的1/25， 而在超越极限风压的水平荷载下， 结构甚至还可以保持弹性状态。预应力技术节点施工主要有先张法装配法和后张法装配法两种，具体形式见表1 。
4. 连接技术施工要求
为快速施工， 合理节省费用， 连接的场地安装应尽可能简单。
（1）预制构件的吊装通常是安装过程中最耗时的。连接的设计应使构件的提升、定位和放置最省时；在吊车放钩之前， 预制构件必须定位准确、稳定并确保安全；當吊车放钩后， 有时需要采用临时固定件或平衡设备，这些临时部件必须小心使用， 确保连接最终安装之前， 所有需安装构件都能固定在正确位置。
（2）安装需要进行大量的定位调整工作。微小的装配误差会使现场的安装达不到设计要求， 可以通过使用沟槽、略大于螺栓和销钉的孔洞、现场施焊、垫片和浇灌水泥浆等方式实现现场的定位调整。
（3）连接应该考虑日后的检修工作。检修操作空间可以采用已完成的结构上或楼板或检修平台。检修工作包括以下一些：焊接、后张拉、压力注浆。应尽量避免在平台下过头顶的操作工作， 特别是这种情况下的焊接操作；安装螺栓时需要给扳手足够的放置空间和转动空间；应避免在狭窄的空间进行混凝土施工。
5. 小结
装配式混凝土结构是一种整体性比现浇混凝土结构差的结构形式， 但由于其具有较快的建造速度、稳定的构件质量保证， 从而在住宅、厂房建设中占据一席之地。在装配式混凝土结构中， 连接的作用至关重要， 要使装配式混凝土结构具有更广的应用性能和安全性，必须选用良好的适合结构的连接方式。
参考文献
[1] 刘正勇，应惠清. 装配式混凝土框架结构节点构造方法简介[J]. 施工技术，2008，S2：26～29.
[2] 唐九如. 钢筋混凝土框架节点抗震[M]. 东南大学出版社. 1989.
[3] 张晓勇，孙晓阳，陈华，韩桂圣，周军红. 预制全装配式混凝土框架结构施工技术[J]. 施工技术，2012，02：77～80.
[4] 杨光奎， 杨军.框架轻板建筑和装配式大板建筑的工业化施工方法[J].贵州工业大学学报， 2007， （6）.30～35.
[5] 潘其健. 预制预应力混凝土框架结构抗震能力的试验研究[D].东南大学，2006.
[6] 陈国林. 预压装配式预应力混凝土框架连接区域受力分析[D].合肥工业大学，2005.
[文章编号] 1619-2737（2018）01-21-660
[作者简介] 周汉良（1965.4-），男，籍贯：浙江嵊州。