探究预制装配整体式混凝土结构梁柱节点技术

王栋磊

摘 要：预制拼装整体混凝土结构出现于20世纪50年代，可解决劳动力成本高、非技术工人等问题，确保工期和质量目标。通过相关研究和验证，该技术方案已发展成为重要的建筑结构体系。在我国，预制装配式整体混凝土技术的发展时间较短。一方面，节点技术不完善，导致结构抗震性能差。另一方面，构件跨度小、承載力低也阻碍了该项技术的发展。结合工程实践，探讨了梁柱节点施工技术的应用。

关键词：预制装配;整体式混凝土结构;梁柱节点技术

一、预制装配整体式混凝土结构的技术特点

（一）技术原理

预制装配整体式混凝土结构，是先在工厂内预制生产出主体构配件，然后运输至现场，用起重设备将构件吊装至预设位置;最后采用注浆、键槽、后浇混凝土等措施，使各个构件和节点形成一个整体。在实际施工中，该技术的优势主要有：（1）施工效率高;（2）节省材料资源;（3）低碳环保;（4）耐久性好;（5）容易控制外观和质量。以预应力叠合梁、板构成的楼盖结构为例，不仅承载力高、抗裂度强，且构件截面小，结构自重轻，满足绿色施工标准。结合工程实践，常见的预制装配整体式混凝土结构有：框架结构、剪力墙结构、框-剪结构、叠合梁/板/楼盖结构等。

（二）适用范围

预制装配整体式混凝土结构施工，主要依据《预制装配整体式钢筋混凝土结构技术规范》《混凝土结构工程施工质量验收规范》《建筑抗震设计规范》等。适用范围如下：框架结构适用于抗震设防烈度不高于7度的工民建中;叠合板结构适用于抗震设防烈度不高于8度的工民建楼盖、屋盖中。

二、预制装配整体式混凝土结构梁柱节点的设计和构造

（一）设计思路

在预制装配整体式混凝土结构中，节点一般设置在梁柱节点的核心区，这是抗震薄弱部位，破坏形式主要是钢筋屈曲、混凝土碎裂。以新型梁柱节点为例，设计依据主要是：第一，依据《建筑抗震设计规范》，重要构件或传力部位，纵向受力钢筋不能设置接头。第二，遵循强柱弱梁、强节点弱构件的原则，对梁柱连接的核心区域进行整体浇筑;第三，将节点连接部位，设置在梁段1/3处，柱段1/2处。其中，梁体和梁体的连接，采用企口形式，要求预埋角钢，和搭接梁焊接在一起;柱体和柱体的连接，采用植筋方案。

（二）构造方法

第一，现浇连接。构件运至现场进行节点现浇，有传统现浇、预应力整浇两种形式。其中预应力整浇能提高结构的受力性能，应用更加广泛。预应力整浇节点分为三种：一是全预应力节点，二是部分预应力节点，三是缓黏结预应力节点。

第二，干连接。梁柱构件的连接在工厂内完成，运输至现场只需装配即可。其中，连接件负责节点的受力，主要有企口连接、牛腿连接、BCC连接、BSF连接等。

以植筋技术为例，首先在基材混凝土中预埋带肋钢筋、螺纹钢筋，然后使用专业胶黏剂进行锚固，常用在构件改造工程。相比于其他节点技术，胶黏剂具有较强的黏结性，而且能缩短凝固时间，实现快捷施工目标。具体操作上，在柱体下半段预留植筋孔，在柱体上半段搭接筋区、植筋范围内加密箍筋。其中，预留孔的大小、箍筋加密情况，均要满足《混凝土结构加固设计规范》的要求;安装前清理植筋孔洞，注入植筋胶。插入预埋钢筋后，应该减少二次扰动，保证连接质量。吊装中间搭接梁，就位后和预埋角钢焊接，并对焊缝进行打磨处理，利用同等级的钢板在角钢四周焊接。

三、预制装配整体式混凝土结构梁柱节点的受力分析

（一）受力特点

依据相关研究结果，预制装配整体式混凝土结构和现浇混凝土结构，两者在受力上的最大区别，在于构件节点的连接。震害调查显示，遭受地震灾害后，预制混凝土墙体的破坏程度轻，大空间预制混凝土框架结构的破坏重。究其原因，是构件连接破坏，继而引起结构整体离散。

相比之下，现浇节点的整体性更好，其延性、耗能性和现浇混凝土结构相似。结合实验数据，预制装配整体框架结构的梁柱节点，在反复荷载作用下，梁端滞回环饱满，随着加载位移增大，滞回环包围的面积增大，因此抗震耗能良好，能满足延性设计要求。节点干连接的整体性低于现浇节点，实际施工中需要配合牛腿、灌浆、预埋件焊接等作业。节点干连接的竖向承载力强，但在地震荷载反复作用下，焊缝容易发生脆性破坏，影响结构的整体稳定性。

（二）案例分析

以某预制钢筋混凝土框架结构厂房为例，共计4层，层高为3.3m，总高为13.2m。该工程抗震等级为7级，其中梁尺寸是400mm×600mm，柱尺寸是600mm×600mm，跨度为7200mm，受力钢筋为HRB400，混凝土强度等级为C30。先利用PKPM软件建立工程模型，改变搭接梁的刚度，建立装配式结构体系，分别是现浇体系Ex、0.8Ex、0.6Ex、0.4Ex。然后通过有限元分析，计算得到结构体系的自振周期、最大层间位移角，见表1。分析可知，（1）4种结构体系的自振周期差异不大，说明预制装配式结构和现浇结构相似;（2）随着节点区的刚度减小，结构层间位移角度变大，满足设计规范要求。

四、结语

综上所述，预制装配整体式混凝土结构，在建筑工程中比较常见，相比于现浇结构具有诸多技术优势。但是，节点连接是一个薄弱环节，主要采用现浇连接、干连接两种方案。文中结合工程案例，分析了梁柱节点的受力特点，希望为实际施工提供经验借鉴，选择科学合理的节点连接方式，满足设计规范要求，提高结构的整体性和稳定性。

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