预制混凝土结构连接方式研究综述

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发布时间：2021-09-04

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预制混凝土结构连接方式研究综述
黄字星，祝磊’。叶桢翔，王元清，石永久z
(1．北京建筑工程学院a．工程结构与新材料北京市高等学校工程研究中心；b．土木与交通工程学院，北京100044
2．清华大学a．结构工程与振动教育部重点实验室；b．土木工程系，北京100084)
摘要：对比了预制混凝土与现浇混凝土的优劣，总结了预制混凝土结构各种连接方式的分类，介绍了预制混凝土墙板与结构
主体的连接方式、国外预制混凝土连接研究的最新进展以及国内预制混凝土梁柱连接和墙板连接的现状，分析了预制混凝土连
接方式以及连接节点的研究现状，探讨了有待进一步研究的关键问题和未来的发展方向。
关键词：混凝土；连接方式；国内外现状
中图分类号： TU528．7 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)01—0120—06
Summary of precast concrete structural connection
HUANG Yu—xing‘，ZHULei ，YEZhen—xiang ，WANG Yuan—qing ，SHI Yong-jiu
(1a．Beijing Higher Institution Engineering Research Center ofStructural Engineering and New Materials；
b．School ofCivil andTransportationEngineering，BeijingUniversityofCivilEngineering andArchitecture，Beijing，100044，China
2a．Key laboratory ofStructural Engineering and Vibration ofChina Education M inistry；
b．DepartmentofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing 100084，China)
Abstract： The advantages and disadvantages ofprecast concrete and cast—in—place concrete were compared．The classification ofthe vari—
OUS connections of precast concrete structures was summarized．The status of the latest development of the con ection of precast concrete
wall at home and abroad was introduced and an alyzed．The key research problems and development trends were investigated．
Key words： concrete；connection；status ofhome and abrood
0 引言
二战时，由于大批房屋遭到破坏[1]，需要在短时间内修
筑大量房屋居住，住宅产业化由此迅速兴起，从法国到日
本、加拿大、美国等各个国家，住宅产业化开始朝注重住宅
功能和多样化的工业化方向发展嘲。预制混凝土技术作为
住宅产业化的建筑生产方式，具有高效节能、绿色环保、降
低成本等优势【3l，发达国家中预制混凝土结构在土木工程
中的应用密度也越来越大。例如：美国占35％，俄罗斯占
50％，欧洲占35％～40％E4]。在预制混凝土结构中，柱、梁、板、
墙的连接方式是预制混凝土结构与现浇混凝土结构的根
本区别阁，连接方式的不同导致了整体结构性能的差异，因
此，深入研究预制混凝土结构的连接方式对住宅产业化的
发展有着重要意义。
1 预制混凝土与现浇混凝土的对比
虽然在目前大多数工程施工中，现浇混凝土仍然占着
主导地位，有它的优越性，但它在工程实施中也存在着明
显的缺陷。如施工周期长，工程质量难以保证，成本难以控
制等问题嗣。而预制混凝土则具有一定的优势。如今，预制混
凝土已经在全世界广泛应用，如在洪都拉斯San Pedro Sula
市的预制预应力混凝土悬索行人桥，美国北卡洛林娜州
Charlotte市IJL金融中心同等。
预制混凝土，顾名思义，就是先在lT厂或其他地点将
混凝土浇筑成单个构件，然后运至施工现场，将其拼装搭
接成建筑结构，笔者将其与现浇混凝土做了如下对比，见
表l。
2 预制混凝土结构的连接分类
2．1 美国提出的连接方式分类
1997年的美国统一建筑规范(UBC97)嘲，将框架连接
简化为两类：整体连接(monolithic connection)和强连接
(strong connection)。所谓整体连接是将预制构件与预制构
件、或预制构件与现浇构件的连接节点用现浇混凝土灌注。
所谓“强连接”，是指预制构件的连接部位的抗弯能力较强，
地震作用下当构件中指定的非线性区域出现弹塑性变形
时，连接部位仍能保持弹性㈣。强连接的做法分为柱面连
接(column face connection)、柱一柱连接、锚接和拼接等。
收稿日期：2012—07-28
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题“可装配式关键部品产业化技术研究与示范”(2012BA儿6B05)
·120·
表1 现浇混凝土与预制混凝土的对比
而按照美国NEHRP(National Earthquake Hazards Re．
duction Program)2000规范『11]，预制混凝土框架连接又可以
分为等效现浇连接和装配式连接，常用的等效现浇连接有
后浇整体式连接和预应力拼接连接，常用的装配式节点有
焊接节点和螺栓连接节点等。
2．2 新西兰提出的连接方式分类
新西兰将框架节点的连接形式分为4种【：
(1)现浇混凝土柱与预制混凝土梁，预制楼板放置在
预制梁上，而在梁和楼板的表面、梁柱节点的核心以及下
面一层的柱子位置上布筋，最后浇捣混凝土。归类为湿连接。
(2)预制连续梁穿过现浇或预制柱，这种做法使用的
预制构件数量较多，并避免了在梁柱节点不大的空间里布
置钢筋、浇捣混凝土。归类为湿连接。
(3)预制T型和双十字型构件，连接主要采用焊接或
机械套筒连接。归类为干连接。
(4)预制预应力混凝土构件对预制u型薄壁梁施加先
张预应力，以张拉后的薄壁梁为永久性的底模再现浇混凝
土。归类为干连接。
2．3 中国提出的连接方式分类
根据深圳市住房和建设局2009年发布的《预制装配
整体式钢筋混凝土结构技术规范》㈣提出的预制混凝土的
连接方式分类为：叠合梁的连接，柱、剪力墙的连接，叠合
板的连接，楼梯板的连接，预制外墙挂板的连接。其中以上
连接中常用的方式有：浇筑混凝土、机械直锚、钢筋窄间隙
电弧焊、熔槽帮条焊、挤压套筒、套筒注胶、锁母套筒等。
2．4 预制混凝土的连接方式
预制混凝土中，连接方式决定了结构整体的稳定性，
所以连接部分的研究往往最为重要，节点的连接主要包括
梁柱的连接和墙板的连接㈣。由于各国各类规范的不同，
连接方式的分类也各显不同，从施工方法上，大都归于干
连接和湿连接两种。干连接，即干作业的连接方式，连接
时不浇筑混凝土，而是通过在连接的构件内植人钢板或其
他钢部件，通过螺栓连接或焊接，从而达到连接的目的；湿
连接，即湿作业的连接，连接时浇筑混凝土或水泥浆与其
锚固。以下笔者探讨了框架结构中梁柱的连接方式和板墙
的连接方式的分类，将两种连接的常用连接形式列入表2。
表2 梁柱连接和墙板连接的形式
3 预制混凝土外墙与主体的连接方式
3．1 预制混凝土外墙的连接方式
预制墙板结构与砖砌墙体结构相比，具有整体性好、
结构轻、增大建筑有效使用面积、减少现场湿作业、改善劳
动条件、提高劳动生产率和加快施工进度等特点，是实现
墙体改革，提高建筑工业化水平的重要途径之一。
连接节点是预制墙板一个重要组成部分，其作用是将
墙板与墙板，墙板与楼板，楼板与楼板和其他构件之间连
成整体，以传递内力，达到整体抗震的效果。本研究将外墙
与主体的连接方式列入表3。
3．2 预制混凝土外墙连接方式的异同
从施工方式上来分，预制混凝土外墙与主体的连接形
式可以分为外挂式和侧连式，分别具有以下特点【 7-20]：
3．2．1 外挂式
(1)对规范规定的主体结构误差、构件制作误差、施工
安装误差等具有三维可调剂适应能力。
(2)能够满足将挂板的荷载有效传递到主体结构承载
要求的同时，还可协调主体结构层间位移及垂直方向变形
的随动性。
(3)对外挂板，连接件的极限温度变形具有变形吸收
的能力。
3．2．2 侧连式
(1)预制外墙对结构抗侧刚度的影响相对较大，侧连
式预制外墙上边与左右侧边与梁、柱或剪力墙相连，抗侧
作用接近于剪力墙。但由于侧连式预制外墙下边只有限位