装配式建筑钢筋连接施工技术研究

装配式建筑钢筋连接施工技术研究

从施工过程来看，安装车间必须首先在预制厂完成混凝土构件的生产，并通过车辆将构件运到施工现场，然后使用安装设备完成安装。在拼装过程中，为了将独立的混凝土构件牢固连接成为整体式建筑，需要使用大量的钢筋进行连接。而传统的绑扎连接、机械连接或者焊接等形式，均存在一定的局限性，如焊接效率低，绑扎连接只适用于直径20mm以下的钢筋。现阶段，装配式建筑大多选择约束浆锚或套筒灌浆的形式连接，在应用这些钢筋连接新技术时，须严格遵循技术规范并掌握连接操作要点，对提高装配式建筑的结构稳定性与安全性有积极的作用。1钢筋连接是用整体式混凝土结构的形式1.1波纹管自行导率连接技术在预制装配式混凝土构件时，为了方便钢筋连接，会提前预留螺旋状的孔。在现场拼装时，将连接钢筋插入预留孔内，在钢筋与预留孔的缝隙之中，采用压力注浆的方式注入适量的水泥浆，待泥浆完全硬结后可取得连接、加固效果。在应用这一连接技术时，预留孔的深度、锚杆（钢筋）的直径、注浆材料的强度等，都是影响钢筋连接效果的重要因素。近年来，有研究人员用波纹管代替预留孔进行拉拔试验，在保证锚固长度、锚杆直径等无关变量一致的情况下，使用波纹管的构件连接效果明显优于预留孔。基于波纹管的约束，浆锚连接虽然加固效果更好，但是也有一定的局限性，如，不适合在剪力墙上使用。1.2产品的选择作为目前国际上通用的一种装配整体式建筑钢筋连接方法，套筒灌浆的工艺流程和技术规范已经较为成熟。从技术应用效果来看，具有钢筋搭接操作简便、不受外界环境影响、施工期间不易产生噪声或污染等诸多优势。该技术的关键点主要有2个。(1）套筒的选择。早期主要以日本的NMB套筒为主，从2003年国产GDPS低合金钢高强无缝套筒开始生产后，由于其性能更好、造价更低，逐渐在国内装配式建筑中得到推广使用。(2）灌浆材料的选择。选择微膨胀、高强度灌浆材料，主要组分为水泥、细骨料以及适量的膨胀剂、减水剂，按照特定比例配合而成，28d抗压强度不应低于50MPa。套筒固定并密封之后，灌注浆液，硬结后在套筒内形成钢混结构，其整体稳定性、抗拉力等都会得到明显提升，保障装配式构件连接牢固。2装配式混凝土结构设计在国家及行业积极推广装配式建筑的背景下，配套的技术体系也在日益完善。就钢筋连接技术而言，国内许多省市相继出台了技术规程，如山东省DB37/T5018—2014《装配整体式混凝土结构设计规程》，北京市DB11/1003—2013《装配式剪力墙结构设计规范》等。这些技术规范中，对约束浆锚连接和套筒灌浆搭接的具体要求均有不同程度的说明，为技术的实践和应用提供了指导。2.1灌浆材料性能要求灌浆材料的泌水率、流动度、抗压强度等是影响钢筋连接效果的关键指标。不同的技术规程中对这些具体指标也作出了明确的说明。例如，在灌浆材料的抗压强度指标中，参照GB/T50448—2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》中的规定，7d抗压强度不应低于40MPa,28d抗压强度不应低于600MPa。在灌浆材料的流动度指标中，参照GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的规定，初始值不得低于180mm,30min后不得低于140mm。在实际的工程中，由于选择的成孔方式不同（预留孔或波纹管），钢筋的搭接长度不同以及基于成本因素也会对灌浆材料的性能指标产生影响。2.2相邻本构模型的比较在套筒灌浆搭接技术体系中，不同地区的技术规程对于套筒材料的选用和浆液的配比等大体相同，但是在相邻套筒、钢筋的间隔距离方面，不同地区的计算方式和具体要求存在明显差异（表1）。结合工程实践经验，对于高层装配整体式建筑，应尽量保持套筒净距、钢筋间距取较大值，对提高灌浆加固效果有积极作用。3显著成果的应用近几年，我国许多公司在探索装配整体式混凝土结构体系方面取得了显著成果，并且通过工程实践证明了这些技术成果的实用性。目前知名度较高的有江苏南通的NPC技术体系、黑龙江宇辉集团技术体系等，选取其中的3种技术体系做简要介绍。3.1水平子系统的安装该技术体系是南通建筑工程总承包公司与浙江大学、天津大学等多所知名高校合作研究，提出的1种适合我国装配式建筑行业环境的技术体系，使用NPC技术体系的装配式建筑的抗震等级最低为S7。对于垂直方向上的混凝土预制件，选择NPC浆锚插筋的方式进行连接、加固。首先在上层楼板的底部预留波纹管，深度控制在楼板厚度的60%～80%，直径控制在50mm，使波纹管尽量靠近建筑外墙一侧。然后将钢筋伸入波纹管内，使用高强度的水泥基料作为灌浆材料。钢筋连接部位示意如图1所示。3.2pc技术体系万科从2005年开始，在借鉴了日本、中国台湾地区等产业化住宅的相关技术后，与多所高校联合成立了装配式建筑技术研发中心。从成立至今，相继在灌浆套筒材料研发、预制构建拼装技术研究等领域取得了突破性成果。在装配式混凝土构建的钢筋连接方面，形成了2种特色技术。(1)PC技术体系，主要面向预制装配式建筑的非结构性构件，如楼板、阳台、叠合板等。对于这类自重较轻、受力较小的构件，采用“钢筋插销”的方式将预制构件连接起来，在连接点上再浇筑混凝土，起到双重加固效果。这种连接技术的优点在于节约人工成本，大幅缩短了工程周期。(2)PCF技术体系，主要应用于剪力墙等承重构件中，采用套筒灌浆搭接。其体系在垂直方向上的柱上焊接套筒，并在套筒下方采用角钢与柱形成三角形支撑，然后在套筒内连接钢筋、灌注浆材，使上、下混凝土构件牢固拼装形成整体。3.3u形钢筋节点连接该技术体系是南京大地建设集团在借鉴了日本预应力预制框剪结构技术的基础上，结合我国一些高层装配式建筑结构，2007年研发成的1种新型技术体系。在预制厂生产钢筋混凝土构件时，使用预应力技术让构件的截面高度尽可能处于较小水平，这样在现场拼装时，预制构件的跨中挠度相应减小，适用于一些大跨度建筑。SCOPE技术体系“U形钢筋节点连接”技术，适用于建筑的梁、柱、板等部位的节点连接，其构造如图2所示。其在梁板相接位置，将预留的钢绞线插入灌浆槽后，先将钢绞线固定，然后浇筑泥浆。养护结束后利用钢绞线与U形钢筋连接，使构件得到加固。目前该技术体系在高层、大跨度建筑中应用效果良好。4混凝土结构钢筋连接方式在推广和使用预制装配式建筑过程中，要选择恰当的技术方法将混凝土