装配式混凝土建筑有几种连接方式?
分享人:芳华装配式混凝土结构建筑,即PC建筑,相当于把现浇混凝土结构拆成一个个预制构件,再通过可靠的连接方式装配起来,因此,连接是装配式混凝土建筑最为关键的技术环节。
装配式混凝土结构建筑主要连接方式有钢筋套筒灌浆连接、钢筋浆错搭接连接、后浇混凝土连接、叠合构件后浇混凝土连接、螺栓连接和焊接等,主要连接方式如图1-1所示。下面对主要连接方式进行具体讨论。
(1)套简灌浆连接
套筒灌浆连接是装配式混凝土建筑中目前竖向构件连接应用最广泛,也是最安全最可靠的连接方式。套筒按结构形式分为全灌浆套筒和半灌浆套筒,如图1-2所示套筒灌浆连接的工作原理是:将需要连接的带肋钢筋插人金属套筒内“对接”,在套筒内注人高强早强且有微膨胀特性的灌浆料,灌浆料在套筒筒壁与钢筋之间形成较大的正向应力,在钢筋带肋的粗糙表面产生较大的摩擦力,由此得以传递钢筋的轴向力。如图1-3-图1-7所示。
1)全灌浆套筒。接头两端均采用灌浆方式连接钢筋的灌浆套筒,日本最常用这种连接套筒。
2)半灌浆套筒。接头一端采用灌浆方式连接,另一端采用非灌浆方式连接钢筋的灌浆套筒,通常另一端采用螺纹连接,目前我国最常用的就是这种连接套筒。
注:D不包括灌浆孔,排浆孔外侧因导向、定位等其他目的而设置的比错固段环形凸起内径偏小的尺寸。
D1可以为非等截而。
图1-2套筒构造图
a)全灌浆套简b)半灌浆套简
1一浆孔2一排浆孔3一剪力槽4一强度验算用截面5一钢筋限位挡块6一安装密封垫的结构
一灌浆套简总长,。一锚固长度一预制端预留钢筋安装调整长度与一现场装配端预留钢筋安装调整长度
1一灌浆套筒壁厚d一浆套筒外径D一内螺纹的公称直径D1一内螺纹的基本小径
D2一半灌浆套筒螺纹端与灌浆端连接处的通孔直径D1一浆套筒锚固段环形凸起部分的内径
(2)浆锚搭接连接
浆锚搭接的工作原理是:将需要连接的带肋钢筋插入预制构件的预留孔道里,预留孔道内壁是螺旋形的。钢筋插人孔道后,在孔道内注入高强早强且有微膨胀特性的灌浆料,错固住插入钢筋。在孔道旁边,是预埋在构件中的受力钢筋,插人孔道的钢筋与之“搭接”。这种情况属于有距离搭接。
浆错搭接有两种方式,一是浆错孔用金属波纹管,如图1-8所示:二是两根搭接的钢筋外圈有螺旋钢筋,它们共同被螺旋筋所约束,如图1-9所示。
浆锚搭接方式,预留孔道的内壁是螺旋形的,有两种成型方式:一是预埋金属波纹管(图1-10)做内模,不用抽出。此方法简便易行,欧洲标准也有相关规定。二是埋置螺旋的金属内模,构件达到强度后旋出内模。金属内模方式旋出内模时容易造成孔壁损坏,也比较费工,不如金属波纹管方式可靠简单。国家标准《装标》规定,采用金属波纹管以外的方式需试验验证。浆错搭接还有一种方式,孔在下方,钢筋在上部,不是安装后灌浆,而是孔内灌浆后插人钢筋,此方法在欧洲标准中有。但我国规范中没有,如图1-11所示。
(3)叠合连接
叠合连接是预制板(梁)与现浇混凝土叠合的连接方式。将构件分成预制和现浇两部分,通过现浇部分与其他构件结合成整体。包括叠合楼板、叠合梁、双面叠合剪力墙板等,如图1-12-图1-15所示。
(4)后浇混凝土连接
后浇混凝土的钢筋连接方式有:搭接、焊接、套筒注胶连接、套筒机械连接、错环连接、钢丝绳索套加钢筋销连接等,如图1-16~图1-20所示。
钢丝绳索套加钢筋销连接是欧洲常见的连接方法,用于墙板与墙板之间后浇区竖缝构造连接。相邻墙板在连接处伸出钢丝绳索套交汇,中间插入竖向钢筋,然后浇筑混凝土。
预埋伸出钢丝绳索套比出筋方便,适于自动化生产线,现场安装简单,作为构造连接,是非常简便的连接方式,目前国内规范对这种连接方式尚未有规定。
在后浇混凝土连接工艺中,为保证预制构件和后浇混凝土的结合度,常需要在预制混凝土构件上的连接面(与后浇混凝土连接的区域)上进行粗糙面处理或者键槽构造处理。
1)粗糙面处理。对于压光面(如叠合板叠合梁表面)在混凝土初凝前“拉毛”形成粗糙面,如图1-21所示。对于模具面(如梁端、柱端表面),可在模具上涂刷缓凝剂,拆模后用水冲洗未凝固的水泥浆,露出骨料,形成粗糙面,如图1-22所示。
2)键槽构造处理。键槽是靠模具凸凹成型的。日本P柱子底部的键槽如图1-23所示。
在欧洲国家,预应力空心楼板侧面,为了增加板的抗剪性能,是既有粗糙面,又有键槽,如图1-24所示。
(5)螺栓连接
螺栓连接是用螺栓和预埋件将预制构件与预制构件或预制构件与主体结构进行连接。前面介绍的套筒灌浆连接、浆错搭接连接、后浇筑连接和钢丝绳索套加钢筋销连接都属于湿连接。螺栓连接属于干连接。
螺栓连接是全装配混凝土结构的主要连接方式。可以连接结构柱梁。非抗震设计或低抗震设防烈度设计的低层或多层建筑,当采用全装配混凝土结构时,可用螺栓连接主体结构。
图1-25是欧洲一座全装配混凝土框架结构建筑,柱梁体系都是用螺栓连接。图1-26是螺栓连接柱子的示意图。图1-27是螺栓连接墙板示意图。图1-28是美国凤凰城图书馆螺栓连接柱子的细部图,螺栓连接构造示意图如图1-29所示。
(6)焊接连接
焊接连接方式是在预制混凝土构件中预埋钢板,构件之间如钢结构一样用焊接方式连接。与螺栓连接一样,焊接方式在装配整体式混凝土结构中,仅用于非结构构件的连接。
在全装配混凝土结构中,可用于结构构件的连接。
欧洲装配式混凝土建筑楼板之间连接、楼板与梁之间会用到焊接连接形式,欧洲标准也有相应规定,如图1-30所示。