地震区预制装配式结构钢筋连接技术展望
来源:    发布时间: 2017-11-27 16:32   1548 次浏览   大小:  16px  14px  12px
    和现浇混凝土结构相比,预制装配式结构因其可大量节约资源,提高生产效率,促进技术、材料和工艺创新,已是建筑产业现代化的发展方向。尤其在地震区中,钢筋连接技术是预制装配式混凝土结构的关键技术之一,可靠的连接是保证结构
    和现浇混凝土结构相比,预制装配式结构因其可大量节约资源,提高生产效率,促进技术、材料和工艺创新,已是建筑产业现代化的发展方向。尤其在地震区中,钢筋连接技术是预制装配式混凝土结构的关键技术之一,可靠的连接是保证结构整体性和抗震能力的关键。采用不同的连接形式还直接影响到工程的总造价及工期。
    装配式结构中构件竖向和水平分布钢筋在接缝处并不是每根均进行连接,而是仅将少量粗钢筋进行连接,多数分布细钢筋不进行连接。而目前我国装配式剪力墙几个试点项目中也采用此钢筋连接方式,经过对大量相关文献的搜集与整理,装配式混凝土结构中钢筋连接主要采用套筒灌浆连接、约束浆锚连接这两种方式。
    1 重庆钢筋连接套筒套筒灌浆连接
    1.1 连接机理及应用
    套筒灌浆连接技术是将连接钢筋插入带有凹凸槽的高强套筒内,然后注入高强灌浆料,硬化后将钢筋和套筒牢固结合在一起形成整体,通过套筒内侧的凹凸槽和变形钢筋的凹凸纹之间的灌浆料来传力。
    套筒灌浆连接技术在美国和日本的应用广泛,1970年美国结构工程师YPP博士发明了NMB连结套筒技术,并将这种技术应用于一栋38层的AlaMoana旅馆(檀香山)建筑中,用于连接预制混凝土柱。
    该套筒连接分为Y型(屈服强度型:承载力可达钢筋屈服强度的125%)和U型(极限强度型:可达钢筋极限强度),屈服点大于420MPa,抗拉强度大于600MPa,延伸率大于6%,实现了钢筋的可靠连接,并用于装配式大板结构和框架结构中。
    1.2 目前存在的问题
    (1)预制柱、预制墙构件套筒灌浆连接主要集中在构件下端,造成构件端部刚度增大,端部区形成刚域,塑性铰区域上移,造成实际结构与设计模型假设不符。应建立符合实际情况的节点力学模型,并给出相应的设计计算公式。
    (2)套筒灌浆连接现有研究主要集中在套筒和构件范围。针对装配整体式结构由于连接区域存在刚域,连接失效造成整体破坏形态和破坏过程,局部区域连接失效造成结构失稳破坏形态和破坏过程有待研究。
    (3)伴随着灌浆料强度的提高灌浆料延性指标下降,一旦连接发生强度破坏,连接随即失效。提高灌浆料的延性,是灌浆料性能研制的一个方向,如向灌浆料中参入聚丙烯纤维增强灌浆料的延性,以改善连接性能。
    (4)温度对套筒灌浆连接的性能影响研究不充分。应从高温和低温两个方面扩大套筒灌浆连接的范围。低温将延缓灌浆料强度的发展,套筒灌浆连接能否在低于5℃的温度下仍有良好的连接性能有待研究。高温时由于隔热作用,套筒内部温度升高影响灌浆料强度,应采取温度控制措施保证连接质量有待研究。
    2 约束浆锚连接
    2.1 连接机理及应用
    约束浆锚连接技术是将两连接钢筋拉开一定距离后进行灌浆锚固从而实现钢筋可靠连接的方式(见图2)。
    搭接钢筋之间能够传力是由于钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用。两根相向受力的钢筋分别锚固在搭接区段的混凝土中而将力传递给混凝土,从而实现钢筋之间应力的传递。约束浆锚连接的抗拉能力主要是由以下几点决定:钢筋的拉拔破坏;灌浆料的拉拔破坏;周围混凝土的劈裂破坏。因此,须保证钢筋有足够的锚固长度和有效的横向约束来提高约束浆锚连接性能。
    目前常见的约束浆锚连接方式主要有两种:①插入式预留孔灌浆搭接;②NPC浆锚插筋连接,其在连接性能上存在不同。
    插入式预留孔灌浆搭接在钢筋搭接区段设置有螺旋箍筋,可以有效约束搭接钢筋间的横肋斜向挤压锥楔作用造成的纵向劈裂裂缝的发展,能有效降低钢筋搭接长度.而NPC浆锚插筋连接没有配置相应的横向约束,导致其钢筋搭接长度与前两者相比增加很多,不仅会浪费钢材和灌浆料,还会造成施工难度的增加。这两种约束浆锚连接方式在满足各自钢筋搭接长度要求的前提下,其相应的预制构件均能达到与现浇构件相同或相近的承载能力和抗震性能,符合我国装配式混凝土结构技术规程的设计理念。
    2.2 目前存在的问题
    2.2.1 重庆钢筋连接套筒承载能力较低,应用范围狭窄
    约束浆锚连接由于荷载偏心传递,节点受力状况复杂,导致其承载能力较低,难以在大直径钢筋连接中应用,无法满足高层预制结构构件连接的需要,一般应用约束浆锚连接技术的连接钢筋直径不宜大于25mm.且约束浆锚连接技术目前只能应用于剪力墙纵向钢筋的连接,不能应用于预制柱等构件中。
    2.2.2 钢筋搭接长度过长
    约束浆锚连接需要连接钢筋具有足够的搭接长度才能保证构件连接的安全性.插入式预留孔灌浆搭接连接钢筋搭接长度约400~600mm,NPC浆锚插筋连接钢筋搭接长度约600~1000mm,由此导致钢筋和灌浆料用量较大,还会增大运输、施工吊装难度,延缓施工进行。
    2.2.3 应用受到构件截面尺寸限制
    插入式预留孔灌浆连接的两连接钢筋需在螺旋箍筋内部完成搭接连接,由此导致其外围的螺旋箍筋环外径较大,这在断面尺寸较小尤其是需要双排连接的剪力墙等构件中将会受到很大限制。http://www.cqhzjzzl.cn/