预制装配式建筑灌浆套筒连接方式研究

方式研究曾成（中国铁建国际集团有限公司，北京100855）［摘要］在理论计算了预制装配式建筑灌浆套筒连接四种失效形式的基础上，研究了灌浆套筒连接方式的主要强度影响参 数并将研究应用于沙特阿拉伯阿美石油公司全预制装配式住宅工程项目。介绍了该工程中釆用的灌浆套筒连接方式的参数设计 与施工技术。［关键词］装配式建筑；灌浆套筒连接；失效计算［中图分类号］TU712.3 ［文献标志码］A

［文章编号］1001-523X （2019） 15-0098-02Research on Connection Mode of PrefabricatedBuilding Grouting SleeveZeng Cheng[Abstract ] Based on the theoretical calculation of four failure modes of prefabricated building grouting sleeve connection, the main strength influence parameters of grouting sleeve connection method are studied and applied to the fully prefabricated residential building of Saudi Aramco Oil Company.project. The parameter design and construction technology of the grouting sleeve connection method used in the project are introduced.[Keywords ] fabricated building ； grouting sleeve connection ； failure calculation预制装配式建筑，是指将建筑的部分或全部构件在工厂预 制完成，运输至施工现场，将构件通过可靠的连接方式组装 而建成的建筑。住建部《建筑产业现代化发展纲要》明确提出， 到2020年,装配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到2025年， 要求建筑品质全面提升，节能减排、绿色发展成效明显，创 新能力大幅提升，形成一批具有较强综合实力的企业和产业 体系。其中，装配式建筑占新建建筑的比例50%以上。但现 有的装配式建筑施工技术还不够完善和成熟，严重限制了装 配式建筑的推广，因此研究开发新的施工技术，保证装配式 建筑施工质量和使用功能显得尤其重要。传统的现浇混凝土结构各部件之间的连接多为刚接，因 此结构的稳定性和刚度比较好，结构形式可多种多样，可以 更随意的进行平面布置。而预制装配式建筑的构件连接方式 为墙板间竖向连接缝现浇、上下墙板间钢筋灌浆套筒连接以 及楼面梁板叠合现浇连接，行业内一直对连接强度的安全稳 世桦特一供苗僂函音m灌浆套筒连接作亦预制装配建筑施工的关键工艺，是将 带肋钢筋插入钢筋套筒，然后灌入强度高无收缩的灌浆料， 使得实际连接效果高于钢筋母材强度。探讨预制装配式建筑的灌浆套筒连接方式，需要关注的 重点及难点主要是套筒与灌浆料连接部位的粘结、灌浆料的 强度、钢筋插入灌浆的长度等参数，以避免钢筋与灌浆料部 位的连接失效、灌浆料与孔洞套管的连接失效、周边混凝土 产生锥状受剪开裂这3种脆性断裂。本文以阿美石油公司（ARAMCO）于沙特阿拉伯达赫兰 社区扩展项目装配式住宅工程项目为对象，重点研究了预制 装配式建筑灌浆套筒连接方式。总建筑面积约10万mS共7种户型。该工程结构形式为剪力 墙结构，轻钢屋面。全部内外墙板、楼梯、楼板和梁柱预制构 件共计26768块，釆用预制装配式拼装技术，预制率高达90% 以上。所有预制构件在专业分包工厂加工生产，在加工厂设 计、支模、浇筑、养护和喷砂处理，然后运输到现场批量统一 安装”本工程主要受力构件剪力墙、梁、板全部由预制混凝土 构件组成，在施工现场进行吊装后，通过墙板间竖向连接缝 现浇、上下墙板间钢筋灌浆套筒连接以及楼面梁板叠合现浇， 将各个预制构件连接形成整体。2灌浆套筒连接技术2.1灌浆套筒连接方式介绍可靠的节点连接是保证装配式建筑结构整体性和抗震能 力的关键，灌浆套筒连接方式是指带肋钢筋插入套筒后，将 灌浆料填入套筒与钢筋的间隙，灌浆料硬化后，在灌浆料和 钢筋横肋、灌浆料和套筒内壁的接触面上紧密啮合，从而实 现钢筋和套筒之间的有效传力。主要的施工流程：吊装预制构件（含连接处垫片），检验 平整度及安装支撑，灌浆腔密封，填缝灌浆并封堵排浆孔, 检查灌浆工序质量，等待灌浆时效过后打填缝密封胶，拆除

支撑模具。2.2灌浆套筒连接理论计算分析2.2.1连接部位可能失效当钢筋受到图1所示的拉力7■时，连接部位可能出现如下 4种可能的失效。1工程概况阿美石油公司（ARAMCO）于沙特阿拉伯的预制装配式 住宅工程项目，包括240套别墅的施工及景观绿化等配套设施,收稿日期：2019-05-16作者简介：曾成（1991-）,男，湖北咸宁人，助理工程师，主要研究方

向为工程建设。图1钢筋灌浆套筒连接示意• 98 •建筑技术开发Building Technology Development工程技术Engineering and Technology第46卷第15期2019年8月(1) 钢筋与灌浆料部位的连接失效，即钢筋会被拔出。(2) 灌浆料与孔洞套管的连接失效，即钢筋与灌浆部位 同时被拔出。(3) 周边混凝土产生锥状受剪开裂。(4) 钢筋弯曲然后破坏包裹的混凝土，或弯曲后被拔出。由于前3种模式的失效是无预警的、突然发生的，所以前 3种失效是工程上不允许发生的。在构件连接设计中，应当使 得连接处发生如第(4)类中阐述的失效，即钢筋先慢慢屈服 然后才会破坏失效。为了避免脆性破坏，采用灌浆套筒技术 施工时应使得高强无收缩灌浆料、钢筋充分包裹、套筒内部 螺纹。2.2.2钢筋与灌浆料部位的连接失效灌浆深度达不到要求，即钢筋嵌入灌浆料的长度不够， 是发生这种不理想的破坏情况的主要原因。极限情况为钢筋从灌浆料包裹中拔出钢筋最小嵌入灌浆 料长度可如下计算：环形约束相应的屈服强度如下计算：F严gT^=ndlcf/p^=2nFy// (3)从式(3)可以看出，极限屈服强度与开裂柱状体的截面 直径无关，所需约束力与极限拉力成正比、与等效摩擦系数 成反比。可釆用提升套筒内壁摩擦系数、增加套筒内壁与连 接钢筋相应的剪力槽等方法增加等效摩擦系数，以避免灌浆 料与孔洞套管的连接失效。本工程通过釆用内壁带纹路的套筒和满足计算要求参数 的sikall4灌浆料来增加等效摩擦系数，既保证了足够的强度 要求，又有着相当好的经济性。2.2.4周边混凝土产生锥状受剪开裂为了避免出现周边混凝土产生锥状受剪开裂导致的失效, 需要充足的约束。最有效的约束是与拉力丁平行的约束。然而， 其他方向的约束也可以满足要求，分布于裂缝处的总约束力

I® TJgfj (1)可按如下计算(图4)。式中:4为钢筋嵌入灌浆料长度；人为钢筋极限屈服拉力； 卩为承载力折减系数，采用0.85； 2。为钢筋截面周长；人为钢 筋与灌浆料接触面连接强度；式(1)基于灌浆料与孔洞套筒之间具有足够约束的假设 考虑。从式(1)得出，只要预留钢筋的型号确定，那么为避 免钢筋屈服前从灌浆料中拔出，钢筋嵌入长度就相应确定。 本工程预留钢筋为直径20mm的HRB400钢筋，嵌入钢筋长 度为180mm,既满足强度要求，也有一定的经济性。2.2.3灌浆料与孔洞套管的连接失效套管内部过于平滑，即套管与灌浆料的粘结不够，是发 生这种不理想的破坏情况的主要原因。式(1)仍然可以使用，只不过需要将绻换为孔洞套筒截 面周长，将久换为灌浆料与套筒的连接强度(比钢筋与灌浆 料的连接强度小)。灌浆料与孔洞套管的连接失效如图2所示，其中丁为作用 拉力；N为约束作用力；“为等效摩擦系数；d为断裂的灌浆 料柱体的截面直径；p为约束压力。式中：心ufAs/coso^+OdsinaJ,血为锥状体第i部分裂缝方向的截面面积；％为拉力7；与锥状体第i部分的夹角； 人为螺旋约束的屈服强度。本工程在套筒与灌浆料连接部位的粘结强度、灌浆料的 强度、钢筋插入灌浆的长度等参数满足要求的情况下，通过 保证预制构件配筋设计合理、构件加工质量以及构件吊装前 质量检查等环节避免这种失效形式。3结束语钢筋灌浆套筒的连接方式，主要影响强度的因素为套筒 与灌浆料连接部位的粘结、灌浆料的强度、钢筋插入灌浆的 长度等。从技术层面上来讲，钢筋嵌入深度选取9倍直径、选用早 强无收缩性能的灌浆料、增加套筒内壁纹路或适应钢筋的剪 力槽等措施，钢筋灌浆套筒连接强度能够得到有效保障。另外，保证预制构件配筋设计合理、预制构件加工质量 以及构件吊装前质量检查等环节可以把好灌浆套筒连接方式 质量关，避免周边混凝土产生锥状受剪开裂。参考文献UJ图2灌浆料与孔洞套管的连接失效在极限荷载的情况下，约束应当提供极限约束压力，如 图3所示。p* 5= TJnndlc

(2)断裂的潘浆料柱体套筒［1］ 张玲，李媾楠.装配式住宅的基本发展概况［J］.城市建设理论研究：电 子版，2011 (33).［2］ 石建光，林树枝.预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望［J］,墙 材革新与建筑节能，2014 (1)： 45-48.［3］ 孔钧，孙广伟，曲磊.装配式建筑生产领域现存问题研究［J］.建筑技术， 2018, 49 (S2) : 44-^»6.［4］ 朱传晟，范涛，周楠楠，等.装配式建筑在节能设计及工程应用中常见 问题分析与对策［JJ.建筑技术，201& 49 (S1) : 5-7.• 99 •