装配式建筑结构连接节点的施工技术难点与突破

摘要：随着建筑行业对可持续发展和高效施工的追求，装配式建筑因其相当大的优势而得到了广泛的应用。其中，结构连接节点作为装配式建筑的关键部件，直接影响建筑结构的完整性、稳定性和安全性。本文深入分析了建筑结构预制连接节点的结构难点，包括节点连接方法的复杂性、对连接部件电压性能的高要求、施工精度控制的困难以及节点密封和密封的多重挑战。同时，揭示结构连接节点的研发、高性能节点材料的应用、先进的施工方法与设备的应用，以及防水防渗技术的创新，为推动我国装配式施工技术的发展与应用奠定基础。

关键词：装配式；建筑结构；连接节点；施工技术；难点与突破

引言

在我国建筑业转型与现代化进程中，装配式建筑因其具有可工业化、快速、质量可控、节能环保等优点，已经成为建筑业发展的重要趋势。装配式建造是一种新的施工方式，它是一种在工厂里制造部件，并把它运到建造地点的方法。但其连接处节点受力状况直接影响到其完整性与安全。连接节点是装配式建筑构件的连接部位，其承载力与变形的协同发挥着至关重要的作用，是装配式建筑工艺的核心与关键。对其关键技术难点进行深入研究，探索其有效突破途径，是提升我国装配式建筑质量、推动我国建筑产业健康发展的关键。

1装配式建筑结构连接节点概述

1.1装配式建筑结构连接节点的含义

预制结构连接节点是指预制建筑中用于将各种预制构件连接在一起并共同工作以形成完整建筑结构体系的关键部件。这些节点就像建筑结构的“节点”，负责荷载传递和变形协调等重要功能，是区分预制建筑和传统铸造建筑的核心结构之一。

1.2装配式建筑结构连接节点的作用

1.2.1荷载传递

在建筑施工期间，结构连接节点要承担竖向恒载（其本身及装修的永久荷载）、活荷载（人员、家具等的变动荷载）、水平风荷载、地震作用等多种荷载，由一根预制构件向下一根预埋件，再由一根预埋件传递至地基，从而保证整体结构的稳定。如装配式框架结构中，梁和柱的连接节点需要将竖向荷载传递给柱子，同时也承担了横向或竖向的荷载，从而实现了对外部荷载的协同作用。

1.2.2变形协调

由于预制件的制造、运输及组装等工序的不同，其各组成部分的变形特性也各不相同。在构件受力时，要协同各构件进行变形协调，保证结构整体的整体性，防止因变形不一致引起的节点应力集中，造成结构损伤。在装配式剪力墙结构中，为了保证整体结构的整体稳定，连接节点在墙体内各构件间的相互配合，使其在水平荷载下能够协同工作。

1.2.3保证结构整体性

通过构建有效的连接节点，将每个预制构件连接成一个整体，使预制建筑具有良好的空间电压性能。节点的连接质量直接影响建筑结构在不同荷载下的整体性能，就像链中的关键环节一样。节点的故障会影响整个结构的安全性和可靠性。

1.3装配式建筑结构连接节点的分类

1.3.1按连接方式分类

（1）焊接接头节点：连接件与结构件连接部位的金属在高温作用下，局部熔融、冷却凝固成为一种可靠的连接。装配式建筑结构中常用的钢梁与钢柱连接方式，其节点承载力高、刚度大，但对节点设计及操作技术要求高，且易产生焊接误差，从而影响节点质量。

（2）螺栓连接节点：采用螺栓进行装配式装配，便于拆装，特别适合装配式房屋及部分混凝土结构。但为了避免螺钉的松脱和损伤，必须对螺钉的拧紧力进行严格的控制。

（3）套筒能力连接节点：在装配式混凝土结构中采用套管式接头，将高强接头材料嵌入套管内，使其与套管形成可靠的锚固点，实现装配式结构的整体连接。其施工工艺复杂，对接头的材质、工艺、工艺等都有较高的要求。

（4）键槽连接节点：将键槽块置于装配构件上，通过键槽-键槽的互嵌作用实现载荷的转移。该系统对重点路段、重点路段的尺寸精度及位置精度有较高的要求。

1.3.2按结构类型分类

（1）框架结构连接节点：在装配式框架结构中，支撑柱连接不仅承担着构件的受力，而且还承担着构件间的传力。

（2）剪力墙结构连接节点：主要是指墙体中的连接节点和梁与墙体之间的连接节点。装配式剪力墙结构中的连接是保证其抗侧性能和整体性的关键。

（3）混合结构连接节点：装配式建筑中，钢梁与混凝土柱，钢梁与混凝土柱，钢梁与混凝土梁等，均有连接节点，因此，在设计与建造中，应充分考虑各构件的特性。

2装配式建筑结构连接节点施工技术难点

2.1节点连接方式的复杂性

在装配式建筑结构中，节点形式多样，有焊接接头、螺栓接头和套筒接头等。每一种联接方式都有其特殊的应用场合和技术需求，使得设计更加复杂。焊接接头具有较高的连接强度，但对焊接工艺要求较高，焊接时易产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷，严重影响连接质量。由于环境因素对焊接工艺的影响较大，因此，在较低的温度、湿度条件下，很难保证其焊接质量。用螺纹联接是比较容易的，但要保证螺丝的紧固力矩满足设计的需要。如果不及时将螺栓拧紧，则可能造成螺栓的松动，从而造成接头的失效。套管式节点是装配式混凝土结构中常用的一种节点形式，其通过在套管内注入高强接头材料，实现了钢筋与套管的可靠锚固。但是，套管节点的施工工艺较为复杂，对注浆材料的特性及注浆工艺的控制要求较高。接头处如有缺陷，则会造成注浆不充分，从而影响接头的承载力。而键槽连接是通过调整预制构件上的键槽和键块，实现键块和键槽之间的相互嵌入。这种连接方式对键槽和键块的尺寸精度和位置精度要求很高，在预制构件制造和现场安装过程中，当键槽和键板的尺寸偏差太大或位置不准确时，无法达到预期的连接效果，降低了结构的完整性。

2.2连接部位的受力性能要求高

装配式连接节点在使用过程中会受到竖向荷载、水平风载和地震作用等多种荷载作用。这些载荷可分别或联合作用在结点上，对结点的电压特性有很高的要求。节点既要满足承载力，又要具有较好的韧性与耗能能力，才能保证在地震等随机作用下，通过变形节点吸收能量，避免发生脆性失效。比如，在地震作用下，节点要抵抗较大的剪力和弯矩。若节点连接设计不当或施工质量欠佳，则有可能造成节点先发生破坏而造成整体破坏。此外，不同结构构件间的变形协调对接头的耐压特性也有很大的影响。预制件在制造、运输、安装等各环节都会产生一定的尺寸差异，如何在荷载作用下协调各构件间的变形，保证其整体性，是一个极具挑战性的问题。

2.3施工精度控制难度大

预制装配是装配式建筑中最重要的一环，其连接节点是装配式安装过程中的核心环节，对装配精度的要求非常高。在现场预制件的制造中，受外形精度、浇筑工艺及振动品质等多种因素的影响，导致其尺寸、外形及定位偏差均受到不同程度的影响。比如，装配后的混凝土构件外形尺寸的差异，会造成装配时各部件间的对接不精确，进而影响接头的质量。预埋件的位置不符合要求，会影响接头的正常安装，降低接头的承载力。若在工地上安装时，由于杆件位置不正确，使连接部位的预留孔洞或加固部位出现较大的偏差，则会对接头的受力性能产生较大的影响。如插在套管内的加固深度要严格按照设计，不然钢筋与套管间的锚固强度不能得到保证，造成接头失效。但因构件加工精度及装配时人为误差等原因，导致钢筋不能精确嵌入或嵌入深度不够，严重影响了节点质量。另外，在装配式房屋建造过程中，上下两层预制构件的竖向差异也会对节点的连接造成不利的影响。当竖向偏移过大时，节点将受到附加偏压，使其承载力下降，进而影响结构的稳定。为适应装配式结构的高精度设计需求，装配式装配式连接节点从装配到安装全流程均需采用先进的测量手段、高精度的施工机具以及严密的质量监控手段，这大大增加了工程建设的难度与成本。

2.4节点防水密封挑战多

可装配式建筑结构中的节点多设置在预制装配式构件的接头部位，极易产生缝隙，从而为雨水渗漏提供可能。水密密封是建筑物功能、耐久性和结构安全的关键。但是，密封接缝仍存在诸多技术难题。首先，考虑温度、湿度、结构变形等影响，节点缝隙宽度随预制构件的不同而呈现出动态变化。因此，对防水密封材料的柔性、延展性和耐候性提出了更高的要求，在保证防水密封性能的同时，不会产生开裂、脱落等现象。其次，防水材料的质量与施工技术、周围环境等密切相关。若在施工时，采用的是不均匀的密封件、封严层数不够多、封严断面不洁净或不符合要求，则会造成防水失效。比如，在节点式密封结构中，如果密封材料与构件表面不能紧密贴合，则雨水极易从缝隙中渗入，进而腐蚀构件（如钢材厚度），降低构件的服役寿命。另外，不同结构构件材质不同，例如混凝土与金属间的界面等，也会产生电化学腐蚀。在湿度较大的条件下，该电化学侵蚀会加快密封材料的老化与损伤，进而影响其防水密封性能。当连接部位发生渗漏时，不但会造成墙体模板、装修等问题，而且还会引起钢筋锈蚀，降低结构的承载力，威胁到建筑物的使用安全。

3装配式建筑结构连接节点施工技术突破

3.1新型连接节点形式的研发

目前，国内外科研工作者正致力于研制新结构，并已获得一系列创新性结果。比如，根据耗能减震原理，研制出一种在常规荷载作用下仍能保持较高的刚度与承载力，并能满足日常使用需求；当地震发生时，消能元件会在其内部工作，并利用其自身的变形与摩擦来耗散地震能，从而达到减震减震的目的。同时，自调整功能使其能够在震后自动恢复到初始状态，减小震后剩余变形，增强震后可恢复性。该节点在改善结构抗震性能、简化建造流程、降低建造难度等方面具有广阔的应用前景。比如，一种预制的预应力连接节点被研发出来，它通过对预制板的各接头进行预处理，使其牢固地结合为一体。采用预应力技术，既可改善接头的承载力、抗裂承载力，又可改善结构的整体性及空间稳定性。在大面积装配式结构中，采用装配式预应力节点可有效解决传统节点在大荷载作用下易产生过大变形及节点破坏等难题，为大面积装配式建筑的发展提供技术支撑。同时，并在此基础上，结合GRP的高强、耐腐蚀、轻质等特点，提出了一种新的连接方式，即以GRP为代表的新型连接方式，在减轻其重量的基础上，进一步拓展其应用领域。

3.2高性能连接材料的应用

高性能扣件的研发与应用可为装配式结构节点建造中的关键技术问题提供重要支撑。在焊接头方面，新的焊接材料层出不穷。比如，研究超高含氢量电极及焊丝，可有效降低氢在焊接时的生成，减少气孔、裂纹等缺陷的发生，从而提高焊接质量。通过对材料组成的优化与设计，获得高强韧、耐疲劳等力学性能，提升焊接接头的可靠性与耐久性。同时，采用高强耐蚀合金螺丝，是目前螺栓发展的趋势。该合金螺杆既有高的屈服、抗拉强度，又有很好的抗腐蚀性能，使其使用寿命更长。同时，为解决螺栓在长时间工作中因振动、冲击等原因引起的螺钉松动问题，研制出相应的防松螺母及垫片，并采用独特的结构设计及表面处理技术，保证了螺栓联接的稳定。在套管连接件中，高性能连接材料的研发已有较大的发展。它具有良好的流动性，良好的接缝性能，早期强度高、膨胀小。优良的流动性能及粘结性能，保证了在低压条件下，胶接材料能迅速、均匀地充满套管与钢管间的空隙，防止空洞及疏松；早期混凝土具有高的强度，可在短期内承担一定的荷载，加速了工程的发展；在接头材料硬化时，由于材料的微胀性，可弥补接头材料的收缩，保证接头材料、套管与钢筋的牢固结合，从而提高接头的承载力。同时，部分可自密实的接缝材料也得到了越来越多的应用。

3.3先进施工工艺与设备的采用

采用先进的施工工艺与装备，对实现装配式接头的高精度建造具有重要意义。采用高精密模具及全自动制造设备，对预制件的尺寸误差进行了有效的控制。比如，在数控机床上对模板进行加工，其精度达到了±0.5mm，从而保证了预制件的外观尺寸、预埋件的位置等均满足设计要求。同时，利用自动浇注与振动装置，对浇注速度、振捣时间、振捣频率等进行精密控制，以保证混凝土的密实均匀，并降低构件的内在缺陷。利用先进的检测、定位、吊装等手段，在工地进行拼装，提高了构件的组装精度。利用全站仪、GPS等高精度的量测装置，实现了工件的在线监控与定位。利用微机进行分析与调试，使装配误差降到很小的范围之内。智能吊装设备是一种面向装配式建筑的吊装设备，它可以依据构件的重量、形状、安装位置等因素，对吊装角度、吊装速度、吊装高度等进行自动调节，从而达到精确定位的目的。其中，全自动注塑设备，是通过对注塑压力、注塑流量及注塑时间的精确控制，保证注塑工艺的稳定及注塑品质的稳定。有些自动注塑装置还具备实时监控与反馈的功能，能够对注塑过程中的各项参数进行实时监控，并依据监控结果对注塑工艺参数进行自动调节，保证注塑质量。同时，研制出与之相匹配的超声波故障检测仪、冲击-回声检测仪等注入质量检测设备，实现对注塑后节点的非破坏性检测，实现对注塑密度不够等质量问题的实时检测与解决。

3.4防水密封技术的创新

为解决组合结构中的水密问题，防水密封技术也在不断地进行革新。在防水、密封等领域，出现了许多新的、高性能的材料.如：高弹力封合剂，其优良的柔韧性、附着力及耐候性，使其在节点形变的情况下仍能保持较好的密封性，并能有效地抵御雨水的渗入。止水带遇水后会快速膨胀，填补接缝间的空隙，成为一道可靠的止水屏障。另外，目前已出现了一类新型防水卷材，如自粘性能好、防水效果好、施工简便等，适合装配式建筑结构中的接缝防水。同时，在防水、防漏的施工工艺上，也提出了一种多道密封的设计思路。比如，在建筑结构的结点上铺设一层防水薄膜，以其良好的防水性，将大量的雨水阻隔在外；再在其外部喷涂一层密封胶，作为第二层防护，使其具有更好的防水密封作用；在某些关键位置，可增加防水膨胀密封条，形成第三道防护措施，保证其在极限工况下的水密性。通过对装配结构件表面进行抛光、清洗、涂覆界面剂等手段，改善密封面处理工艺，提升密封面与结构表面的结合强度，提升密封面的可靠性，发展结构件耐久性能评价与监控技术。通过对其进行周期性的检测与评价，能够及时地检测出密封材料的老化、破损等问题，并据此进行相应的修补，从而保证其长期使用效果。

4结语

装配式建筑是我国建筑行业发展的一个重要发展趋势，其节点构造施工工艺直接关系到工程的质量与安全。本文针对目前可装配式建筑连接节点构造中存在的连接方式复杂、连接构件性能要求高、施工精度难以控制、节点防水不透水等问题，从新型节点型式设计、高性能连接材料的应用、新型施工工艺与装备的应用、防水密封的创新等方面进行研究，获得了一系列具有特色的研究结果。但目前我国装配式建筑正处于快速发展阶段，其节点构造方法亟待研究与创新，以提升其综合性能与市场竞争力，促进我国建筑产业向绿色、高效、可持续发展。

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