装配式建筑施工中的预制构件连接技术研究

1 引言

我国“十四五”规划明确提出，到2025 年装配式建筑占新建建筑面积比例达到 30% 以上。然而，连接节点被视为装配式建筑的“生命线”，其性能直接决定结构安全、耐久及使用功能。近年来，随着高强材料、智能建造和数字化技术的融入，预制构件连接技术呈现多样化、标准化、信息化发展态势。本文综述当前主流连接技术的研究与应用进展，剖析存在问题，并展望未来趋势。

2 装配式建筑连接技术分类与原理

2.1 螺栓连接

螺栓连接主要应用于钢-混组合结构或全钢装配式体系。其做法是：在预制构件端部预埋螺栓或钢板，现场通过高强螺栓施加预紧力，依靠摩擦力及机械咬合传递内力（图1）。优点：施工速度快、便于拆卸更换、可适应不同截面形式；缺点：对预埋件精度要求高，节点刚度略低于现浇，需定期检验预紧力。

2.2 套筒灌浆连接

套筒灌浆连接是目前混凝土装配式竖向构件纵筋连接的主流技术。其构造为：在预制端预埋钢套筒，安装时将上部钢筋插入套筒，随后注入无收缩高强灌浆料，硬化后形成“钢筋—灌浆料—套筒”复合受力体（图 3）。根据灌浆方式可分为全灌浆和半灌浆两种：全灌浆适用于大直径钢筋，半灌浆则利用一端螺纹机械咬合，另一端灌浆，兼具经济性与可靠性。研究表明，合理设计的套筒灌浆接头受拉承载力可达到钢筋极限强度的 1.25 倍以上，且具有良好的抗震延性。

2.3 钢筋浆锚搭接连接

浆锚搭接通过U型或直线型搭接区灌注灌浆料实现钢筋传力，一般用于楼板、剪力墙水平缝等非关键节点。该工艺简单、成本低，但搭接长度大、对灌浆饱满度敏感，需配合超声波或X射线进行无损检测。

2.4 现浇混凝土湿连接

湿连接指在预制构件间预留后浇带或节点区，现场绑扎钢筋并浇筑混凝土，形成整体。其受力机理等同于现浇结构，可应用于梁柱节点、剪力墙底部加强区等关键部位。优点是刚度大、抗震性能好；缺点是模板工程量大、现场湿作业多、工期相对较长。

2.5 预应力连接

预应力连接通过张拉后张预应力筋或体外索，将预制梁、板、柱压紧为一整体，可显著减小节点尺寸并提高抗裂性能。某高层装配式框架-剪力墙工程在梁柱节点采用后张无粘结预应力技术，节点核心区剪切变形减少30% ，震后残余位移显著减小。

3 典型节点构造与施工要点

3.1 预制剪力墙竖向连接

（1）定位：采用激光三维扫描校核上下层套筒同心度，偏差 ≤2mm 。

（2）灌浆：采用真空辅助灌浆工艺，注浆压力 0.3-0.5MPa ，确保浆体连续饱满。

（3）检验：24 h后进行敲击法初检，7 d后采用原位拉拔仪抽样检测，合格率不低于 95% 。

3.2 预制叠合梁-现浇带连接

为消除叠合梁纵筋与现浇带钢筋冲突，采用“1∶6 水平弯折 ⁺ 局部保护层加厚”的深化方法，使现场钢筋零碰撞；现浇带宽度统一为 200mm ，模板采用定型铝模，周转次数可达200 次以上。

3.3 主-次梁节点

通过对三种节点（预留槽口 + 伸出钢筋、预留槽口 + 预埋接驳器、预埋接驳器 :+ 后浇段）的对比，发现“主梁预留槽口 + 次梁预埋接驳器”方案现场无需支模，施工效率最高，综合成本降低约 15% 。

4 质量控制与检测技术

4.1 关键参数

（1）灌浆料：28 d抗压强度 ，流动度初始值 ≥300mm ，竖向膨胀率 0.02%-0.10% 。

（2）螺栓：采用10.9S高强螺栓，扭矩系数0.11–0.15，分批复验。

4.2 检测方法

（1）无损检测：套筒灌浆采用X射线工业CT，可直观显示内部空洞；超声横波法用于检测浆锚搭接长度。

（2）半破损检测：现场取芯 ⁺ 拉拔试验，验证接头实际承载力。

（3）数字化监测：基于BIM+物联网的灌浆全过程实时监控系统已在深圳某保障房应用，可通过压力传感器、流量传感器实现“注满即停”，降低人为因素风险。

5 工程案例分析

5.1 项目概况

上海某装配式高层住宅，地上32 层，结构体系为装配整体式剪力墙结构，预制率 45% 。竖向构件采用C60 混凝土，钢筋直径 20-25mm ，连接方式为全灌浆套筒；水平构件采用叠合楼板 .+ 预应力空心板组合体系。

5.2 连接施工流程

在工厂阶段，利用六自由度机器人完成钢筋套筒的焊接定位，将误差严格控制在±1 mm以内；运输前为所有套筒加盖专用保护帽，防止杂物或水分侵入；现场安装时，通过智能吊装系统实现构件自动调平和毫米级精定位；灌浆环节由自动搅拌站连续供应双组分灌浆料，注浆速度稳定在 5L/min ，确保饱满密实；最终验收采用BIM模型与现场激光点云数据比对复核，一次验收合格率达 99.1% 。

5.3 效果评价

与传统现浇相比，工期缩短 25% ，现场人工减少 40% ，垃圾排放减少60% ；经低周反复荷载试验验证，结构延性系数 _⋅μ=4.8 ，满足 8 度设防地区抗震性能要求。

6 存在问题与挑战

当前预制构件连接技术仍面临三大瓶颈：一是标准体系多头管理，套筒规格、灌浆料指标及检验方法尚未统一，直接削弱构件互换性；二是产业工人结构性短缺，传统劳务队伍缺乏精细化施工培训，难以满足高精度定位、灌浆及检测要求；三是综合成本居高不下，高强套筒与无收缩灌浆料价格约为普通钢筋连接的 2–3 倍，显著限制了其在低多层住宅中的规模化应用。

7 发展趋势与建议

技术层面：围绕材料、结构、装备三大环节突破。一是研发快硬、早强、微膨胀无收缩灌浆料，实现-5 ℃冬季可施工；二是在超高层或大跨结构中推广“套筒灌浆+局部现浇+预应力”混合连接，兼顾刚度与延性；三是开发基于视觉识别的自动注浆机器人，率先在关键节点实现“无人化”施工。

标准化与信息化：通过“三统一”与数字孪生双轮驱动。先推动套筒、螺栓、预埋件规格统一，打通设计、生产、施工一体化壁垒；再利用BIM+GIS+IoT构建全生命周期数字孪生模型，实时评估连接节点健康状态并预测剩余寿命。

政策与管理：以激励和人才双管齐下。对采用高性能连接技术的项目给予容积率奖励、绿色信贷支持；同时建立装配式建筑产业工人培训基地，全面推行技能等级认证制度，破解精细化施工人才短缺难题。

8 结论

预制构件连接技术是装配式建筑实现“等同现浇”性能的关键。螺栓连接、套筒灌浆、浆锚搭接、现浇湿连接及预应力连接各具特点，应根据结构受力需求、施工条件及经济因素综合选择。未来，随着高性能材料、智能装备与数字化管理技术的深入融合，连接技术将朝着标准化、智能化、绿色化方向发展，为装配式建筑高质量、规模化推广提供坚实支撑。

参考文献

[1] 装配式建筑施工中预制构件连接技术的创新与应用[J]. 2025.

[2] 王川, 等. 装配式建筑预制构件与竖向现浇带钢筋衔接施工技术[J].建筑技术, 2025.

[3] 浙江省住房和城乡建设厅. 装配式混凝土结构高效施工工艺及技术指南[S], 2025.