装配式房屋建筑结构节点连接技术创新与应用

引言

随着建筑工业化的快速推进，装配式房屋建筑凭借其高效、环保等优势，在建筑领域的占比日益提升。而节点连接技术作为装配式房屋建筑结构的关键环节，直接关系到结构的安全性、稳定性和耐久性，是装配式建筑发展的核心技术支撑。

当前，装配式房屋建筑结构节点连接技术呈现出多样化的发展态势，不同的连接技术在各类结构中有着不同的应用，且在实际工程中积累了诸多案例。然而，在其应用过程中，也暴露出一系列问题，如力学性能存在隐患、施工工艺复杂、耐久性不足等，这些问题在一定程度上制约了装配式建筑的进一步发展。

一、装配式房屋建筑结构节点连接技术应用现状

1.1 主流节点连接技术及特点

当前主流的装配式房屋建筑结构节点连接技术各有特点，在不同场景中发挥着作用。钢筋连接类技术中，灌浆套筒连接通过高强灌浆料将预制构件内的钢筋连接成整体，能较好地传递力，适用于竖向构件连接，但对施工时钢筋的对位精度要求高，灌浆过程需细致操作以确保饱满。构件连接类技术里，螺栓连接利用高强螺栓将预制构件的法兰盘紧固，具有可拆卸、易调整的优势，在钢结构和钢 - 混组合结构中应用较多，但节点的刚度受螺栓预紧力影响较大。后浇混凝土连接是在预制构件的拼接处预留后浇区，通过绑扎钢筋和浇筑混凝土形成整体节点，适应复杂节点连接的能力较强，然而现场湿作业较多，会延长施工时间。

1.2 不同结构类型中的节点应用差异

装配式混凝土结构的节点主要通过灌浆套筒连接、后浇混凝土连接方式来实现，重点考虑节点的抗剪和抗弯能力，如剪力墙的边缘构件的后浇段的连接，应考虑保证在地震作用下的抗震性能和现浇结构相同，保证结构在整体上的稳定性；装配式钢结构多采用螺栓连接与焊接的方式，重点考虑节点的刚度与延性，装配式组合结构，主要就是混凝土和钢结构的组合，主要通过混合连接技术实现，如钢 - 混组合梁与柱的连接方式，将通过螺栓连接钢的构件，将通过浇筑混凝土强化节点的整体性，将材料的性能优势均得以发挥。

1.3 工程应用中的典型节点连接案例

某现浇剪力墙高层住宅采用全灌浆套筒连接预制剪力墙，施工上对节点钢筋的定位、灌浆的压力严格把控以确保节点承载能力。但在施工过程中，由于局部套筒存在不饱满，不得不返工处理，影响施工进度。某钢框架结构工业厂房采用高强度螺栓连接钢柱和钢屋梁，施工中现场安装效率高。但在使用的过程中，厂房内部由于设备的振动等原因使部分螺栓松动，需定期检查、拧紧，增加了维护成本。

二、装配式房屋建筑结构节点连接技术存在的问题

2.1 力学性能与结构安全隐患

由于部分节点受竖向荷载和水平剪力组合作用，容易引起局部应力集中，导致节点过早破坏。如螺栓连接节点反复荷载作用，螺栓与构件孔壁产生挤压力，螺栓连接端面与构件孔壁的塑性变形降低节点结构整体刚度，对结构安全带来隐患。从抗震性能考虑，传统刚性节点，其变形能力较差，很难以塑性耗能保护主体结构；柔性节点，其延性较好，而刚度却不足以使结构位移太大，难以满足小震不坏、大震不倒的抗震设计要求，存在安全隐患。

2.2 施工工艺与质量控制问题

节点连接施工难度大。灌浆套筒连接要求钢筋的精确就位、灌浆料的严格配合比和浆料的灌注速率，施工步骤繁杂；螺栓连接对构件预留孔就位精度要求较高，如果误差超过一定值，就不能用大一些的孔来过渡，只能进行返工，这不仅影响效率，而且会造成浪费。还存在较大的质量检测难度，节点内质量如灌浆套筒饱满度、焊接接头内部缺陷等，无法采用肉眼直观判断，传统钻芯取样等方法对结构存在损伤，低效，容易出现质量隐患。

2.3 耐久性与适应性缺陷

节点的连接在不同的条件下，适应性较差，在湿热或者腐蚀性环境中，易产生材料老化、锈蚀现象。例如临海的建筑螺栓连接节点，在海水中盐分较高，容易腐蚀螺栓，使其产生锈蚀，强度减弱，会影响节点的安全和使用寿命。多数节点连接为永久性构造，一旦出现损坏，维修和更换十分困难。如后浇混凝土节点出现裂缝后，修补时需要凿除原有混凝土，工序复杂，还可能对周边结构造成影响，增加了维护的难度和成本。

2.4 技术标准与产业化不足

目前节点连接方法无统一标准，各厂的技术体系不同，不具备良好的技术兼容性，制约了技术普及与应用，不利于装配式建筑行业的健康普及与发展。节点连接部件的生产化程度低，专用设备和材料部分进口，既增加了使用成本，也可能导致供应不稳定，制约施工进度，抑制装配式房屋建筑结构节点连接技术的进一步推广。

三、装配式房屋建筑结构节点连接技术创新方向

3.1 材料创新与高性能节点开发

研发纤维复合材料与金属复合的节点构件，发挥纤维复合材料耐腐、强度高的特点，提高节点耐久性，应用于恶劣环境下预制装配建筑物。研制功能型灌浆料，如自愈合灌浆料，通过加入微胶囊的催化剂，在节点处一旦发生裂缝，会自行反应填充；研制早强、高流动性灌浆料，缩短养护时间，加快施工进度，适应不同项目施工要求。

3.2 构造优化与力学性能提升

设计耗能 - 承载分离式节点，在节点处设置可更换的耗能件，如摩擦阻尼器、钢屈服片等。地震发生时，地震能量主要由耗能件吸收，保护主体结构，震后只需更换耗能件即可恢复节点功能，提高结构的抗震性能和可修复性。进行模块化集成节点设计，将节点所需的钢筋、连接件、预埋件等集成预制为模块化组件，如套筒 - 钢筋 - 连接件一体化模块。现场施工时，只需将模块吊装就位即可完成连接，减少现场作业步骤，提高施工效率。

3.3 施工工艺与装备创新

编制智能施工工艺，开发自动化的灌浆机器人，借助于传感器对灌浆压力、灌浆速度的现场监测，保证套筒灌浆饱满；借助于 BIM 技术与激光定位系统，使预制构件节点精确接点，减少人工定位误差，保证施工质量。推广应用快速装配工艺，比如干连接技术，其中的榫卯 + 卡扣组合连接，以构件自身的构造达到快咬合并固定的效果，减少湿作业；开发可拆卸节点，使用螺栓和销栓组合连接，方便后续维护以及结构的调整，增强节点的灵活性。

3.4 监测与维护技术创新

在节点中布置一些传感器如应变片、光缆等感知节点的受力与变位状况，并将信息发回云平台，进行实时评价和节点运行的健康评估，并提前识别节点问题。利用超声波、X 光等无损检测方法，对节点的内部分子质量进行检测，例如超声波成像检测灌浆套筒内的灌浆是否饱满，取代以往的有破坏性的检测方法，不破坏主体结构，达到同样检测效果。

结语

装配式房屋建筑结构节点连接技术在应用中展现出多样化的特点，但也存在力学性能、施工工艺、耐久性、技术标准等方面的问题。通过材料创新、构造优化、施工工艺与装备创新以及监测与维护技术创新等方向的探索，能够有效解决这些问题，提升节点连接质量。

参考文献

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