装配式混凝土结构连接节点力学性能提升技术探究

一、引言

随着建筑工业化进程的加快，装配式混凝土结构以其工厂预制、现场装配的特点，在提高施工效率、减少资源消耗等方面展现出显著优势，已成为我国建筑行业转型升级的重要方向。然而，连接节点作为装配式结构的薄弱环节，其力学性能直接决定结构的整体受力行为。在荷载作用下，连接节点易出现变形过大、承载力不足甚至破坏等问题，严重影响结构安全。因此，探究连接节点力学性能的提升技术，对推动装配式混凝土结构的高质量发展具有重要意义。

目前，国内外学者针对连接节点的力学性能开展了大量研究，涉及节点形式创新、材料性能改善、施工工艺优化等多个方面。例如，通过改进套筒灌浆连接的灌浆料性能，可提高节点的粘结强度；通过优化螺栓连接的构造设计，能增强节点的抗剪承载力。本文在现有研究基础上，系统梳理常见连接节点的受力问题，从技术层面提出针对性的提升措施，并结合工程实践验证其有效性，为相关工程应用提供参考。

二、装配式混凝土结构连接节点常见形式及力学性能问题

（一）常见连接节点形式

装配式混凝土结构的连接节点形式多样，根据受力特点和施工方式的不同，主要可分为以下几类：

1. 套筒灌浆连接：通过套筒内灌注高强度灌浆料，将预制构件中的钢筋连接成整体，适用于竖向构件（如柱、墙）的钢筋连接，具有整体性好、承载力高的特点。

2. 浆锚搭接连接：利用预留孔道内的灌浆料将钢筋搭接连接，多用于剪力墙竖向钢筋连接，施工简便但对灌浆质量要求较高。

3. 螺栓连接：通过高强度螺栓将预制构件的预埋钢板连接，适用于水平构件（如梁、板）与竖向构件的连接，可拆卸性强，便于后期维护。

4. 后浇混凝土连接：在预制构件拼接处浇筑混凝土形成整体节点，适用于梁- 柱节点等受力复杂部位，能增强节点的刚度和整体性。

（二）力学性能问题分析

尽管上述连接节点在工程中广泛应用，但在实际受力过程中仍存在以下问题：

• 承载力不足：套筒灌浆连接中，若灌浆料强度不足或灌浆不饱满，易导致钢筋与灌浆料之间粘结失效，节点受拉承载力下降；浆锚搭接连接中，钢筋搭接长度不足或灌浆料收缩，可能引发节点剪切破坏。

• 变形性能较差：螺栓连接在反复荷载作用下，螺栓易出现松动，导致节点变形过大，影响结构的抗震性能；后浇混凝土连接中，新旧混凝土结合面处理不当，易产生裂缝，降低节点的变形协调性。

• 抗震性能薄弱：在地震作用下，连接节点的耗能能力不足，易发生脆性破坏。例如，套筒灌浆连接的钢筋锚固长度不足时，节点可能出现钢筋拔出破坏，导致结构抗震性能下降。

三、装配式混凝土结构连接节点力学性能提升技术

（一）材料优化技术

材料性能是影响连接节点力学性能的基础，通过优化灌浆料、钢筋、混凝土等材料的性能，可显著提升节点的受力能力。

1. 灌浆料性能改进：传统灌浆料存在早期强度低、收缩率大等问题，可通过掺入纳米硅灰、超细粉煤灰等矿物掺合料，提高灌浆料的流动性和早期强度；添加膨胀剂（如钙矾石型膨胀剂）可补偿收缩，增强灌浆料与钢筋、套筒的粘结力。研究表明，优化后的灌浆料抗压强度可达 80MPa 以上，粘结强度提升20%～30% （王海波等，2020）。

2. 钢筋性能增强：采用带肋钢筋或异形钢筋代替普通光圆钢筋，可通过增加钢筋与灌浆料的机械咬合力提高粘结性能；对钢筋表面进行微锈处理或涂覆粘结剂，也能增强界面粘结强度（刘志强，2019）。

3. 混凝土性能提升：预制构件及后浇节点采用高性能混凝土（如自密实混凝土），可提高节点的抗压强度和耐久性；在混凝土中掺入钢纤维或碳纤维，能增强其抗裂性能和韧性，减少节点裂缝的产生（张莉莉，2021）。

（二）构造改进技术

合理的构造设计是提升连接节点力学性能的关键，通过优化节点的几何尺寸、钢筋布置等构造细节，可改善节点的受力状态。

1. 套筒灌浆连接构造优化：增加套筒长度或设置环形肋，可提高钢筋与套筒的锚固效果；在套筒两端设置密封橡胶圈，防止灌浆料漏浆，确保灌浆饱满（陈明，2018）。

2. 浆锚搭接连接构造改进：加大预留孔道直径，增加钢筋搭接长度（建议不小于 35 倍钢筋直径），并在孔道底部设置排气孔，避免灌浆时产生气泡；在孔道周围布置环形钢筋，增强节点的约束作用（王丽娜，2020）。

3. 螺栓连接构造创新：采用摩擦型高强度螺栓代替普通螺栓，通过增加接触面摩擦力提高节点的抗剪承载力；在螺栓连接部位设置加劲肋，减少钢板变形，增强节点刚度（赵刚，2019）。

4. 后浇混凝土连接构造强化：在新旧混凝土结合面设置键槽或粗糙面，增加界面粘结强度；在节点区加密箍筋，提高节点的抗剪能力和延性（周健，2022）。

（三）施工工艺提升技术

施工质量直接影响连接节点的实际力学性能，通过规范施工流程、改进施工方法，可确保节点受力性能达到设计要求。

1. 灌浆施工工艺优化：套筒灌浆时采用“低位注浆、高位排气”的方式，确保灌浆料从下到上充满套筒；控制灌浆料的流动度（宜为 300mm～350mm ）和浇筑温度（ 5^∘C～35^∘C ），避免因流动度不足或温度不当导致灌浆不密实（黄勇，2021）。

2. 钢筋定位精度控制：采用专用钢筋定位支架固定预制构件中的钢筋，确保钢筋插入套筒或孔道的位置准确，避免因钢筋偏位导致节点受力不均；预制构件安装时，使用激光投线仪校准轴线和标高，控制安装偏差在允许范围内（吴敏，2018）。

3. 后浇混凝土施工改进：后浇节点区的模板采用定型钢模，确保模板刚度和密封性；混凝土浇筑时采用分层振捣（每层厚度不超过 500mm ），避免漏振或过振；浇筑完成后及时覆盖养护，养护时间不少于14 天，确保混凝土强度充分发展（郑强，2020）。

四、结论与展望

（一）结论

本文通过对装配式混凝土结构连接节点力学性能提升技术的探究，得出以下结论：

1. 连接节点的力学性能是影响装配式结构安全的关键，常见节点形式（套筒灌浆、浆锚搭接等）在承载力、变形性能、抗震性能等方面存在不足；

2. 从材料优化、构造改进、施工工艺提升三个维度提出的技术措施，可显著改善连接节点的受力性能，其中高性能灌浆料的应用、构造细节的优化及施工质量的控制是核心；

3. 工程案例验证了提升技术的有效性，为实际工程应用提供了可行方案。

（二）展望

未来研究可进一步关注以下方向：

1. 开发智能化监测技术，实时监控连接节点在服役过程中的受力状态，实现早期预警；

2. 探索新型连接节点形式（如模块化连接、智能材料辅助连接），结合数字化设计手段提升节点性能；

3. 建立连接节点力学性能的长期耐久性评估体系，为结构全生命周期安全提供保障。

参考文献

[1] 王海波 , 李刚 , 张晓燕 . 纳米改性灌浆料在套筒连接中的性能试验研究[J]. 建筑材料学报 , 2020, 23(2): 289-294.

[2] 刘志强 , 陈雪梅 . 钢筋表面处理对浆锚搭接连接性能的影响 [J]. 土木工程学报 , 2019, 52(8): 34-41.

[3] 张莉莉, 王军, 刘强. 钢纤维混凝土在装配式节点中的应用研究[J]. 施工技术 , 2021, 50(15): 67-70.