装配式混凝土房屋建筑结构连接节点力学性能与施工质量控制

引言

在节点力学性能方面，通过大量试验与理论分析，建立了较为完善的设计方法与评估体系，在施工质量控制方面，形成了涵盖构件生产、运输、安装的全流程管理模式，强调数字化技术的应用。文章围绕新型节点构造的力学性能开展了系列试验，提出了相应的设计参数，为工程实践提供参考

一、常见连接节点类型

1.1 梁柱节点

梁柱节点是装配式框架结构的核心连接部位，承担着传递梁端弯矩、剪力与柱端轴力的关键作用。现浇整体式梁柱节点通过现场支模浇筑，将预制梁与预制柱形成刚性整体，其传力直接且整体性强，适用于对结构刚度要求较高的建筑，但现场湿作业量大，会延长施工周期。装配式梁柱节点则更注重施工效率与工业化程度。螺栓连接节点利用高强度螺栓将梁端预埋件与柱身连接件紧固，安装便捷且可拆卸，便于后期维护调整，但对构件加工精度要求严格。

1.2 墙柱节点

墙柱节点是装配式剪力墙结构中墙体与竖向构件的连接关键，其性能直接影响结构的抗侧移刚度与抗震能力。钢筋浆锚搭接连接节点在预制墙体端部预留浆锚孔，安装时将柱内伸出钢筋插入孔内，通过灌注灌浆料形成粘结锚固，这种方式构造简单、施工方便，但对钢筋定位精度和灌浆密实度要求极高，否则易出现受力薄弱区。套筒灌浆连接节点在墙柱结合面设置全灌浆套筒或半灌浆套筒，通过套筒内灌浆料的握裹力实现钢筋连接，其传力路径明确，整体刚度大，能有效抵抗水平地震作用，适用于抗震设防烈度较高的地区。

1.3 梁板节点

梁板节点的主要功能是实现预制梁与楼板的协同受力，保证水平荷载的有效传递。叠合板连接节点是最常见的形式，预制叠合板搁置在梁顶后，在板上浇筑混凝土叠合层，使板与梁通过钢筋锚固形成整体，这种节点能充分发挥叠合层混凝土的受压作用，提升楼板的承载能力与刚度，适用于大多数民用建筑的楼盖系统。预制梁与预制板的干式连接节点则通过预埋件螺栓连接或型钢卡扣连接，省去现场湿作业，加快施工进度，但其整体性相对较弱，多用于荷载较小的次要结构。

二、连接节点构造设计原则

2.1 传力明确与可靠

传力明确是连接节点构造设计的核心原则，要求节点各部件的受力路径清晰可辨，避免因构造模糊导致内力紊乱。设计中需通过合理的构件形态与连接方式，确保梁、柱、墙等部件的内力能直接传递，例如在梁柱节点处，应通过钢筋锚固长度与套筒位置的精准匹配，让梁端弯矩平稳过渡至柱身。节点各组成部分的承载能力需与传递的内力相适配，核心区混凝土强度、钢筋直径及连接固件的选型均需经过受力验算，防止因局部强度不足引发突发性破坏。

2.2 施工便捷性

施工便捷性原则强调节点构造需与工业化施工流程相适配，在满足力学性能的前提下简化操作环节。设计时应尽量减少异形构件与复杂预埋件，采用标准化接口形式，便于预制构件的工厂生产与现场安装定位。套筒灌浆节点的灌浆孔与排气孔位置需便于施工人员操作，避免因空间狭窄导致灌浆不充分。节点构造应考虑施工机械的作业空间，减少高空作业与交叉作业的难度，如采用预制牛腿简化梁体搁置工序，通过预埋件定位销提高安装效率。

2.3 耐久性

耐久性设计需确保节点在长期使用中抵抗环境因素的侵蚀，维持其力学性能稳定。针对不同气候区域，节点构造应采取针对性防护措施：潮湿环境中需加强节点缝隙的密封处理，采用耐候性密封胶阻断水分侵入，工业区或沿海地区则需选用防腐钢材与抗氯离子渗透的灌浆料，防止钢筋锈蚀与混凝土劣化。节点表面应避免积水构造，通过坡度设计引导雨水快速排出，同时在易受碰撞部位设置保护构件，减少机械损伤对节点的影

响。

2.4 抗震性能要求

节点构造应具有满足抗震设计要求的延性和耗能能力，防止节点处的脆性破坏。节点构造应采用合理的构造措施形成“强节点，弱构件”的受力模式，即节点的承载能力不小于相关联的构件，使得地震产生的能量首先由节点两侧的梁、墙等构件通过延性构件的塑性变形来吸收。例如梁柱节点核心区应设置足够的箍筋以增加核心区的抗剪强度，同时限制梁端钢筋锚固长度，使得塑性铰先出现在梁端而不是节点处。对于预制节点应采用柔性接头与刚接接头组合的节点构造形式，借助灌浆料微膨胀性保证节点整体性，同时节点连接部位应有一定的变形空间，使得地震发生时允许节点部分连接有适当相对移位从而耗散地震能量。

三、装配式混凝土房屋建筑结构连接节点力学性能研究

3.1 连接节点力学性能理论分析

节点力学性能的机理分析在结构力学和材料力学理论的基础下，主要研究节点结构受不同荷载工况受力的机理以及节点结构传力过程。对节点简化为力学体系的梁、柱、核心区等受力单元进行传力的归纳与总结。梁柱节点需要重点考虑梁柱之间弯矩、剪力、轴力等相互之间的耦合传力过程，分析节点核心区的抗剪力作用机理；墙柱节点分析过程重点围绕竖向荷载和水平力传力机理，揭示节点钢筋锚固以及混凝土共同工作传力的力学机理。理论分析需要在节点破坏类型的基础上进行分析，将节点的脆性破坏与延性破坏进行比较。

3.2 连接节点力学性能数值模拟

基于有限元的数值分析，通过节点结构节点细节的精细化有限元模拟，达到节点力学行为可视化的目的。模型的建立首先应仿造节点实物，如配筋的形式、锚固的方式和材料界面的界面效应等，从而合理地选择混凝土材料模型和钢筋材料模型，模拟材料在受压直至破坏的过程。并利用一定的边界条件和加载形式复原实际的节点，比如在单调荷载作用下或者循环荷载下节点的实际受力。通过数值模拟研究节点所发生应力场变化、节点形变和发展、破坏的全过程以及薄弱位置和局部应力集中位置，分析各因素对节点力学性能的影响规律，比如，将套筒灌浆饱满度、钢筋锚固长度进行参数化来考察节点的变化，分析节点的刚度变化、节点的承载力变化等。

3.3 连接节点力学性能试验研究

模型试验是节点力学性能试验的核心内容之一，基于足尺模型或 1：3、1：4 等缩尺模型制作节点试验试件，在室内环境中模拟结构实际情况。试件所制节点需要按设计节点构造进行制作，其材质性能及施工方法符合相应标准，并分多级加载或循环加载，并配合位移计或应变片等进行相应的参数获取，包括荷载参数、位移参数、应变等。通过对位移计和荷载计等量测数据获取，同时在试件断裂、破坏时配合观察节点的裂纹扩展以及破坏形态等试验现象的产生，从而判断节点的承载性能、延性性能、耗能性能、刚度退化规律。分析节点不同构造时荷载-位移曲线中各阶段、不同破坏形态的特征。从节点试验结果中对比研究不同结构节点试验分析研究，来归纳不同的构造节点之间的关系，并分析不同构造、不同材料性能等的节点力学性能对比研究。

结语

本文通过对装配式混凝土房屋建筑结构连接节点力学性能的系统研究，明确了不同节点受力规律与破坏机制，构建了全流程施工质量控制体系。研究成果为节点优化设计与施工质量保障提供了理论与实践支撑。未来可进一步结合智能化技术，深化节点性能动态监测与预警研究，助力装配式建筑更安全高效发展。

参考文献

[1]邓飞跃,刘战勇,荣丽娟.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术研究[J].建设科技,2024,(S1):183-185.

[2]李祥富,李磊.房屋建筑中装配式钢筋混凝土结构施工技术研究[J].建筑技术开发,2024,51(12):17-19.