装配式混凝土建筑中竖向构件连接技术现状与分析

装配式混凝土建筑中竖向构件连接技术现状与分析

摘要：竖向预制构件的“钢筋套筒连接”存在一定的技术不足，因此“非钢筋套筒

连接”逐渐引起人们的重视。本文介绍了三种“非钢筋套筒连接”结构体系，即双面叠合剪力墙结构体系、装配式空心板剪力墙结构体系和。通过详述这两种体系的

技术指标、生产工艺、连接节点、施工工序和BIM技术应用，分析了这两种体系

的优劣势，展望了竖向预制构件连接技术的发展趋势。

关键词：装配式；竖向连接；套筒连接；空心板剪力墙；双面叠合剪力墙

前言

目前，装配式混凝土结构体系中竖向构件主要使用钢筋套筒灌浆连接技术，该技术是在

金属套筒中插入单根带肋钢筋并注入灌浆料拌合物，通过拌合物硬化后形成整体并实现传力

的钢筋对接连接[1]。但该技术对深化设计、生产精度、施工技术要求较高，钢筋对接、灌浆

饱满度无法直观察看，存在隐蔽工程，检测方法不普及，存在一定安全隐患。

因此，“非钢筋套筒灌浆连接”逐渐引起大家的重视，如双面叠合剪力墙体系、装配式空

心板剪力墙结构体系等。

一、双面叠合剪力墙结构体系

1.1 双面叠合剪力墙结构体系简介

预制双面叠合墙版由内外双层预制混凝土板、连接双层预制混凝土板的钢筋桁架在工厂

制作而成，称为双面叠合剪力墙（以下简称“双皮墙”）。现场安装就位后，浇筑混凝土，共

同参与结构受力，形成双面叠合剪力墙（图1.1）。

1.2 双皮墙主要技术指标

（1）最大适用高度

双皮墙房屋的最大适用高度应符合表1.1的规定[2]。

双皮墙房屋最大适用高度小于钢筋套筒连接剪力墙的最大高度，以8度（0.2g）为例，

钢筋套筒连接剪力墙的最大适用高度是90m（预制剪力墙承担总剪力大于该层总剪力的80%，最大适用高度是80m），大于双皮墙的最大高度60m。

（2）抗震等级

双皮墙结构构件的抗震设计，应根据设防类别和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符

合相应的计算和构造措施要求。丙类双面叠合剪力墙结构的抗震等级应按表1.2确定[3]。

表 1.2丙类双面叠合剪力墙结构的抗震等级

注：接近或等于高度分界时，应结合房屋不规则程度及场地、地基条件适当确定抗震等级。

乙类装配整体式叠合剪力墙结构应按本地区抗震设防烈度提高一度确定其抗震等级[4]。

双皮墙结构构件的抗震等级划分标准与套筒连接剪力墙的划分标准相同，无需加强构件

的抗震计算和构造措施。

（3）材料要求

双皮墙结构中预制构件的混凝土强度等级不宜低于C30，后浇混凝土强度等级不宜低于

预制部分的混凝土强度等级，不应低于C25。

双皮墙空腔宽度仅100mm，且空腔内有连接钢筋，故后浇混凝土宜采用自密实混凝土，自密实混凝土的性能应符合有关规定；当采用普通混凝土时，混凝土骨料最大粒径不应大于20 mm。浇筑后宜选用直径30mm振动棒进行振捣。

当采用自密实混凝土或细骨料混凝土时，工程成本会有所增加。

（4）现浇墙肢内力放大

对同一层内既有现浇墙肢也有预制墙肢的装配整体式剪力墙结构，现浇墙肢水平地震作

用内力宜乘以不小于1.1倍的增大系数。

现浇墙肢内力的放大系数与套筒连接剪力墙的放大系数相同，无需加强。

（5）粗糙面设置

双皮墙的空腔应设置粗糙面，粗糙面凹凸深度不应小于4mm。实际生产过程中，双皮

墙的A板易制作粗糙面（类似叠合板），但A、B板合模后，空腔厚度仅100mm，且有连接

钢筋，导致B板不易制作粗糙面（见图1.2），建议优化生产工艺，增加粗糙面。

1.3 预制构件类型及连接节点

（1）预制构件类型

常见的预制构件有双面叠合剪力墙、单面叠合剪力墙、单面叠合剪力墙（带夹心保温层）（见图1.3）。

（2）上下层预制墙板连接

上下层预制墙板的水平接缝高度不宜小于50mm，接缝处应采用现浇混凝土浇筑密实。

水平接缝处应布置竖向连接钢筋，竖向连接钢筋的锚固长度不应小于1.2laE；钢筋的间

距不应大于预制墙板中钢筋间距、且不宜大于200mm；钢筋直径不应小于预制墙板中钢筋直径（图1.4）。

武汉理工大学通过对4片双面叠合剪力墙和1片全现浇剪力墙进行拟静力抗震试验，对

比研究剪力墙的破坏形态、滞回曲线、承载力、位移延性、耗能能力和刚度退化特征，实验

结果表明：各双面叠合剪力墙的极限破坏形态与现浇剪力墙基本相同[5]。根据研究结果，双面叠合剪力墙可以按照等同现浇原理进行结构设计。

（3）同层预制墙板连接

非边缘构件位置，相邻双皮墙之间的连接构造如图1.5，后浇段宽度不应小于墙厚且不宜小于200mm；后浇段内应设置不少于4根竖向钢筋，钢筋直径不应小于预制墙版的竖向分布筋直径且不应小于8mm。

应设置后浇段上下层预制墙板的水平接缝高度不宜小于50mm，接缝处应采用现浇混凝土浇筑密实。

水平连接钢筋在双皮墙中的锚固长度不应小于1.2laE，钢筋的间距宜与预制墙的钢筋间距相同，且不宜大于200mm，直径不应小于预制墙板的钢筋直径。

1.4 预制构件的生产

（1）生产工艺

双皮墙的生产工艺略显复杂，主要体现在AB板合模上（图1.6）。

（2）自动化生产

在工厂生产双皮墙时，可以使用自动化设备提高生产效率，如桁架机、网片机、布模机械手、鱼雷罐、布料机、振动台、翻转机、养护窑等（图2.7）。

1.5 施工工序

应根据施工图纸，安装预制墙板，按专项施工方案设置斜支撑，双皮墙底部设置可调整接缝厚度和底部标高的垫块；安装支撑叠合板用脚手架；对水平缝、竖向缝、边缘构件等现浇部位进行钢筋绑扎；安装铝模板；进行混凝土浇筑和振捣。

其中，在安装预制墙板时，要检查并校正墙体预留钢筋；检查并调整预留垫片和螺杆；预制墙安装就位后，要校核和调整安装位置、安装标高、垂直度以及相邻构件平整度；绑扎边缘构件钢筋；在边缘构件和水平接缝处支模；

在浇筑混凝土时，楼板与墙板可同时浇筑，也可分开浇筑；采用自密实混凝土时必须分层浇筑，分层厚度不超过800mm，每层浇筑完毕停歇1~1.5h；混凝土初凝前插入竖向钢筋，保证钢筋搭接连续；

在振捣混凝土时，宜采用振捣棒，不应碰触钢筋骨架、面砖和预埋件；振捣时随时检查模具是否漏浆、变形及预埋件有无移位。

1.6 双面叠合剪力墙结构体系的优劣势

双面叠合剪力墙结构体系采用“钢筋间接搭接”，而非“钢筋套筒连接”，对构件加工和安装的精度要求低，提高了市场认可度；预制构件四面端部不出钢筋，理论上可使用布模机械手、翻转机、鱼雷罐、布料机等自动化设备，结合工厂MES系统，可实现信息化生产，提高生产效率、释放工厂产能；预制构件自重轻，对塔吊起吊重量要求小；施工时免模板。