装配整体式混凝土框架结构连接节点设计

装配整体式混凝土框架结构连接节点种类繁多且构造复杂，节点质量对整体结构的性能影响较大，因此需要重视连接节点的设计。装配整体式混凝土框架结构连接方式主要有：柱—柱连接，梁—梁连接，梁—柱连接等。

1.柱—柱连接

常用的柱—柱连接其受力钢筋的连接方式有套筒灌浆连接、机械连接、钢筋焊接等。以下根据相关规范主要介绍套筒灌浆连接和挤压套筒连接的构造要求。

（1）套筒灌浆连接

套筒灌浆方式在欧美、日本等国家有长期、大量的实践经验，国内也有充分的试验研究、一定的应用经验及相关产品的标准和技术规程。当房屋层数较多时，如房屋高度大于12 m或层数超过3层时，柱的纵向钢筋采用套筒灌浆连接可以保证结构的安全。

当采用套筒灌浆连接时，预制柱中钢筋接头处套筒外侧箍筋的混凝土保护层厚度不应小于20 mm；为保证施工过程中套筒之间的混凝土可以浇筑密实，套筒之间的净距不应小于20 mm。

采用套筒灌浆技术的柱—柱连接要素为钢筋、混凝土粗糙面、键槽。由于后浇混凝土、灌浆料或坐浆材料与预制构件结合面的粘结抗剪强度往往低于预制构件本身混凝土的抗剪强度，因此，接缝一般采用强度等级高于构件的后浇混凝土、灌浆料或坐浆料。根据江苏省地方标准《装配整体式混凝土框架结构技术规程》（DGJ 32 TJ 219）规定：当预制柱纵向钢筋采用套筒灌浆连接时，预制柱顶、底应与后浇节点区之间设置拼缝（图4-62），并应符合下列规定：

①预制柱顶及后浇节点区顶面应做成粗糙面，凹凸深度不小于6 mm；

②预制柱底面应设置键槽；

③预制柱底面与后浇核心区之间应设置接缝，接缝厚度为15 mm，并应采用灌浆料填实。

图4-62　预制柱底接缝构造示意
1—预制柱；2—套筒连接器；3—下部预制柱主筋；4—上部预制柱主筋；
L—钢筋套筒连接器全长；hb—梁高；L1—预制固定端；L2—现场插入端

（2）挤压套筒连接

根据《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231）规定：上、下层相邻预制柱纵向受力钢筋采用挤压套筒连接时（图4-63），柱底后浇段的箍筋应满足下列要求：

①套筒上端第一道箍筋距离套筒顶部不应大于20 mm，柱底部第一道箍筋距柱底面不应大于50 mm，箍筋间距不宜大于75 mm；

②抗震等级为一、二级时，箍筋直径不应小于10 mm，抗震等级为三、四级时，箍筋直径不应小于8 mm。

图4-63　柱底后浇段箍筋配置示意
1—预制柱；2—支腿；3—柱底后浇段；
4—挤压套筒；5—箍筋

图4-64　叠合梁连接节点示意
1—预制梁；2—钢筋连接接头；3—后浇段

2.梁—梁连接

（1）叠合梁对接

根据《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1），叠合梁可采用对接连接（图4-64）并应符合下列规定：

①连接处应设置后浇段，后浇段的长度应满足梁下部纵向钢筋连接作业的空间需求；

②梁下部纵向钢筋在后浇段内宜采用机械连接、套筒灌浆连接或焊接连接；

③后浇段内的箍筋应加密，箍筋间距不应大于5d（d为纵向钢筋直径），且不应大于100 mm。

（2）次梁与主梁后浇段连接

对于叠合楼盖结构，次梁与主梁的连接可采用后浇混凝土节点，即主梁上预留后浇段，混凝土断开而钢筋连通，以便穿过和锚固次梁钢筋。次梁与主梁宜采用铰接连接，也可采用刚接连接。

当采用刚接连接并采用后浇段的形式时应符合《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1）的规定：

①在端部节点处，次梁下部纵向钢筋深入主梁后浇段内的长度不应小于12d。次梁上部纵向钢筋应在主梁后浇段内锚固。当采用弯折锚固（图4-65a）或锚固板时，锚固直段长度不应小于0.6lab；当钢筋应力不大于钢筋强度设计值的50%时，锚固直线段长度不应小于0.35lab；弯折锚固的弯折后直段长度不应小于12d（d为纵向钢筋直径）。

②在中间节点处，两侧次梁的下部纵向钢筋深入主梁后浇段内长度不应小于12d（d为纵向钢筋直径）；次梁上部纵向钢筋应在现浇层内贯通（图4-65b）。

图4-65　主次梁连接节点构造示意
—主梁后浇段；2—次梁；3—后浇混凝土叠合层；4—次梁上部纵向钢筋；5—次梁下部纵向钢筋

（3）次梁与主梁企口连接

当次梁与主梁采用铰接连接时，可采用企口连接或钢企口连接形式，采用企口连接时应符合现行国家标准的有关规定。

根据《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231），当次梁不直接承受动力荷载且跨度不大于9 m时，可采用钢企口连接（图4-66），并应符合下列规定：

①钢企口两侧应对称布置抗剪栓钉，钢板厚度不应小于栓钉直径的0.6倍；预制主梁与钢企口连接处应设置预埋件；次梁端部1.5倍梁高范围内，箍筋间距不应大于100 mm。

图4-66　钢企口接头示意
1—预制次梁；2—预制主梁；
3—次梁端部加密箍筋；4—钢板；
5—栓钉；6—预埋件；7—灌浆料

图4-67　钢企口示意
1—栓钉；2—预埋件；
3—截面A；4—截面B

②钢企口接头（图4-67）的承载力验算，除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）、《钢结构设计规范》（GB 50017）的有关规定外，尚应符合下列规定：

a.钢企口接头应能够承受施工及使用阶段的荷载；

b.应验算企口截面A处在施工及使用阶段的抗弯、抗剪强度；

c.应验算钢企口截面B处在施工及使用阶段的抗弯强度；

d.凹槽内灌浆料未达到设计强度前，应验算钢企口外挑部分的稳定性；

e.应验算栓钉的抗剪强度；

f.应验算钢企口搁置处的局部受压承载力。

③抗剪栓钉的布置，应符合下列规定：

a.栓钉杆直径不宜大于19 mm，单侧抗剪栓钉排数及列数均不应小于2；

b.栓钉间距不应小于杆径的6倍且不宜大于300 mm；

c.栓钉至钢板边缘的距离不宜小于50 mm，至混凝土构件边缘的距离不应小于200 mm；

d.栓钉钉头内表面至连接钢板的净距不宜小于30 mm；

e.栓钉顶面的保护层厚度不应小于25 mm。

（4）主梁与钢企口连接处应设置附加横向钢筋，相关计算及构造要求应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的有关规定。

3.梁—柱连接

常用的梁—柱连接方式有整浇式连接、牛腿连接等。

（1）整浇式节点

整浇式节点是柱与梁通过后浇混凝土形成刚性节点，这种节点的优点是梁柱构件外形简单，制作和吊装方便，节点整体性好。

在预制柱叠合梁框架节点中，梁钢筋在节点中的锚固及连接方式是决定施工可行性以及节点受力性能的关键。梁、柱构件受力钢筋应尽量采用较粗直径，较大间距的布置方式，节点区的主筋较少，有利于节点的装配施工，保证施工质量。在设计过程中，应充分考虑施工装配的可行性，合理确定梁、柱截面尺寸及钢筋的数量、间距及位置。梁、柱纵向钢筋在后浇节点区内采用直线锚固、弯折锚固或机械锚固的方式时，其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）中的有关规定；当梁、柱纵向钢筋采用锚固板时，应符合现行国家标准《钢筋锚固板应用技术规程》（JGJ 256）中的有关规定。

根据《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231），采用预制柱及叠合梁的装配整体式框架节点，梁纵向受力钢筋应伸入后浇节点区内锚固或连接，并应符合下列规定：

①框架梁预制部分的腰筋不承受扭矩时，可不伸入梁柱节点核心区。

②对框架中间层中节点，节点两侧的梁下部纵向受力钢筋宜锚固在后浇节点核心区内（图4-68a），也可采用机械连接或焊接的方式连接（图4-68b）；梁的上部纵向受力钢筋应贯穿后浇节点核心区。

图4-68　预制柱及叠合梁框架中间层中节点构造示意
1—后浇区；2—梁下部纵向受力钢筋连接；
3—预制梁；4—预制柱；5—梁下部纵向受力钢筋锚固

③对框架中间层端节点，当柱截面尺寸不满足梁纵向受力钢筋的直线锚固要求时，宜采用锚固板锚固（图4-69），也可采用90°弯折锚固。

图4-69　预制柱及叠合梁框架中间层端节点构造示意
1—后浇区；2—梁纵向钢筋锚固；3—预制梁；4—预制柱

④对框架顶层中节点，梁纵向受力钢筋的构造应符合本条第②款规定。柱纵向受力钢筋宜采用直线锚固；当梁截面尺寸不满足直线锚固要求时，宜采用锚固板锚固（图4-70）。(www.xing528.com)

图4-70　预制柱及叠合梁框架顶层中节点构造示意
1—后浇区；2—梁下部纵向受力钢筋连接；3—预制梁；4—梁下部纵向受力钢筋锚固；
5—柱纵向受力钢筋；6—锚固板

图4-71　预制柱及叠合梁框架顶层 端节点构造示意
1—后浇区；2—梁下部纵向受力钢筋锚固；
3—预制梁；4—柱延伸段；5—柱纵向受力钢筋

⑤对框架顶层端节点，柱宜伸出屋面并将柱纵向受力钢筋锚固在伸出段内（图4-71），柱纵向受力钢筋宜采用锚固板的锚固方式，此时锚固长度不应小于0.6labE。伸出段内箍筋直径不应小于d/4（d为柱纵向受力钢筋的最大直径），伸出段内箍筋间距不应大于5d（d为柱纵向受力钢筋的最小直径）且不应大于100 mm；梁纵向受力钢筋应锚固在后浇节点区内，且宜采用锚固板的锚固方式，此时锚固长度不应小于0.6labE。

根据《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231），采用叠合梁及预制柱的装配式框架中节点，两侧叠合梁底部水平钢筋采用挤压套筒连接时，可在核心区外一侧梁端后浇段内连接（图4-72），也可在核心区外两侧梁端后浇段内连接（图4-73），连接接头距柱边不小于0.5hb（hb为叠合梁截面高度）且不小于300 mm，叠合梁后浇叠合层顶部的水平钢筋应贯穿后浇核心区。梁端后浇段的箍筋尚应满足下列要求：

①箍筋间距不宜大于75 mm；

②抗震等级为一、二级时，箍筋直径不应小于10 mm，抗震等级为三、四级时，箍筋直径不应小于8 mm。

图4-72　框架节点叠合梁底部水平钢筋在一侧梁端后浇段内采用挤压套筒连接示意

（2）牛腿式节点

牛腿凭借较高的承载力及其可靠的竖向传力方式，是应用较为广泛的一种干连接方式。这种节点形式分为明牛腿式和暗牛腿式两种。

4-73　框架节点叠合梁底部水平钢筋在两侧梁端后浇段内采用挤压套筒连接示意
1—预制柱；2—叠合梁预制部分；3—挤压套筒；4—后浇区；5—梁端后浇段；
6—柱底后浇段；7—锚固板

图4-74　型钢暗牛腿连接

对于暗牛腿，可以有很多种做法，如型钢暗牛腿、混凝土暗牛腿等。型钢暗牛腿（图4-74）传力明确，变形性能良好，具有很好的应用前景。该节点将型钢直接伸出来而不用混凝土包裹直接做成暗牛腿，梁端的剪力可以直接通过牛腿传递到柱子上，梁端的弯矩可以通过梁端和牛腿顶部设置的预埋件传递。当剪力较大时，用型钢做成的牛腿还可以减小暗牛腿的高度，相应地增加梁端缺口梁的高度以增加抗剪能力。

明牛腿节点主要用于厂房等工业建筑，是一种常用的框架节点形式。此类节点主要由牛腿支撑竖向荷载及梁端剪力，大部分牛腿节点设计被看成铰接节点。除现浇混凝土可做成牛腿节点外，螺栓、焊接等方式也常用于牛腿连接。

焊接牛腿连接（图4-75）：该焊接连接的抗震性能不理想，在反复地震荷载作用下焊缝处容易发生脆性破坏，所以其能量耗散性能较差。但是焊接连接的施工方法避免了现场浇筑混凝土，也不必进行养护，可以节省工期。开发变形性能较好的焊接连接构造也是当前干式连接构造的发展方向。

螺栓牛腿连接（图4-76）：牛腿具有很好的竖向承载力，但需要较大的建筑空间，影响建筑外观，因此用于一些厂房建筑中。牛腿连接配合焊接及螺栓，形成的节点形式多样，可做成刚接形式，也可做成铰接形式，适用范围更广。

图4-75　焊接牛腿连接

图4-76　螺栓牛腿连接

4.底层柱—基础连接

框架底层柱一般采用现浇施工，当确有必要并采取相应的技术措施后，底层柱也可采用预制。预制柱与现浇基础的连接可以参考江苏省规范《装配整体式混凝土框架结构技术规程》（DGJ 32 TJ 219），当底层预制柱与基础连采用套筒灌浆连接时，应满足下列要求：

（1）连接位置宜伸出基础顶面一倍柱截面高度；

图4-77　预制柱与现浇基础的连接示意
1—预制柱；2—灌浆套筒；3—主筋定位架；
h—基础高度；L—钢筋套筒连接器全长；
L1—预制固定端；L2—现场插入端

（2）基础内的框架柱插筋下端宜做成直钩，并伸至基础底部钢筋网上，同时应满足锚固长度的要求，宜设置主筋定位架辅助主筋定位；

（3）预制柱底应设置键槽，基础伸出部分的顶面应设置粗糙面，凹凸深度不应小于6 mm；

（4）柱底接缝厚度为15 mm，并应采用灌浆料填实（图4-77）。

5.叠合板连接

叠合板可根据预制板接缝构造、支座构造、长宽比按单向板或双向板设计。当预制板之间采用分离式接缝（图4-78a）时，宜按单向板设计，此时应注意结构整体分析时面荷载的导荷方式按单向板方向。对长宽比不大于3的四边支承叠合板，当其预制板之间采用整体式接缝（图4-78b）或无接缝（图4-78c）时，可按双向板设计。

图4-78　叠合板的预制板布置形式示意
1—预制板；2—梁或墙；3—板侧分离式接缝；4—板侧整体式接缝

（1）分离式拼缝

当叠合板按照单向板设计时，几块叠合板各自作为单向板进行设计，板侧采用分离式拼缝连接，如图4-79所示。

根据《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1），单向叠合板板侧的分离式接缝宜配置附加钢筋，并应符合下列规定：

图4-79　单向叠合板板侧分离式拼缝构造示意图
1—后浇混凝土叠合层；2—预制板；
3—后浇层内钢筋；4—附加钢筋

①接缝处紧邻预制板顶面宜设置垂直于板缝的附加钢筋，附加钢筋伸入两侧后浇混凝土叠合层锚固长度不应小于15d（d为附加钢筋直径）。

②附加钢筋截面面积不宜小于预制板中该方向钢筋面积，钢筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于250 mm。

（2）整体式拼缝

当叠合板按照双向板设计时，同一块板内，可采用整块的叠合双向板或几块叠合板通过整体式接缝组合成的叠合双向板。整体式接缝一般采用后浇带的形式，后浇带应具有一定的宽度以保证钢筋在后浇带内的连接或者锚固的空间，保证后浇混凝土与预制板的整体性。双向叠合板板侧的整体式接缝宜设置在次要受力方向上且宜避开最大弯矩截面。

根据《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231），整体式拼缝后浇带应符合下列规定：

①后浇带宽度不宜小于200 mm。

②后浇带两侧板底纵向受力钢筋可在后浇带中焊接、搭接、弯折锚固、机械连接。

③当后浇带两侧板底纵向受力钢筋在后浇带中搭接连接时，应符合下列规定：

a.预制板板底外伸钢筋为直线形时（图4-80a），钢筋搭接长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的有关规定；

图4-80　双向叠合板整体式接缝构造示意
1—通长钢筋；2—纵向受力钢筋；3—预制板；
4—后浇混凝土叠合层；5—后浇层内钢筋

b.预制板板底外伸钢筋端部为90°或135°弯钩（图4-80b、c）时，钢筋搭接长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）有关钢筋锚固长度的规定，90°和135°弯钩钢筋弯后直段长度分别为12d和5d（d为钢筋直径）。

④当有可靠依据时，后浇带内的钢筋也可采用其他连接方式。

（3）支座节点构造

叠合楼板通过现浇层与叠合梁或墙连接为整体，叠合楼板现浇层钢筋与梁或墙之间的连接和现浇结构完全相同，主要区别在于叠合楼板下层钢筋与梁或楼板的连接。

根据《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1），叠合板支座处的纵向钢筋应符合下列规定：

①板端支座处（图4-81a），预制板内的纵向受力钢筋宜从板端伸出并锚入支承梁或墙的后浇混凝土中，锚固长度不应小于5d（d为纵向受力钢筋直径），且宜伸过支座中心线。

图4-81　叠合板端及板侧支座构造示意
1—支承梁或墙；2—预制板；3—纵向受力钢筋；4—附加钢筋；5—支座中心线

②单向叠合板的板侧支座处（图4-81b），当预制板内的板底分布钢筋伸入支承梁或墙的后浇混凝土中时，应符合本条第1款的要求；当板底分布钢筋不伸入支座时，宜在紧邻预制板顶面的后浇混凝土叠合层中设置附加钢筋，附加钢筋截面面积不宜小于预制板内的同向分布钢筋面积，间距不宜大于600 mm，在板的后浇混凝土叠合层内锚固长度不应小于15d，在支座内锚固长度不应小于15d（d为附加钢筋直径）且宜伸过支座中心线。

图4-82　桁架钢筋混凝土叠合板 板端构造示意
1—支承梁或墙；2—预制板；
3—板底钢筋；4—桁架钢筋；
5—附加钢筋；6—横向分布钢筋

根据《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T 51231），当桁架钢筋混凝土叠合板的后浇混凝土叠合层厚度不小于100 mm且不小于预制板厚度的1.5倍时，支承端预制板内纵向受力钢筋可采用间接搭接方式锚入支承梁或墙的后浇混凝土中（图4-82），并应符合下列规定：

①附加钢筋的面积应通过计算确定，且不应少于受力方向跨中板底钢筋面积的1/3；

②附加钢筋直径不宜小于8 mm，间距不宜大于250 mm；

③当附加钢筋为构造钢筋时，伸入楼板的长度不应小于与板底钢筋的受压搭接长度，伸入支座的长度不应小于15d（d为附加钢筋直径）且宜伸过支座中心线；当附加钢筋承受拉力时，伸入楼板的长度不应小于与板底钢筋的受拉搭接长度，伸入支座的长度不应小于受拉钢筋锚固长度；

④垂直于附加钢筋的方向应布置横向分布钢筋，在搭接范围内不宜少于3根，且钢筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于250 mm。