套筒灌浆连接-装配式混凝土结构的设计、制作与施工

套筒灌浆连接是装配整体式结构最主要最成熟的连接方式，美国人1970年发明套筒灌浆技术，至今已经有40多年的历史。套筒灌浆连接技术发明初期就在美国夏威夷一座38层建筑中应用，而后在欧美和亚洲得到广泛应用，目前在日本应用最多，用于很多超高层建筑，最高建筑200多m高。日本的套筒灌浆连接PC建筑经历过多次大地震的考验。

1.原理

（1）工作原理 套筒灌浆连接的工作原理是：将需要连接的带肋钢筋插入金属套筒内“对接”，在套筒内注入高强早强且有微膨胀特性的灌浆料，灌浆料在套筒筒壁与钢筋之间形成较大的正向应力，在带肋钢筋的粗糙表面产生较大的摩擦力，由此得以传递钢筋的轴向力，如图6.5-1～图6.5-3所示。

以现场柱子连接为例介绍套筒灌浆的工作原理。

下面柱（现浇和预制都可以）伸出钢筋（图6.5-4），上面预制柱与下面柱伸出钢筋对应的位置埋置了套筒，预制柱的钢筋插入到套筒上部一半位置，套筒下部一半空间预留给下面柱的钢筋插入。预制柱套筒对准下面柱伸出钢筋安装，使下面柱钢筋插入套筒，与预制柱的钢筋形成对接（图6.5-5）。然后通过套筒灌浆口注入灌浆料，使套筒内注满灌浆料。

图6.5-1 套筒灌浆连接原理

图6.5-2 套筒灌浆作业原理

图6.5-3 套筒灌浆实物样品

图6.5-4 下面柱伸出钢筋

套筒连接是对现行混凝土结构规范的“越线”，全部钢筋都在同一截面连接，这违背了规范关于钢筋接头同一截面不大于50%的规定。但由于这种连接方式经过了试验和工程实践的验证，特别是超高层建筑经历过大地震的考验，是可靠的连接方式。

图6.5-5 上面柱对应下面柱钢筋位置是套筒

以上套筒是埋置在预制混凝土构件中与其他构件伸出钢筋连接的。

还有一种套筒是后浇区钢筋连接用的注胶套筒，先将其套在一个构件的钢筋上，两个构件对接后，移动套筒，使之套上另一个构件的钢筋，钢筋接头空隙小于30mm，然后注胶，如图6.5-6所示。

图6.5-6 后浇区钢筋套筒灌浆连接示意图

注胶套筒在日本应用较多。国内与注胶套筒同样功能的钢筋连接套筒多采用机械套筒，最常见的是螺旋套筒。螺旋套筒与钢筋连接靠螺纹的方式，对接钢筋端部像螺栓一样有螺纹，套筒相当于大的螺母旋在两根钢筋上，形成连接，见第3章3.2.2。

（2）套筒 套筒的材质有碳素结构钢、合金结构钢和球墨铸铁，要求内壁粗糙。日本用的套筒材质是球墨铸铁，大都由我国工厂加工制作。国内既有球墨铸铁套筒，也有碳素结构钢和合金结构钢材质套筒。

套筒的行业标准是《钢筋连接用灌浆套筒》（JG/T 398—2012）。关于套筒的技术要求见第3章3.2节。(www.xing528.com)

（3）灌浆料 灌浆料要求具有高强、早强、不收缩，微膨胀的特点，灌浆料行业标准《钢筋连接用套筒灌浆料》（JG/T 408—2013），见第3章3.2.3。

2.《装规》关于套筒灌浆连接的规定

（1）接头应满足行业标准《钢筋机械连接技术规程》（JGJ 107—2010）中Ⅰ级接头的性能要求，并应符合国家现行有关标准的规定。

（2）预制剪力墙中钢筋接头处套筒外侧钢筋混凝土保护层厚度不应小于15mm，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20mm。

（3）套筒之间净距不应小于25mm。

（4）预制结构构件采用钢筋套筒灌浆连接时，应在构件生产前进行钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度试验，每种规格的连接接头试件数量不应少于3个（这一条是强制性规定）。

（5）当预制构件中钢筋的混凝土保护层厚度大于50mm时，宜对钢筋的混凝土保护层采取有效的构造措施（如铺设钢筋网片等）。

另外，辽宁省地方标准《装配式混凝土结构设计规程》（DB21/T 2572—2016）关于套筒灌浆连接钢筋直径规定不应小于12mm，不宜大于40mm。

3.设计要点

套筒灌浆连接的承载力等同于钢筋或高一些，即使破坏，也是在套筒连接之外的钢筋破坏，而不是套筒区域破坏，这样的等同效果是套筒和灌浆料厂家的试验所证明的。所以，结构设计对套筒灌浆节点不需要进行结构计算，主要是选择合适的套筒灌浆材料，设计中需要注意的要点是：

（1）应符合《装规》和现行行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》（JGJ 355—2015）的规定。

（2）采用套筒灌浆连接时，钢筋应当是带肋钢筋，不能用光圆钢筋。

（3）选择可靠的灌浆套筒和灌浆料，应选择匹配的产品。

（4）结构设计师应按规范规定提出套筒和灌浆料选用要求，并应在设计图样强调，在构件生产前须进行钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度试验，每种规格的连接接头试件数量不应少于3个。

（5）须了解套筒直径、长度、钢筋插入长度等数据，据此做出构件保护层、伸出钢筋长度等细部设计。

（6）由于套筒外径大于所对应的钢筋直径，由此：

1）套筒区箍筋尺寸与非套筒区箍筋尺寸不一样，且箍筋间距加密。

2）两个区域保护层厚度不一样；在结构计算时，应当注意由于套筒引起的受力钢筋保护层厚度的增大，或者说h₀的减小。

3）对于按照现浇结构进行设计，之后才决定采用装配式的工程，以套筒箍筋保护层作为控制因素，或断面尺寸不变，受力钢筋“内移”，由此会减小h₀，或断面尺寸扩大，由此会改变构件刚度，结构设计必须进行复核计算，做出选择。

（7）套筒连接的灌浆不仅仅是要保证套筒内灌满，还要灌满构件接缝缝隙。构件接缝缝隙一般为20mm高。规范要求预制柱底部须设置键槽，键槽深度不小于30mm，如此键槽处缝高达50mm。构件接缝灌浆时需封堵，避免漏浆或灌浆不密实。

（8）外立面构件因装饰效果或因保温层等原因不允许或无法接出灌浆孔和出浆孔，可用灌浆孔导管引向构件的其他面。