山西建筑工程集团有限公司、同济大学、山西二建集团有限公司、北京科技大学天津学院联合开展的新型APC接头力学性能理论研究及应用,荣获山西省住房和城乡建设厅建设科技成果登记理论研究优秀成果(二等),主要完成人为翟桂庆、余琼、郭霖、张志、郑芳俊、陈振海、马永宣、孙佳秋。

预制装配式结构中,构件的竖向连接接头是关键环节,目前应用最广泛的是套筒灌浆(对接)接头,为对接传力机理,其薄弱环节为套筒中部,为形成强约束,套筒最小内径与连接钢筋直径差仅为10mm-15mm,施工误差为毫米级,施工不便,套筒口径小,灌浆不易密实,套筒内需刻痕处理,接头造价高,且预制剪力墙一般暗柱为现浇,墙身为预制,装配率低。

针对传统套筒灌浆(对接)接头技术缺陷,同济大学土木工程学院余琼教授开发了新型APC接头,APC (All vertical members precasted in concrete structures)接头为套筒灌浆搭接接头。新型接头两搭接钢筋对套筒作用力相反,具有互锁效应。套筒即为普通钢管,内壁无需刻痕处理,孔径大,施工方便,灌浆易密实,灌浆料的最大粒径可控制在4.75mm内,强度可采用C60,成本低,由于套筒口径大,竖向构件可实现全预制,预制率高。I型和II型APC接头具有自锁效应,套筒中两搭接钢筋受力方向相反,对套筒及灌浆料产生的力相互抵消,套筒及灌浆料所受的力小,套筒中部纵向受压。

同济大学余琼教授研发的新型APC接头

同济大学余琼教授研发的新型接头具有施工方便、成本低、预制率高、灌浆易密实等优势,APC接头连接技术缓解了传统套筒灌浆建筑施工造价成本高昂的压力,解决了当前社会劳动力短缺难题,可有效缩短施工工期、降低建造成本,有效提高了装配式框架、剪力墙结构施工效率,同时实现绿色施工及减少现场湿作业的工序,保证主体施工质量,满足国家现行建筑行业装配式建筑快速发展的要求。

目前余琼教授研发的APC接头已经在上海、天津等多地区多项目中得到了推广应用,采用APC接头的预制构件在施工现场拼装,减少现场湿作业,施工现场噪音小,废物及废水排放少,施工环境好,减少建筑垃圾的产生,符合绿色环保的城市发展理念。APC接头以其优异的力学性能、独特的施工便利性和成本效益,推动了建筑行业的可持续发展,充分体现了绿色建筑和智能建筑的理念,在推动建筑业转型升级、助力实现双碳目标方面展现出巨大潜力。在未来的建筑项目中,APC接头将发挥重要作用,为实现更低碳、更环保的建筑施工提供坚实的技术支持。

北京科技大学天津学院装配式建筑课题组在新型APC接头力学性能理论研究及应用中贡献了重要力量,在装配式混凝土构件连接技术研发上取得了较丰富的成果,课题组项目成员孙佳秋、郭佳、李敏、顾小舒、石晓娟等申请相关专利数十项,为相关技术的产业化应用奠定了坚实的基础。尤为值得一提的是,孙佳秋研发的新型GCUB、GCAP灌浆套筒优化了传力路径,增加了钢筋传力的可靠性,克服了灌浆缺陷带来的不利影响。由郭佳、孙佳秋研发的自锁套筒,实现了钢筋的免灌浆连接,极大的简化了施工流程,缩短了整体工期,对于需要快速建造、高周转的项目来说尤为重要。李敏、顾小舒、石晓娟拥有较丰富的项目管理与力学试验经验,并积极推动新型APC接头、新型GCUB、GCAP灌浆套筒在工程上的应用,为行业的进步与发展注入了新的活力。

未来同济大学余琼教授团队将与山西建筑工程集团有限公司、山西二建集团有限公司、北京科技大学天津学院共同开启更加深入且广泛的合作新篇章,致力于装配式建筑与绿色建筑领域的创新发展。未来的合作旨在整合各方优势资源,深化技术交流与融合,推动装配式建筑连接技术的迭代升级,同时积极探索绿色建筑技术的研发与应用,以期在提升建筑效率、降低能耗、促进可持续发展等方面取得突破性进展。通过加强深度合作,各方将共同努力,为实现建筑业的高质量发展和生态文明建设贡献力量。