劉巧杰

(灤縣中信建設(shè)工程材料檢驗(yàn)有限公司，河北唐山 063700)

0 引言

裝配整體式結(jié)構(gòu)(NPC結(jié)構(gòu))是一種新型的半裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，即將主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠進(jìn)行預(yù)制，在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝的結(jié)構(gòu)形式。其連接節(jié)點(diǎn)性能的好壞直接影響結(jié)構(gòu)整體性能和穩(wěn)定性能，目前常用的鋼筋節(jié)點(diǎn)連接形式有漿錨連接、機(jī)械連接、焊接連接等，通過后澆混凝土使預(yù)制構(gòu)件形成整體結(jié)構(gòu)，并達(dá)到或略低于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的抗震和設(shè)計(jì)要求［1］。裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)作為一個(gè)具有工業(yè)化程度高、施工周期短、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境效益好等優(yōu)勢明顯的建筑形式，是未來建筑工業(yè)化發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 裝配整體式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)及理論研究

預(yù)制裝配整體式混凝土住宅結(jié)構(gòu)體系中存在各種形式的節(jié)點(diǎn)，主要包括:柱與柱的連接節(jié)點(diǎn)、梁與梁的連接節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)等。其中梁柱節(jié)點(diǎn)又分為端節(jié)點(diǎn)和中節(jié)點(diǎn)。

1．1 梁柱節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)及理論研究

匡珍［2］設(shè)計(jì)了3個(gè)裝配式隔震節(jié)點(diǎn)試件和一個(gè)現(xiàn)澆混凝土對比試件，在3個(gè)裝配式隔震節(jié)點(diǎn)試件中提出兩種適用于裝配式隔震層的新型梁柱節(jié)點(diǎn)的裝配方案(見圖1)，通過試驗(yàn)分析其破壞形式和抗震性能。加載方式為低周反復(fù)加載，試驗(yàn)結(jié)果表明:裝配式試件的耗能能力與普通現(xiàn)澆試件相比稍差，而鋼筋的屈服順序均為:梁縱筋—梁箍筋—柱主筋，這說明了節(jié)點(diǎn)符合“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)要求。

圖1 新型梁柱節(jié)點(diǎn)裝配方案

李忠獻(xiàn)等［3］設(shè)計(jì)制作了4個(gè)裝配整體式型鋼混凝土框架節(jié)點(diǎn)試件，試件分為2組，第一組為中節(jié)點(diǎn)試件，試件設(shè)計(jì)原則為“強(qiáng)構(gòu)件，弱節(jié)點(diǎn)”;第二組為邊節(jié)點(diǎn)試件，試件設(shè)計(jì)原則為“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”。試驗(yàn)軸壓比n=0．2，加載方式為低周反復(fù)加載。試驗(yàn)結(jié)果表明:在耗能能力方面，以彎曲變形為主的節(jié)點(diǎn)試件要高于以剪切變形為主的節(jié)點(diǎn)試件。這說明按照“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”的原則設(shè)計(jì)的框架節(jié)點(diǎn)具有較好的變形和耗能能力，抗震能力較強(qiáng)。試驗(yàn)研究表明連接部位型鋼腹板采用高強(qiáng)螺栓連接、鋼筋采用套管連接的構(gòu)造方式是安全可靠的，可在實(shí)際工程中應(yīng)用。

羅青兒等［4］設(shè)計(jì)了一個(gè)裝配整體式鋼筋混凝土框架柱節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架柱節(jié)點(diǎn)的對比試驗(yàn)，框架柱節(jié)點(diǎn)選擇中柱節(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證梁柱接頭采用齒槽式接頭，接頭區(qū)的鋼筋采用滾軋直螺紋鋼筋連接，且節(jié)點(diǎn)處的樓板后澆的梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式與現(xiàn)澆式梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式的差別。試驗(yàn)結(jié)果表明:在受力性能方面，裝配整體式框架梁柱節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)基本相似;在破壞形式方面，兩種連接方式節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土均沒有出現(xiàn)裂縫;兩個(gè)試件的正彎矩和負(fù)彎矩試驗(yàn)值均高于計(jì)算值，框架的受剪承載力得到保證，說明采用齒槽連接方式是可靠的，且梁的主筋采用滾軋直螺紋的鋼筋連接簡便可行。

楊曉波［5］設(shè)計(jì)了三榀預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土試件，梁柱節(jié)點(diǎn)通過預(yù)應(yīng)力鋼筋連接，施工時(shí)在梁柱內(nèi)預(yù)留直線型孔道，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過孔道，梁柱節(jié)點(diǎn)處拼裝縫用環(huán)氧樹脂水泥漿密封，之后張拉預(yù)應(yīng)力筋，張拉完畢實(shí)施孔道壓力灌漿。試件加載方式為低周反復(fù)加載，試驗(yàn)結(jié)果表明:在水平地震力作用下，預(yù)壓裝配式混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗裂能力強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)出現(xiàn)細(xì)小裂縫，處于彈性工作狀態(tài)。梁柱連接節(jié)點(diǎn)滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)要求。

1．2 梁與梁節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)及理論研究

薛偉辰等［6］對4種典型的節(jié)點(diǎn)形式即中節(jié)點(diǎn)、邊節(jié)點(diǎn)、平節(jié)點(diǎn)、角節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究，以實(shí)際工程為背景，設(shè)計(jì)了4個(gè)現(xiàn)澆柱疊合梁框架節(jié)點(diǎn)試件，對節(jié)點(diǎn)試件的破壞形態(tài)、抗震性能進(jìn)行了研究。試驗(yàn)采用低周反復(fù)加載，試驗(yàn)結(jié)果表明:4個(gè)現(xiàn)澆柱疊合梁框架節(jié)點(diǎn)均滿足“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求，破壞形態(tài)均為梁端受彎破壞，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)僅有少量細(xì)小裂縫，表明現(xiàn)澆柱疊合梁框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)滿足安全性要求。

許勇等［7］設(shè)計(jì)了4組8個(gè)裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)主次梁節(jié)點(diǎn)對比試件，試件采用一種改進(jìn)后的裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)疊合主次梁節(jié)點(diǎn)，如圖2所示。該節(jié)點(diǎn)預(yù)制主梁采用倒T形截面，預(yù)制次梁為矩形截面。試驗(yàn)加載方式為單調(diào)靜力加載，試驗(yàn)結(jié)果表明:裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)主次梁疊合試件與現(xiàn)澆試件的受力過程和破壞形式基本一致，破壞形式為次梁控制截面受彎破壞，滿足“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)構(gòu)件”的設(shè)計(jì)要求。

圖2 裝配整體式結(jié)構(gòu)疊合主次梁節(jié)點(diǎn)

1．3 柱與柱節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)及理論研究

柱子作為框架及框架剪力墻結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，其連接性能對整體結(jié)構(gòu)的抗震性能和整體性能具有決定性的意義。柱子的連接形式有干式連接和濕式連接兩種形式。

應(yīng)一輝［8］設(shè)計(jì)2個(gè)足尺普通高強(qiáng)螺旋箍筋長柱、2個(gè)足尺高強(qiáng)螺旋箍筋漿錨插筋連接長柱和2個(gè)高強(qiáng)螺旋箍筋漿錨插筋連接短柱，試件采用高強(qiáng)螺旋箍筋約束混凝土柱，從而提高柱的抗震性能，同時(shí)，采用外包鋼板箍對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次加固，增加對漿錨插筋與縱筋的約束作用，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的整體性能，提高漿錨插筋連接柱的抗震性能，并進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn)。結(jié)果表明:裝配整體式漿錨插筋連接柱采用高強(qiáng)螺旋箍筋的方法進(jìn)行連接簡單易行，抗震性能好，可以在實(shí)際工程中應(yīng)用。

汪梅等［9］設(shè)計(jì)了5個(gè)足尺的框架柱試件，通過對比普通整澆柱與平口連接柱和齒連接柱的承載能力和抗震性能，研究新型全裝配式干式連接框架柱的節(jié)點(diǎn)連接性能。文中采用的干式連接方法是先將預(yù)埋鋼板焊在上下柱的縱向受力鋼筋上，然后用活動蓋板將上下柱的預(yù)埋鋼板焊接在一起，即將上下兩段柱連接成為一個(gè)整體柱。加載方式為低周反復(fù)循環(huán)加載，試驗(yàn)結(jié)果表明:全裝配式框架柱的抗震性能比整澆柱略有降低，但此連接方式安全可靠且二齒連接柱的受力性能更好。

羅青兒等［10］對以往的榫式連接接頭進(jìn)行了改進(jìn)，如圖3所示，把鋼筋混凝土榫頭改用鋼管混凝土榫頭，柱縱筋的焊接或冷擠壓套筒連接改用滾軋直螺紋套筒連接。并對比了裝配整體式框架柱與整澆柱的抗震性能。得出結(jié)論:這種改進(jìn)的榫式柱接頭連接方式是安全可靠的，且施工方便，可逐步在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用。

圖3 榫式柱連接

2 展望

為了適應(yīng)我國城鎮(zhèn)化形式的快速發(fā)展和對環(huán)境保護(hù)的需求，政府出臺了一系列政策推動我國住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，隨著城市住宅的建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，保障房和商品房的大規(guī)模建設(shè)，住宅產(chǎn)業(yè)化將成為必由之路。而隨著預(yù)制裝配整體式框架結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)性能的研究，其應(yīng)用范圍將會進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)用于小高層甚至高層建筑，因此，在未來住宅產(chǎn)業(yè)化道路上必將得到足夠的重視。

［1］ 陸湘橋．日本工業(yè)化住宅一瞥［J］．建筑施工，2001(4):207-209．

［2］ 匡 珍．裝配式隔震節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)與研究［D］．廣州:廣州大學(xué)土木工程學(xué)院，2013．

［3］ 李忠獻(xiàn)，張雪松，丁 陽．裝配整體式型鋼混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗震性能研究［J］．建筑工程學(xué)報(bào)，2005，4(8):32-38．

［4］ 羅青兒，王 蘊(yùn)，翁煜輝，等．裝配整體式鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究［J］．工業(yè)建筑，2008(2):80-83．

［5］ 楊曉波．預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能研究［D］．合肥:合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，2010．

［6］ 薛偉辰，楊新磊，王 蘊(yùn)，等．現(xiàn)澆柱疊合梁框架節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究［J］．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008，6(12):9-17．

［7］ 許 勇，劉 波，張季超，等．新型裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)主次梁節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究［J］．工業(yè)建筑，2009(8):114-117．

［8］ 應(yīng)一輝．裝配整體式漿錨插筋連接混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究［D］．西安:西安建筑科技大學(xué)，2012．

［9］ 汪 梅，梁書亭，李刻銘．新型全裝配式干式連接框架柱的試驗(yàn)研究［J］．建筑技術(shù)，2010，1(1):52-55．

［10］ 羅青兒，張仟朋，程文瀼．裝配整體式鋼筋混凝土框架柱榫式接頭的試驗(yàn)研究［J］．工業(yè)建筑，2008(10):48-53．