劉 楊 張 穎 張曉民 張華崗（河北科技師范學(xué)院后勤與國有資產(chǎn)管理處，河北 秦皇島 066004）

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裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)梁柱連接抗震性能綜述

劉 楊 張 穎 張曉民 張華崗
（河北科技師范學(xué)院后勤與國有資產(chǎn)管理處，河北 秦皇島 066004）

摘 要：住宅產(chǎn)業(yè)化是實現(xiàn)城鎮(zhèn)化的重要途徑，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的成熟度決定著住宅產(chǎn)業(yè)化能否廣泛推廣，而梁柱連接的抗震性能是裝配式結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)。本文對近年來國內(nèi)裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點連接的抗震性能進行了小結(jié)。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土；框架結(jié)構(gòu)；梁柱連接；抗震性能

我國正大力推進城鎮(zhèn)化建設(shè)，住宅產(chǎn)業(yè)化是實現(xiàn)城鎮(zhèn)化的重要途徑，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的成熟度決定著住宅產(chǎn)業(yè)化能否廣泛推廣。其主要結(jié)構(gòu)體系有混合結(jié)構(gòu)、裝配式框架結(jié)構(gòu)及板墻結(jié)構(gòu)等。裝配框架結(jié)構(gòu)有制造率高、施工簡單、布置靈活、節(jié)材環(huán)保等優(yōu)點，應(yīng)用較為廣泛。在過去的裝配工程實例中，由于結(jié)構(gòu)整體性差，在地震作用下破壞嚴重，如1976年唐山大地震時，大量裝配結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，導(dǎo)致人民對這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生懷疑，阻礙了裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展。后來中國建筑科學(xué)研究院等單位對裝配式結(jié)構(gòu)進行了研究，認為裝配式結(jié)構(gòu)抗震性能可以達到整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)抗震性能。

框架節(jié)點將梁柱連成一個整體，起到荷載傳導(dǎo)作用，也是抗震耗能起關(guān)鍵的部位。在住宅產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中，承力構(gòu)件的連接部位是裝配式結(jié)構(gòu)能否推廣的決定性因素，因此研究連接部位的抗震性能具有重大意義。

1. 國內(nèi)的一些框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點的試驗研究

（1） 北京工業(yè)大學(xué)近年來進行了一系列的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式混凝土框架節(jié)點的研究

2006年對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式砼框架節(jié)點試件進行低周反復(fù)加載試驗，并對滯回曲線、骨架曲線等抗震性能指標進行分析，研究結(jié)果顯示預(yù)應(yīng)力裝配式框架節(jié)點的破壞程度小、變形能力強、延性好、變形恢復(fù)能力好，但耗能能力相對較差。為了提高耗能提出在節(jié)點增添非預(yù)應(yīng)力連接鋼筋（在梁頂和梁底均加非預(yù)應(yīng)力鋼筋，并各自貫穿柱到柱另一側(cè)預(yù)制梁的梁頂和梁底部位），即混合連接的概念，并以初始預(yù)應(yīng)力度、非預(yù)應(yīng)力筋級別和數(shù)量為變量對6個混合連接裝配式框架節(jié)點進行加載試驗，得出結(jié)論：混合連接的耗能能力可達到整體現(xiàn)澆混凝土的耗能能力，且其變形恢復(fù)能力和延性相對現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)較好，其綜合抗震性能更優(yōu)；降低初始預(yù)應(yīng)力度可增大試件非線性位移下的延性，但也導(dǎo)致豎向剪力承載和耗能能力的降低。后又有人提出不對稱混合連接的概念，即框架節(jié)點只在梁頂配非預(yù)應(yīng)力鋼筋用來耗能，梁底不配非預(yù)應(yīng)力鋼筋，并進行了試驗加載研究，結(jié)果表明：因非預(yù)應(yīng)力鋼筋用量的減少，其耗能有所下降，但簡化了施工工藝，提高了施工速度。

2008年用ADINA軟件對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配梁進行了非線性有限元分析，結(jié)果表明：節(jié)點處的破壞變形、應(yīng)力分布、試件骨架曲線等抗震指標均與試驗現(xiàn)象相近，其建立的模型與之前的試驗吻合較好。

2009年，通過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配梁柱節(jié)點試驗研究，對比分析了直接裝配和混合裝配的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的受力性能，推出無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量公式，計算值與試驗值吻合較好。采用彎矩-曲率方法對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配節(jié)點試件進行了彈性和彈塑性階段的分析，建立了裝配節(jié)點彎矩-曲率模型，并編制了相應(yīng)的計算程序，用試驗結(jié)果檢驗了理論分析值，證明吻合良好。

（2） 同濟大學(xué)近年來對裝配梁柱的連接進行了一些研究

2005年，對預(yù)制全裝配式梁柱試件、后澆整體式梁柱試件及現(xiàn)澆梁柱試件進行了試驗研究。結(jié)論：后澆整體式梁柱試件的抗震能力與現(xiàn)澆式的無異；全裝配式梁柱試件的抗震性能不理想，應(yīng)采取提高節(jié)點耗能能力的措施。

2007年，在梁柱節(jié)點采用橡膠墊螺栓連接，對單層兩跨單榀的裝配式預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)進行擬動力試驗，結(jié)論：橡膠墊螺栓連接未破壞，節(jié)點具有好的彈性變形能力，抗震性能良好，為柱底彎曲破壞模式，位移延性系數(shù)為4～8；可在地震區(qū)采用橡膠墊螺栓連接。2008年試驗繼續(xù)深入，對一個單層單跨三榀鋪屋面板的裝配式試件進行擬動力試驗（梁柱節(jié)點采用橡膠墊螺栓連接），結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)整體抗震性能良好，橡膠墊螺栓為發(fā)生破壞，梁柱間未滑移，實際使用時要注意橡膠墊的厚度，過薄、過厚時效果都不太好；屋面板與梁的焊接部位為抗震薄弱環(huán)節(jié)，建議采用柔性連接。

2011年，對裝配式節(jié)點采用轉(zhuǎn)動彈簧-阻尼單元和非線性彈性恢復(fù)力模型進行了非線性動力時程分析，與擬動力試驗進行了對比。結(jié)論：時程分析結(jié)果與試驗結(jié)果有較好地吻合，15.5%的最大位移差；加載幅值逐級增大對構(gòu)件的損傷累積僅對開始階段有較大影響，對反應(yīng)峰值僅有5%以內(nèi)的影響。

1.3 2009年東南大學(xué)和萬科企業(yè)股份有限公司，對裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中節(jié)點進行實驗研究。得出結(jié)論：梁柱間采用齒槽接頭及梁的主筋采用滾軋直螺紋接頭的受力性能是可靠的。

1.4 2015年華北理工大學(xué)，提出在裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點安裝角鋼和阻尼器的方法，并進行了低周反復(fù)試驗研究。結(jié)果表明：兩種措施均可較大提高節(jié)點的耗能能力，均可在抗震設(shè)防區(qū)使用，且阻尼器更適合在高抗震設(shè)防地區(qū)使用。

結(jié)語

預(yù)應(yīng)力裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢眾多，能夠推廣的關(guān)鍵是如何保證預(yù)制構(gòu)件間連接部位的抗震性能優(yōu)異的同時又有施工方便、價格低廉、性能穩(wěn)定、可修復(fù)強等特性。更安全、更合理、更經(jīng)濟、實用性更高且具有優(yōu)良抗震性能的連接形式有待研究。

參考文獻

［1］董挺峰，等.無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式框架內(nèi)節(jié)點抗震性能研究［J］.北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，32（2）：144-148.

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中圖分類號：TU398

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