0 引言

節(jié)點(diǎn)連接安全性一直是裝配式結(jié)構(gòu)最關(guān)心的問題之一，也是裝配式結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)問題。文獻(xiàn)[1]通過擬靜力試驗(yàn)研究了梁柱邊節(jié)點(diǎn)在地震作用下的破壞形態(tài)、滯回曲線和骨架曲線，結(jié)果表明提高箍筋的強(qiáng)度等級或加密箍筋對提高節(jié)點(diǎn)的抗剪承載力有效；文獻(xiàn)[2]設(shè)計(jì)一個(gè)在預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)預(yù)埋低屈服高延性連桿的高效延性節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的變形能力增強(qiáng)，位移延性系數(shù)高于現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)；文獻(xiàn)[3]采用鋼板對焊拼接預(yù)制裝配式鋼骨混凝土框架節(jié)點(diǎn)，與鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)相比，其塑性變形能力強(qiáng)，具有較好的耗能能力；文獻(xiàn)[4]將裝配式鋼筋套筒灌漿連接節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，其鋼筋套筒灌漿連接節(jié)點(diǎn)的力學(xué)和抗震性能與現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)相近。

對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，一方面由于節(jié)點(diǎn)連接處受力復(fù)雜，容易發(fā)生破壞；另一方面大多數(shù)節(jié)點(diǎn)連接需要進(jìn)行現(xiàn)場濕作業(yè)，不僅對現(xiàn)場施工技術(shù)要求較高，而且施工進(jìn)度緩慢，不能完全發(fā)揮裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，因此提出一種新型干連接的梁柱節(jié)點(diǎn)形式，避免對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場濕作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的全預(yù)制化。

1 節(jié)點(diǎn)形式

1.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)思路

裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接位置大多集中設(shè)置在梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，調(diào)查研究表明：裝配整體式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是其抗震中的薄弱環(huán)節(jié)，在地震中最主要的破壞形式是節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土壓碎和鋼筋屈曲[5]，同時(shí)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)布筋較密集，后澆筑混凝土不易振搗密實(shí)，施工困難，難以保證節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的整體質(zhì)量。

新型梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)基本思路主要基于以下2點(diǎn)：①依據(jù)GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求在結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件和關(guān)鍵傳力部位，縱向受力鋼筋不宜設(shè)置連接接頭；②在抗震設(shè)計(jì)中充分考慮“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)理念。該新型梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式：梁柱連接核心區(qū)整澆預(yù)制，節(jié)點(diǎn)連接處分別設(shè)置在梁段1/3處和柱段1/2處，其中梁-梁連接采用企口連接，通過預(yù)埋角鋼與中間搭接梁焊接；柱-柱連接采用植筋技術(shù)，節(jié)點(diǎn)整體模型如圖1所示。

圖1 梁柱節(jié)點(diǎn)模型

1.2 節(jié)點(diǎn)連接形式與構(gòu)造

植筋技術(shù)是指以專業(yè)的膠粘劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿種植于基材混凝土中后錨固的方法，多應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固改造工程中，同時(shí)膠粘劑黏結(jié)強(qiáng)度高，凝固時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)快速化施工。預(yù)制節(jié)點(diǎn)在柱連接處采用植筋技術(shù)，在柱下半段預(yù)留植筋孔，在植筋范圍內(nèi)和柱上部搭接筋區(qū)的箍筋加密，其節(jié)點(diǎn)連接如圖2所示。預(yù)留植入孔的大小及下部植筋段的箍筋加密要求按照GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。安裝前必須對植筋孔洞清理，之后注入A級植筋膠，注入量應(yīng)超過植入孔高度80%，溢出部分充填連接縫，預(yù)留鋼筋對孔插入后應(yīng)減少二次擾動，以免影響連接質(zhì)量。

預(yù)制節(jié)點(diǎn)在梁搭接處缺口梁邊緣預(yù)埋角鋼，受力鋼筋與角鋼焊接，同時(shí)沿角鋼長度方向每間隔200mm引出拉錨筋，防止節(jié)點(diǎn)處角鋼被拉出造成節(jié)點(diǎn)因承載力不足發(fā)生過早破壞，其節(jié)點(diǎn)連接如圖3所示。中間搭接梁吊裝就位后先沿搭接處將預(yù)埋的角鋼焊接在一起，然后將焊縫打磨平整，再使用與角鋼同等級的鋼板沿接口四周焊接。焊縫大小及要求按照現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行，拉錨筋選用與箍筋等直徑、同等級。

圖2 柱-柱連接節(jié)點(diǎn)

圖3 梁-梁連接節(jié)點(diǎn)

2 模型分析

2.1 模型概況

利用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件建立一個(gè)4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其抗震等級為7級（0.15g）,Ⅱ類場地，層高3.3m，總高度13.2m。柱尺寸為600mm×600mm，梁尺寸為400mm×600mm，跨度為7200mm，受力鋼筋為HRB400，C30混凝土。

2.2 整體模型分析

研究表明，節(jié)點(diǎn)區(qū)的剛度對結(jié)構(gòu)體系的受力性能有直接的影響[6]，本文通過改變梁中間搭接梁的剛度建立不同的裝配式結(jié)構(gòu)體系，分別為Ex（現(xiàn)澆體系），0.8Ex，0.6Ex，0.4Ex。模型平面及剛度折減區(qū)分布如圖4所示。

圖4 結(jié)構(gòu)平面及節(jié)點(diǎn)剛度折減分布

利用有限元分析與設(shè)計(jì)軟件SATEW對4種結(jié)構(gòu)體系分析計(jì)算，得到結(jié)構(gòu)體系自振周期和最大層間位移角，如表1，2所示。結(jié)果表明：新型節(jié)點(diǎn)體系自振周期比現(xiàn)澆體系要大，總體上看4種結(jié)構(gòu)體系之間自振周期差別不大，說明裝配式體系與現(xiàn)澆體系相似；隨著節(jié)點(diǎn)區(qū)剛度不斷折減，結(jié)構(gòu)層間位移角變大，符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

表1 結(jié)構(gòu)體系自振周期

表2 最大層間位移角

節(jié)點(diǎn)連接處是裝配式結(jié)構(gòu)最薄弱的環(huán)節(jié)，應(yīng)給予足夠的重視。對于節(jié)點(diǎn)的連接，給出以下建議：柱主要承受壓力，安裝時(shí)應(yīng)保證柱連接處幾何中心一致，防止柱承受過大偏心力而發(fā)生破壞；梁連接處外圍采用鋼板焊接，節(jié)點(diǎn)類似于鋼箱梁，為保證節(jié)點(diǎn)取得剛度要求，可按等剛度原則計(jì)算貼焊鋼板的厚度。

3 結(jié)語

1）本文提出的節(jié)點(diǎn)形式將連接位置分別移動至柱段1/2和梁段1/3處，避開受力復(fù)雜的梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，增加裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，改善結(jié)構(gòu)的受力性能，使結(jié)構(gòu)體系受力更加合理。

2）節(jié)點(diǎn)連接方式采用植筋技術(shù)和預(yù)埋鋼件焊接，施工時(shí)操作簡單，無需現(xiàn)場濕作業(yè)，可大大提高施工效率。雖然節(jié)點(diǎn)存在異形，給工廠預(yù)制帶來一定困難，隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展和工廠預(yù)制工藝的提高，節(jié)點(diǎn)異形問題勢必得到有效解決。

3）通過模型分析可知節(jié)點(diǎn)區(qū)剛度的折減增大了結(jié)構(gòu)的自振周期和最大層間位移角，建議按剛度等效原理，適當(dāng)提高預(yù)埋角鋼和外圍鋼板尺寸提高節(jié)點(diǎn)區(qū)剛度，對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的雙重控制。

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