趙曉宇 李孟 程崗 陳國(guó)棟 周鵬達(dá)

摘 要：隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷提升，越來(lái)越多的地區(qū)開(kāi)始推廣裝配式建筑，裝配式已經(jīng)成為建筑業(yè)主要生產(chǎn)方式之一。制約裝配式結(jié)構(gòu)最主要因素是節(jié)點(diǎn)的連接，合理的連接方式可以有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，更好的達(dá)到抗震設(shè)防要求。本文簡(jiǎn)要闡述了裝配式建筑的研究現(xiàn)狀，并通過(guò)理論分析針對(duì)具體的梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式進(jìn)行敘述，總結(jié)出每種連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)和工作原理。最后提出裝配式建筑節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)的發(fā)展方向和展望。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；梁柱節(jié)點(diǎn)；抗震性能；連接方式

自2016年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，裝配式建筑便在我國(guó)迅速發(fā)展了起來(lái)。在2019年全國(guó)兩會(huì)期間，出現(xiàn)了較多與裝配式建筑相關(guān)的提案，進(jìn)一步反映出裝配式建筑在現(xiàn)階段的適時(shí)性和重要性。傳統(tǒng)建筑業(yè)存在多種弊端，已不再適合現(xiàn)代化的社會(huì)發(fā)展需求，裝配式建筑具有工業(yè)化和綠色化兩大主要特點(diǎn)，故大力發(fā)展裝配式建筑是當(dāng)前的最佳選擇。而節(jié)點(diǎn)的連接設(shè)計(jì)又是該結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵所在，因此需要重點(diǎn)研究裝配式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的形式和性能。

1.裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀

第二次世界大戰(zhàn)之后，歐洲首先對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)投入研究，隨后美國(guó)日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家政府也逐漸引導(dǎo)國(guó)家進(jìn)行裝配式建筑。發(fā)展至今，均已形成完善的技術(shù)體系和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，裝配式建筑在這些地區(qū)應(yīng)用廣泛。我國(guó)早在上個(gè)世紀(jì)六七十年代已開(kāi)展對(duì)裝配式建筑的研究，但后期出現(xiàn)中斷，在此期間對(duì)于該類(lèi)建筑并無(wú)較大突破。近幾年，我國(guó)綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)，但人口老化，勞動(dòng)力增值，環(huán)境污染等問(wèn)題也隨之出現(xiàn)，因此發(fā)展裝配式建筑又重新列入計(jì)劃之中。我國(guó)現(xiàn)階段裝配式技術(shù)相對(duì)于世界上發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距，主要表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方面，裝配式建筑節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，我國(guó)針對(duì)節(jié)點(diǎn)的連接方式和受力特點(diǎn)進(jìn)行了大量的研究以完善理論體系，應(yīng)加快裝配式建筑發(fā)展進(jìn)程，早日躋身世界前列。

2.裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接種類(lèi)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)建筑相比擁有環(huán)保節(jié)約，施工效率高，可工業(yè)化生產(chǎn)等顯著優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)近年來(lái)隨著人們對(duì)震后已損壞的建筑物分析研究的深入，越來(lái)越清楚結(jié)構(gòu)的破壞形式及部位，地震中損壞較為嚴(yán)重的位置通常在結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接處，而梁、柱與之相比則破壞較輕。

在該類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)中連接方式較多，從連接部位方面可分為三種連接方式，即梁與柱之間的連接，柱與柱之間的連接，墻與柱之間的連接。從受力體系方面可分為框架結(jié)構(gòu)連接方式和剪力墻結(jié)構(gòu)連接方式。從施工工法的角度出發(fā)，框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式分為整體裝配式和等同現(xiàn)澆，整體裝配式又可細(xì)分干連接和濕連接，從施工工藝的角度又可以將干連接和濕連接分為干連接包括牛腿連接、焊接連接、螺栓連接、鋼板連接、企口連接、套筒連接等；濕連接包括現(xiàn)澆連接、漿錨連接、灌漿拼裝、樺式連接、預(yù)應(yīng)力后澆連接等。本文將主要通過(guò)理論分析介紹幾種具有一定抗震性能的梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式。

2.1具有延性連接器的梁柱節(jié)點(diǎn)

這種帶延性連接器的預(yù)制混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)如圖1所示，該節(jié)點(diǎn)能夠利用合金鏈桿的低屈服、高延伸和高耗能等特性改善梁柱的抗震性能。地震荷載作用下鏈桿發(fā)生一定的塑性變形，構(gòu)件此時(shí)相對(duì)穩(wěn)定完整，層間已發(fā)生較大位移，節(jié)點(diǎn)仍無(wú)明顯破壞，從而達(dá)到耗能的效果。該節(jié)點(diǎn)能夠避免其他構(gòu)件的損壞，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性具有較好的抗震效果。

2.2具有阻尼器的梁柱節(jié)點(diǎn)

2.2.1具有摩擦阻尼器的梁柱節(jié)點(diǎn)

在摩擦阻尼器的梁柱節(jié)點(diǎn)中，采用摩擦阻尼器這種能夠耗能減震的裝置，工作原理為阻尼器中間的鋼板與上下兩個(gè)鋼板墊之間的摩擦作用達(dá)到耗能效果，通過(guò)螺栓的固定松緊度調(diào)節(jié)摩擦力的大小，控制建筑物損壞程度，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且地震荷載的頻率對(duì)該裝置功能的干擾性較小，具有一定的獨(dú)立性。這種裝置節(jié)點(diǎn)的抗震性能較高，且摩擦阻尼器的成本低廉，發(fā)展前景廣闊，應(yīng)用范圍比較廣泛。

2.2.2具有剪切型鋼板阻尼器的梁柱節(jié)點(diǎn)

在梁柱節(jié)點(diǎn)中，剪切型鋼板阻尼器是由剪切鋼板和加筋肋兩部分構(gòu)成，通過(guò)螺栓將鋼板端頭分別與梁和柱固定連接。該節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮剪切鋼板的滯回特性，通過(guò)減小層間結(jié)構(gòu)位移和基底剪力，保證主體結(jié)構(gòu)的整體性。耗能抗震效果明顯，提高結(jié)構(gòu)延性以使建筑物在地震荷載作用下免遭損壞。

2.3具有牛腿連接的梁柱節(jié)點(diǎn)

牛腿連接在裝配式建筑中應(yīng)用十分廣泛，其能夠承受較大的荷載，具有理論計(jì)算簡(jiǎn)便，截面小承載力高，便于施工等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)連接點(diǎn)位置的不同可以分為明牛腿和暗牛腿兩種具體形式。明牛腿將連接點(diǎn)設(shè)置在建筑物外側(cè)，美觀性較差，多應(yīng)用于工業(yè)廠房；暗牛腿將連接點(diǎn)設(shè)置在建筑物中，可減小對(duì)空間的使用，多應(yīng)用在民用房屋和對(duì)外形要求較高的建筑中。

2.3.1具有牛腿焊接的梁柱節(jié)點(diǎn)

牛腿焊接的梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式本質(zhì)是剛接，該節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)具有牛腿及焊接兩種連接方式的優(yōu)點(diǎn)，剛性性能進(jìn)一步加強(qiáng)，施工方便可縮短工期。綜合兩者的缺點(diǎn)即抗震性低以及耗能性差，在地震荷載作用下，易發(fā)生脆性破壞導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)坍塌。

2.3.2具有牛腿螺栓連接的梁柱節(jié)點(diǎn)

牛腿螺栓連接是一種鉸接的連接方式，該節(jié)點(diǎn)相較于上述牛腿焊接的應(yīng)用范圍更廣，既有牛腿承載力高，剛性較大的優(yōu)點(diǎn)又具有螺栓連接耗能能力強(qiáng)，施工操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。將兩者結(jié)合設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)具有較好的抗震性能，在薄弱處增加螺栓的個(gè)數(shù)，可進(jìn)一步增強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)的抗剪性能。但不易于更換受損構(gòu)件，因此該節(jié)點(diǎn)損壞后維修成本較高。

3.結(jié)束語(yǔ)

裝配式建筑在我國(guó)現(xiàn)仍處于初級(jí)發(fā)展階段，隨著近年來(lái)政府不斷引導(dǎo)建筑生產(chǎn)方式向綠色節(jié)能方面改革，裝配式建筑獲得巨大的發(fā)展空間，尤其是針對(duì)建筑物穩(wěn)定性和抗震性等方面需要不斷深入探索。節(jié)點(diǎn)的連接方式種類(lèi)較多，怎樣通過(guò)對(duì)現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)連接方式的改進(jìn)創(chuàng)新，提高構(gòu)件的整體性，改善節(jié)點(diǎn)的受力特性，更好的達(dá)到抗震設(shè)防的要求也會(huì)是今后發(fā)展的趨勢(shì)和研究的重點(diǎn)?？傊覈?guó)裝配式建筑即將進(jìn)入發(fā)展的春天，相信在不久的將來(lái)步入標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；男码A段。

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作者簡(jiǎn)介：

趙曉宇（1997.1-）山東省菏澤市，男，大學(xué)本科，就讀西北民族大學(xué)。

*項(xiàng)目資助：西北民族大學(xué)本科生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（立項(xiàng)編號(hào)：Y18111）