賀海龍

(中民筑友建設科技集團有限公司，湖南 長沙 410000)

0 前 言

裝配式鋼結構近年來已經(jīng)成為我國建筑發(fā)展的新趨勢,其具有綠色環(huán)保、可循環(huán)利用等優(yōu)勢,能夠最大限度地節(jié)約能源和降低污染[1]。國內外學者對裝配式鋼筋混凝土結構做了大量的研究工作，并開發(fā)了多種連接形式。但是節(jié)點抗震性能較差，預制混凝土結構在地震區(qū)的應用受到限制，因此，我國迫切需要展開對預制混凝土結構力學性能的系統(tǒng)研究。為此，本文綜合研究者們對裝配式梁柱節(jié)點力學性能的研究，為以后這類研究做綜述和建議。

1 傳統(tǒng)裝配式梁柱節(jié)點形式

1.1 牛腿連接的裝配式梁柱節(jié)點

在裝配式梁柱節(jié)點中，由于牛腿的結構形式簡單、傳力明顯、受力可靠、施工便捷，因此被廣泛應用。鋼筋混凝土柱牛腿連接分為明牛腿(見圖1)和暗牛腿(見圖2)。明牛腿節(jié)點占用面積大，且外觀性較差，一般不用于民用住宅中，而多用于工業(yè)廠房建設；暗牛腿雖然不影響占用面積和美觀，但設計上仍存在較多不足[2]。

圖1 鋼筋混凝土明牛腿圖

圖2 鋼筋混凝土暗牛腿

束繼華等[3]于1980和1981年進行了兩次對框架梁柱明牛腿剛性節(jié)點的低周反復試驗，分析了這種節(jié)點的受力性能，證明該節(jié)點具有較大的承載力和較好的延性。黃祥海等[4]于2007年對應用拉壓桿模型方法和剪力摩擦理論對暗牛腿進行分析，推導出其承載力公式，通過有限元模擬對承載力公式進行了驗證，提出了設計方法可行性。張力濱等[5]在2018年提出一種新型裝配式框架連接節(jié)點,通過有限元分析軟件對節(jié)點區(qū)整體受力性能分析,試驗結果表明,利用新型干式企口連接節(jié)點，鋼筋混凝土暗牛腿缺口梁干式節(jié)點能夠滿足承載力且性能優(yōu)異。

上述研究證明了牛腿節(jié)點的承載力優(yōu)異，但暗牛腿的承載能力比明牛腿的差，且結構形式復雜，不利于施工。

1.2 焊接連接的裝配式梁柱節(jié)點

焊接作為一種常用的梁柱節(jié)點連接方式，在國內外都得到了廣泛的應用。采用該種連接方式的節(jié)點(見圖3)可以縮短工期，避免現(xiàn)場澆筑，節(jié)約造價成本，但需要現(xiàn)場焊接，要求擁有較高的焊接技術[6]。

圖3 焊接連接的裝配式節(jié)點

通過大量震害調查以及對梁柱節(jié)點的抗震性能的大量研究實驗后，學者們不斷提出新的改進方案。韋灼彬[7]在2007年對鋼框架梁柱焊接節(jié)點的扇形切角結構進行抗震性能試驗，通過三種結構形式的對比，指出改進扇形切角構造是一種有效措施。劉占科等[8]對梁端翼緣腋形擴大式剛性梁柱連接進行了試驗研究，該種方法同樣能改善梁柱節(jié)點的抗震性能。但是上述兩種方法施工復雜，造價成本高。因此，學者們繼續(xù)研究更為經(jīng)濟實用的連接方式。

1.3 螺栓連接的裝配式梁柱節(jié)點

螺栓作為施工中常見的一種連接方式，具有耗能能力強、延性性能好、屈服點低等特點。通過螺栓連接將梁柱連接形成整體節(jié)點，實現(xiàn)可循環(huán)利用。

毛煒烽等[10]提出了一種螺栓端板連接的組合節(jié)點，該節(jié)點為鋼梁-鋼筋混凝土柱連接節(jié)點，通過對兩組足尺試件進行了模擬地震加載試驗，試驗結果證明影響抗震性能的主要因素為高強螺栓的預拉力和端板的厚度。但是該試驗試件是按等強度設計的,而沒有考慮安全系數(shù)，具有一定的安全隱患。高向玲等[11]采用一種簡化的裝配式梁柱節(jié)點的數(shù)值模擬方法，對現(xiàn)澆節(jié)點、螺栓連接節(jié)點、套筒連接節(jié)點進行了低周反復荷載試驗，結果表明：螺栓連接節(jié)點的滯回環(huán)更加飽滿，極限承載力和耗能能力更好。劉學春等[12]對3個不同參數(shù)螺栓連接的多高層鋼結構裝配節(jié)點的抗震性能進行試驗和研究，證明可以通過調整蓋板螺栓數(shù)量和規(guī)格來改善減少螺栓的滑移。

上述研究證明了螺栓連接節(jié)點的可靠性，并提出了幾種改善螺栓滑移，增強抗震性能的方法，但是均未考慮螺栓在滑移后節(jié)點的力學性能。

2 其他裝配式梁柱節(jié)點形式

2.1 企口連接的裝配式梁柱節(jié)點

企口梁在裝配式結構中是重要的承重構件，企口連接的梁柱節(jié)點形式在國外如歐美等國家已應用相當廣泛，并制定了相關規(guī)范，而國內起步較晚，研究較少。

馮健等[13]對12個鋼筋混凝土平、斜企口梁進行了試驗研究，提出了相應的的設計方法與構造要求，但并沒有對焊接后的企口梁節(jié)點受力性能進行研究。黃祥海等[14]在馮健等[13]的基礎上，對兩個平企口試件進行理論計算和有限元分析,并且將理論值和試驗值進行對比，對缺口梁的承載力公式進行了驗證。同樣，朱筱俊等[15]通過研究剛性企口連接斜企口梁的受力性能，推導出相應的極限承載力公式并進行了驗證。但兩者的研究對象仍是單側企口，未對干式企口梁的整體受力性能進行探究[16]。而吳必華等[16]采用了對干式企口梁柱節(jié)點試驗模型進行了對比計算，并對節(jié)點的設計參數(shù)進行了分析，提出了較好的建議。

2.2 套筒灌漿連接的裝配式梁柱節(jié)點

套筒灌漿連接是由專門加工的套筒、配套灌漿料和鋼筋組裝的組合體，在連接鋼筋時通過注入快硬無收縮灌漿料，依靠材料之間的粘結咬合作用連接鋼筋與套筒[17]。套筒灌漿連接作為一種新型裝配式連接技術，具有性能良好，施工便捷的特點。

張興虎等[18]設計了2個套筒漿錨連接高強箍筋約束混凝土柱和2個現(xiàn)澆普通箍筋柱對比，通過低周反復加載試驗，試驗結果表明：套筒漿錨連接柱具有和現(xiàn)澆普通箍筋柱相當甚至更優(yōu)越的工作能力。李銳等[19]通過對比試驗，對6個配置500 MPa鋼筋套筒灌漿連接預制混凝土柱和2個預制混凝土柱進行抗震性能研究試驗，研究了預制柱的破壞形態(tài)、滯回曲線、骨架曲線、位移延性、耗能能力、極限承載力等抗震性能的影響。同樣，趙勇等[17]在此基礎上，進一步對600 mm×600 mm的大直徑鋼筋套筒灌漿連接預制柱進行了低周反復加載試驗，研究了預制柱多方面對抗震性能的影響。但兩者均未對預制柱的軸壓比進行詳細的研究。

3 結 論

本文對新型裝配式梁柱節(jié)點力學性能試驗研究進行綜述，結果表明，在裝配式梁柱節(jié)點力學性能方面，國內外開展了大量的工作并取得了一系列成果，但研究者們在這方面的研究還不是很完善，研究方向還不是很全面。由于工程需求的不斷提高，故認為在以下方面更應持續(xù)深入。

1)目前在裝配式梁柱節(jié)點力學性能研究中大部分都是對傳統(tǒng)的連接方式進行研究，而對新型連接節(jié)點的研究較少，且研究內容不是很全面，建議國內多開展對于新型連接節(jié)點的研究。

2)通過這些研究，可以得出螺栓連接節(jié)點在梁柱節(jié)點中的力學性能相對較好，本文介紹的螺栓連接節(jié)點通過蓋板與梁翼緣接觸面滑移耗能,增大了試件的延性和轉動能力。雖然耗能曲線不如剛性連接節(jié)點的飽滿,但是在耗能過程中,梁柱沒有局部的屈曲變形,耗能結束后只需更換部分彎曲的螺栓,節(jié)點仍然可以繼續(xù)工作,節(jié)約了維修成本。

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