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(jié)構(gòu)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(nèi)外學者對裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(shù)[6]。

圖3 焊接連接的裝配式節(jié)點

通過大量震害調(diào)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(jié)構(gòu)進行抗震性能試驗，通過三種結(jié)構(gòu)形式的對比，指出改進扇形切角構(gòu)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)裝配節(jié)點的抗震性能進行試驗和研究，證明可以通過調(diào)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(jié)構(gòu)中是重要的承重構(gòu)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(guān)規(guī)范，而國內(nèi)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(gòu)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(chǔ)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(cè)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(jié)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(shù)，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(jié)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(chǔ)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(jié) 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(jié)果表明，在裝配式梁柱節(jié)點力學性能方面，國內(nèi)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(nèi)容不是很全面，建議國內(nèi)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(zhuǎn)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(jié)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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