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(guó)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(guó)有資產(chǎn)管理處，河北 秦皇島 066004）

摘 要：住宅產(chǎn)業(yè)化是實(shí)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(duì)近年來國(guó)內(nèi)裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)連接的抗震性能進(jìn)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(guó)正大力推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)，住宅產(chǎn)業(yè)化是實(shí)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(jiǎn)單、布置靈活、節(jié)材環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛。在過去的裝配工程實(shí)例中，由于結(jié)構(gòu)整體性差，在地震作用下破壞嚴(yán)重，如1976年唐山大地震時(shí)，大量裝配結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，導(dǎo)致人民對(duì)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(guó)建筑科學(xué)研究院等單位對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，認(rèn)為裝配式結(jié)構(gòu)抗震性能可以達(dá)到整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)抗震性能。

框架節(jié)點(diǎn)將梁柱連成一個(gè)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(guó)內(nèi)的一些框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究

（1） 北京工業(yè)大學(xué)近年來進(jìn)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(diǎn)的研究

2006年對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配式砼框架節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn)，并對(duì)滯回曲線、骨架曲線等抗震性能指標(biāo)進(jìn)行分析，研究結(jié)果顯示預(yù)應(yīng)力裝配式框架節(jié)點(diǎn)的破壞程度小、變形能力強(qiáng)、延性好、變形恢復(fù)能力好，但耗能能力相對(duì)較差。為了提高耗能提出在節(jié)點(diǎn)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(jí)別和數(shù)量為變量對(duì)6個(gè)混合連接裝配式框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加載試驗(yàn)，得出結(jié)論：混合連接的耗能能力可達(dá)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(duì)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(duì)稱混合連接的概念，即框架節(jié)點(diǎn)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(jìn)行了試驗(yàn)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(jiǎn)化了施工工藝，提高了施工速度。

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

2009年，通過無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究，對(duì)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(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好。采用彎矩-曲率方法對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了彈性和彈塑性階段的分析，建立了裝配節(jié)點(diǎn)彎矩-曲率模型，并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，用試驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)了理論分析值，證明吻合良好。

（2） 同濟(jì)大學(xué)近年來對(duì)裝配梁柱的連接進(jìn)行了一些研究

2005年，對(duì)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(jìn)行了試驗(yàn)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(diǎn)耗能能力的措施。

2007年，在梁柱節(jié)點(diǎn)采用橡膠墊螺栓連接，對(duì)單層兩跨單榀的裝配式預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)，結(jié)論：橡膠墊螺栓連接未破壞，節(jié)點(diǎn)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(yàn)繼續(xù)深入，對(duì)一個(gè)單層單跨三榀鋪屋面板的裝配式試件進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)（梁柱節(jié)點(diǎn)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(shí)際使用時(shí)要注意橡膠墊的厚度，過薄、過厚時(shí)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(duì)裝配式節(jié)點(diǎn)采用轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧-阻尼單元和非線性彈性恢復(fù)力模型進(jìn)行了非線性動(dòng)力時(shí)程分析，與擬動(dòng)力試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)論：時(shí)程分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果有較好地吻合，15.5%的最大位移差；加載幅值逐級(jí)增大對(duì)構(gòu)件的損傷累積僅對(duì)開始階段有較大影響，對(duì)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(duì)裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(diǎn)安裝角鋼和阻尼器的方法，并進(jìn)行了低周反復(fù)試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：兩種措施均可較大提高節(jié)點(diǎn)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(shì)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(shí)又有施工方便、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、可修復(fù)強(qiáng)等特性。更安全、更合理、更經(jīng)濟(jì)、實(shí)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(xiàn)

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

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［4］韓建強(qiáng)，等.附加角鋼與附加阻尼器的預(yù)應(yīng)力裝配框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2015，45（12）：58-60.

中圖分類號(hào)：TU398

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