全預(yù)制裝配式混凝土框架節(jié)點(diǎn)形式研究綜述

董麗娟

摘要：本文在介紹預(yù)制裝配式干式一般節(jié)點(diǎn)形式的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的新型全預(yù)制裝配式框架節(jié)點(diǎn)形式研究成果進(jìn)行總結(jié)和分析，并探討了今后研究發(fā)展的應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：全預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu);粱柱節(jié)點(diǎn);連接方式

由于節(jié)點(diǎn)連接方式不成熟，建國(guó)初期推行的裝配式建筑在唐山大地震中大量倒塌，致使我國(guó)建筑工程相關(guān)人員一度對(duì)預(yù)制裝配式建筑體系持慎審態(tài)度。如今，隨著國(guó)家對(duì)于低碳環(huán)保，綠色經(jīng)濟(jì)，可持續(xù)發(fā)展型建筑追求的不斷提升，能夠工業(yè)化生產(chǎn)、構(gòu)件質(zhì)量高、施工期短、節(jié)約勞動(dòng)力、預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)研究作為住宅產(chǎn)業(yè)化重要組成部分之一再次成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。節(jié)點(diǎn)一向是框架研究中的核心組成部分，節(jié)點(diǎn)連接的可靠與否決定了框架的安全性高低，其構(gòu)造形式也決定著現(xiàn)場(chǎng)施工的復(fù)雜程度。

預(yù)制裝配式混凝土框架節(jié)點(diǎn)根據(jù)施工方式的不同分為濕連接和干連接兩種。濕連接仍需現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)處現(xiàn)澆混凝土使各構(gòu)件成為整體;干連接即全預(yù)制裝配式連接，所有構(gòu)件均在工廠完成，通過(guò)預(yù)制構(gòu)件連接點(diǎn)中的預(yù)埋件，經(jīng)螺栓或焊接等方式連成整體。全預(yù)制裝配式連接節(jié)點(diǎn)相較普通濕作業(yè)預(yù)制裝配式節(jié)點(diǎn)撇去了大量的現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，裝配更加簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)一步提高施工速度，同時(shí)部分構(gòu)件可以做到反復(fù)利用，更加低碳環(huán)保，有利于建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1全預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)一般連接形式

1.1牛腿連接

牛腿連接形式由于其豎向承載力高，傳力途徑簡(jiǎn)單明確廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房和民用房屋，是我國(guó)最早也是最常見的裝配式節(jié)點(diǎn)連接方式之一。根據(jù)牛腿是否突出于梁柱，牛腿連接節(jié)點(diǎn)分為明牛腿連接節(jié)點(diǎn)和暗牛腿連接節(jié)點(diǎn)兩種。

明牛腿承載力高，連接可靠，施工簡(jiǎn)單方便，但由于牛腿突出梁柱之外，很難達(dá)到建筑外觀要求，適用范圍僅限于對(duì)承載力要求高的工業(yè)廠房和對(duì)外觀要求低的民用建筑。

暗牛腿考慮到建筑美觀要求，將牛腿形狀限制在梁寬高之內(nèi)，保證了建筑外形的美觀和后續(xù)設(shè)備的搭設(shè)。但由于限制了牛腿尺寸和形狀，同時(shí)減小了對(duì)接梁端口的高度，導(dǎo)致牛腿本身和對(duì)接梁端的結(jié)構(gòu)性能受損，適用范圍小。當(dāng)豎向剪力較大時(shí)，可將混凝土牛腿換成型鋼牛腿，形成型鋼暗牛腿連接節(jié)點(diǎn)。型鋼暗牛腿承載力高，相對(duì)體積小，減小了對(duì)對(duì)接梁端高度的削弱，節(jié)點(diǎn)受力性能相較普通暗牛腿節(jié)點(diǎn)好。但由于鋼材本身耐火耐腐性能差，對(duì)于外露型鋼需要做好防火防腐措施。

1.2焊接連接

焊接連接在我國(guó)應(yīng)用較少，其優(yōu)點(diǎn)在于避免了現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土，不需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，工序少，工期短。但采用焊接連接的節(jié)點(diǎn)常由于沒(méi)有明顯的塑性鉸的設(shè)置導(dǎo)致耗能抗震性能差，在反復(fù)地震作用下易發(fā)生脆性破壞。因此焊接連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)注意鋼接頭塑性鉸的設(shè)置。

1.3螺栓連接

螺栓連接形式多樣，應(yīng)用范圍廣泛，可以與牛腿結(jié)合形成梁柱連接節(jié)點(diǎn)，也可將預(yù)制梁之間、預(yù)制柱之間連接起來(lái)形成梁一梁對(duì)接節(jié)點(diǎn)，柱一柱對(duì)接節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，安裝方便快捷。但采用螺栓連接的節(jié)點(diǎn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件栓孔位置及大小精度要求較高，運(yùn)輸時(shí)也應(yīng)采取措施保證螺栓及栓孔不變形。

2新型全預(yù)制裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式

隨著研究的不斷深入，全預(yù)制裝配式混凝土框架節(jié)點(diǎn)的形式也逐漸多樣化，呈現(xiàn)處百花齊放的繁榮景象

2.1新型牛腿節(jié)點(diǎn)、螺栓節(jié)點(diǎn)

同濟(jì)大學(xué)呂西林教授在傳統(tǒng)螺栓連接基礎(chǔ)上提出了一種橡膠墊螺栓連接節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了3各梁柱組合件抗震性試驗(yàn)。試驗(yàn)表明采用該種螺栓連接的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)彈性變形能力大，剛度小但退化不明顯，主要抗震性指標(biāo)接近現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系。由于裝配式節(jié)點(diǎn)接頭鋼梁的加強(qiáng)作用，在相同位移時(shí)，其極限強(qiáng)度大于現(xiàn)澆混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)。東南大學(xué)黃祥海等對(duì)傳統(tǒng)牛腿連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，并提出了企口連接節(jié)點(diǎn)，鋼筋混凝土缺口梁連接節(jié)點(diǎn)、型鋼混凝土缺口梁連接節(jié)點(diǎn)等改進(jìn)牛腿連接節(jié)點(diǎn)形式并進(jìn)行模擬與受力分析，發(fā)現(xiàn)這幾種節(jié)點(diǎn)形式與現(xiàn)澆混凝土節(jié)點(diǎn)承載力相接近，并給出了相關(guān)的設(shè)計(jì)建議。

2.2全預(yù)制裝配新型鋼節(jié)點(diǎn)

鑒于傳統(tǒng)焊接節(jié)點(diǎn)抗震性能差，在地震作用下易發(fā)生脆性破壞，而普通型鋼混凝土柱一鋼梁組合節(jié)點(diǎn)雖具有較好的抗震性能，但是需要現(xiàn)場(chǎng)焊接，可施工性差。東南大學(xué)的肖巍巍等設(shè)計(jì)了一種全預(yù)制裝配新型鋼節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行試驗(yàn)。鋼節(jié)點(diǎn)采用端板螺栓連接的方式將預(yù)制梁柱構(gòu)件拼接在一起?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)只需直接通過(guò)后張拉高強(qiáng)螺栓將鋼梁端板與柱連接起來(lái)即可。試驗(yàn)結(jié)果表明此種節(jié)點(diǎn)滯回曲線相對(duì)飽滿，破壞時(shí)的延性系數(shù)達(dá)到3，抗震性能良好，但是混凝土梁破壞后節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和剛度退化速率較快。另外，鋼節(jié)點(diǎn)在梁端集中反復(fù)荷載作用下，最終破壞形式為混凝土梁和端板連接的包鋼邊緣處出現(xiàn)水平包鋼和混凝土完全脫離現(xiàn)象，局部混凝土被壓碎，發(fā)生斜拉破壞。

曹楊等針對(duì)裝配式混凝土節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜，濕連接多等問(wèn)題提出將型鋼植入混凝土梁端，研發(fā)基于螺栓連接方式的梁柱節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了三種形式（工字型鋼、組合角鋼、雙腹板工字型鋼）共6個(gè)型鋼連接的全預(yù)制裝配式混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行了有關(guān)焊接連接形式、梁截面尺寸、截面形式對(duì)型鋼節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)分析與研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，與混凝土現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)相比，新型鋼節(jié)點(diǎn)均延性及耗能性能良好。

3結(jié)束語(yǔ)

（1）全預(yù)制裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)具有節(jié)能省材、節(jié)省勞動(dòng)力、低碳環(huán)保、工期短、效率高的特點(diǎn)，是建筑產(chǎn)業(yè)化的核心組成部分。開發(fā)受力性能良好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便的全預(yù)制裝配式混凝土框架節(jié)點(diǎn)則是研究的重中之重。

（2）現(xiàn)有的全預(yù)制裝配式節(jié)點(diǎn)形式多樣，各具優(yōu)缺點(diǎn)，但總體上來(lái)說(shuō)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造仍然較為復(fù)雜，造價(jià)偏高、普適性不強(qiáng)。另外，節(jié)點(diǎn)受力性能尚不完全明確，需要進(jìn)一步進(jìn)行分析驗(yàn)證。

（3）帶鋼接頭或內(nèi)置型鋼的節(jié)點(diǎn)應(yīng)注意塑性鉸位置的設(shè)置，同時(shí)應(yīng)注意采取構(gòu)造措施保證預(yù)制梁與鋼接頭的可靠連接。