新型裝配式混凝土半剛性節(jié)點性能研究

華麗英

摘 要：裝配式混凝土框架結構體系具有建筑空間布置的靈活、工廠預制率較高等特點，是裝配式建筑中應用較廣泛的建筑結構體系形式。在該體系中可以實現梁、柱、板等構件的工廠預制，構件制作質量高，現場機械化組裝，建造周期大為縮短。但梁柱節(jié)點連接問題是困擾著裝配式框架結構工程應用的一個難題，尤其是我國為地震多發(fā)國家，連接節(jié)點的抗震性能將直接影響整體裝配式結構。在高烈度地區(qū)如何解決裝配式框架結構的節(jié)點連接問題，對裝配式混凝土結構發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：裝配式; 半剛性節(jié)點; 方法; 應用效益

文章編號：2095-4085（2020）04-0122-02

引言

裝配式混凝土結構是建筑結構進入產業(yè)化發(fā)展的一種非常重要的結構形式，裝配式混凝土結構的環(huán)保、方便、經濟等優(yōu)勢在國內外的到了很大的重視。裝配式結構體系是裝配式混凝土框架體系中應用最廣泛的，它跟其他結構體系相比，具有可以靈活布置建筑空間而且可預制率高的特點。從往年地震區(qū)災害現場我們可以看到，裝配式建筑結構在倒塌以后，預制柱、預制梁等預制構建只發(fā)生了輕微的破壞，但是這些預制梁、柱構件之間的節(jié)點連接處首先發(fā)生了破壞，正是這些節(jié)點之間的破壞才是引起裝配式混凝土整個框架結構倒塌的首要原因。所以如果要裝配式混凝土結構在我國廣泛應用，首先要讓它具有良好的抗震性能，那么裝配式混凝土結構體系中的節(jié)點的連接方式是關鍵的一部分。因此，在地震高發(fā)區(qū)在裝配式框架混凝土結構體系中，梁與梁、梁與柱、梁與板之間的相連接的方式，在新型裝配式節(jié)點和在傳統現澆梁柱節(jié)點的連接中，是建筑物抗震穩(wěn)定性和承載力穩(wěn)定性的主要影響因素，也是在裝配式的研究領域中一個研究熱點。節(jié)點的研究同時，對裝配式混凝土結構的發(fā)展也具有十分重要意義。

1 常用分析方法

1.1 建立數據庫

研究學者做了大量的實驗，總結計算出很多數據，建立了一個數據庫。這些數據庫的數據，可以用于與擬推薦用于鋼框架結構體系分析中的各種準備用于的計算模型作比較。同時我們也有一些經過大量實驗得出比較成熟穩(wěn)定的數據。

1.2 數學模擬

對于半剛性節(jié)點連接的模擬，目前常用的方法是通過大量實驗得出的線性模型，常見的有以下幾類。

（1）B樣條模型 這種模型是將模擬好的實驗數據分成很多個小組，這些小組跨越其模擬好的數值的一個小范圍，需要大量的實驗數據。

（2）多項式模型 這個模型能很好的模擬半鋼性節(jié)點特性。但由于多項式本身的性質，容易在某種范圍內出現與實際工程不相對應的情況。

（3）線性模型 雙線性模型是指在模擬連接處的某一轉折彎矩處用一條直線來代替彎矩—轉角線的初斜率;單線性模型，這種模型在實驗中當彎矩超過模擬工程連接使用的最大極限時，這種模型就起不到作用;折線模型是指用一組直線段來模擬非線性的某項曲線。這些線性模型使用起來非常方便，但由于精確度不高而且轉折點處常存在剛度突變，所以難以應用。

1.3 有限單元法

有限單元分析方法是目前新型裝配式混凝土半剛性節(jié)點性能研究中最常用的一種方法。用ANSYS、ABAQUS等有限元分析軟件對新型裝配式梁柱半剛性節(jié)點進行的不同的參數下的數值模擬，通過對比確定各個參數合理的取值范圍，并設計足尺實驗。

2 當前存在的問題

目前，新型裝配式混凝土半剛性節(jié)點性能研究中存在的問題主要有以下幾個方面。

（1）現階段，新型裝配式混凝土半剛性節(jié)點性能研究中，其比較零散而且使用技巧比較少，雖然有自己的一些數據庫，但是數據庫里面的數據還不能夠滿足作為半剛性節(jié)點連接理論模擬主要設計及推導的依據。

（2）對于新型裝配式混凝土結構體系的設計和計算，我國主要發(fā)行的《混凝土結構設計規(guī)范》和《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》中雖然有提出對半剛性對節(jié)點連接的影響，但沒有作出具體的計算規(guī)則方法給建筑行業(yè)參考，這樣絕大部分設計人員就沒辦法在實際工程中進行具體操作?，F行的《裝配式混凝上結構技術規(guī)程》和《建筑抗震設計規(guī)范》中都沒有提出半剛性節(jié)點連接對結構力性能的影響。在實際工程應用中，新型裝配式混凝土結構連接節(jié)點的半剛化有很多的影響因素，所以，我們需要針對具體的裝配式結構體系進行節(jié)點半剛性的性能研究，建立半剛性節(jié)點的理論模型，分析影響半剛性節(jié)點的主要原因。

（3）在現有的裝配式混凝土結構的各種規(guī)范中并沒有專門對裝配式混凝土結構節(jié)點的半剛性區(qū)間的各種定義作出明確區(qū)分，半剛性與鉸接、剛接之間這幾種連接方式的區(qū)分界限很模糊，缺少相對應的量化界限。

3 應用效益分析

在我國建筑中占主導地位的是現澆混凝土結構，裝配式混凝土建筑在結構功能上可完全替代傳統建筑，但裝配式建筑在造價、安全性、節(jié)點處理等方面還未對現澆結構形成優(yōu)勢。尤其是對連接節(jié)點的處理不僅是保證結構發(fā)揮正常工作的關鍵，也是限制其發(fā)展的決定性因素。通過對裝配式節(jié)點開展相關的研究工作，可以極大的推動裝配式建筑產業(yè)的發(fā)展。

本文建立的新型半剛性節(jié)點能保證預制梁柱間的合理傳力，配合節(jié)點的耗能裝置極大提高了水平力作用下節(jié)點的耗能能力，具有良好的抗震性能。同時施工方便，便于維修，總體經濟性好，符合裝配式建筑模塊化設計理念。該新型連接方式可很好的適用于裝配式混凝土框架結構中，使裝配式建筑在多高層混凝土建筑得到較廣泛的應用。其運營成本低，后期拆除簡單，環(huán)境污染小，具有良好的社會經濟效益。因此有關新型裝配式混凝土半剛性節(jié)點性能的研究，對我國建筑產業(yè)乃至整體經濟的發(fā)展都起著不可忽視的重要作用，具有十分重要的工程實踐意義和應用前景。

4 結 論

隨著我國經濟的快速發(fā)展，建筑產業(yè)優(yōu)化轉型成為必然。傳統建筑產業(yè)存在著能耗大、污染嚴重、機械化程度低、建造周期長等問題，無法適應產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。與傳統建筑產業(yè)相比，裝配式結構縮短了建造時間，降低了資源的消耗，減小了對環(huán)境的污染，同時增加了工業(yè)化生產比例，提高了產業(yè)生產效率，有效的解決了當前建筑行業(yè)發(fā)展不能突破的問題。對裝配式建筑的大力推廣，利用新型建造方式是當前建筑產業(yè)發(fā)展的重要方向。2003年住宅建設主管部門批準發(fā)布了《工程建設標準體系》的中的城鎮(zhèn)建設、房屋建筑、城鄉(xiāng)規(guī)劃等部分，對建筑產業(yè)化標準的初期發(fā)展作出了巨大的貢獻。從“十二五”開始，裝配式建筑呈現快速發(fā)展局面。2015年國家住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《工業(yè)化建筑評價標準》對我國建筑產業(yè)發(fā)展水平的提高起到很大的促進作用。同年的全國住房城鄉(xiāng)建設工作會議上明確指出，推動裝配式建筑取得突破性進展?！笆濉睍r期裝配式建筑進入全面發(fā)展階段。2016年國務院辦公廳印發(fā)《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》，為未來的裝配式建筑的發(fā)展指明了方向。

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