裝配式建筑框架節(jié)點研究綜述

崔洪軍， 朱嘉鋒， 姚勝， 朱敏清

(1.河北工業(yè)大學土木與交通學院， 天津 300401； 2.河北工業(yè)大學建筑與藝術(shù)設(shè)計學院， 天津 300130)

裝配式建筑于20世紀迅速發(fā)展起來，在20世紀90年代，美國和日本聯(lián)合發(fā)起了預制混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能研究項目——預制抗震結(jié)構(gòu)體系(precast seismic structural system，PRESSS)，很大地推動了預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在地震區(qū)的應用[1]，而德國創(chuàng)新性地將裝配式建筑與節(jié)能聯(lián)系起來，為后來的研究提供了巨大的參考價值[2]。由于受質(zhì)量低、保溫防水效果差以及震害大等原因影響，中國裝配式建筑發(fā)展相對緩慢，進入21世紀后在借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，重新提出了建筑工業(yè)化理念并出臺了相應的支持政策[3]。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)由預制混凝土構(gòu)件拼裝而成，其預制構(gòu)件和門窗等在工廠就可以進行加工，然后再現(xiàn)場吊裝，因此可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，減少物料損耗和施工時的勞動時間，節(jié)約施工成本和減少對周圍環(huán)境的影響[2，4]?？蚣芄?jié)點是指框架梁柱重疊區(qū)域，是結(jié)構(gòu)受力的主要部位，梁柱節(jié)點承受柱和梁傳遞來的各種力，受力十分復雜，而裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件在此拼接，因此常常會受到施工和連接方式的影響成為薄弱環(huán)節(jié)。中國是地震災害最嚴重的國家之一，一次地震甚至一次中等大小的地震所造成的損失都可能非常大[5]，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)又是中國工業(yè)和民用建筑比較常見的結(jié)構(gòu)形式，因此必須加強框架節(jié)點構(gòu)造形式的設(shè)計與研究，確保裝配式建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠[6]。2020年，阿熱帕提·艾斯凱爾等[1]概括了構(gòu)件連接方式，介紹了新型預制混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的連接方法，為未來的研究提供了方向；歐衛(wèi)星等[6]對裝配式建筑框架節(jié)點進行了總結(jié)，給出了節(jié)點類型的適用范圍和優(yōu)缺點?，F(xiàn)有綜述大部分以總結(jié)連接方式、畫示意圖并提出優(yōu)缺點為主，很少將其與國外發(fā)展進行系統(tǒng)的分析對比。

現(xiàn)針對裝配式建筑框架節(jié)點的研究，運用CITESPACE可視化分析軟件對中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫和Web of Science(WoS)數(shù)據(jù)庫中有關(guān)裝配式建筑框架節(jié)點的文獻進行分析，總結(jié)其研究現(xiàn)狀，以期為今后相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考。

1 可視化文獻分析

1.1 樣本提取

針對CNKI數(shù)據(jù)庫和WoS數(shù)據(jù)庫分別進行不同年限的搜索。

首先選取CNKI收錄的核心期刊文獻，設(shè)置檢索時間為2011年1月—2021年12月，以裝配式節(jié)點為主題搜索，共有191篇中文文獻，去除與裝配式建筑框架節(jié)點無關(guān)的文獻9篇，最終得到了182篇有效文獻，運用CITESPACE進行科學知識圖譜分析，設(shè)置時區(qū)分割為1年，如圖1所示。

圖1 中國知網(wǎng)發(fā)文量年度趨勢Fig.1 Annual trend of the published papers on CNKI

20世紀80年代前后，裝配式建筑在國外得到大力發(fā)展，因此選取WoS核心合集1991年至今的全部文獻。以Assembled和Joint為主題分別進行基本檢索，隨后在高級檢索中對這兩次檢所記錄進行“AND”組合，共搜索出3 985篇文獻，發(fā)文量年度趨勢如圖2所示，然后進行CITESPACE軟件分析。

圖2 WoS發(fā)文量年度趨勢Fig.2 Annual trend of the published papers on WoS

圓圈大小代表發(fā)文數(shù)量，不同顏色代表不同年份圖3 裝配式節(jié)點主要研究國家發(fā)文量及其合作網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Number of articles published by the main research countries on the assembled building joints and countries’ cooperation networks

通過圖2可得，國內(nèi)外相關(guān)發(fā)文量總體呈上升趨勢，尤其國外期刊，在2015年后的發(fā)文量一直處于高速上升狀態(tài)。

1.2 研究所屬國家分析

將WoS數(shù)據(jù)庫核心合集樣本數(shù)載入CITESPACE軟件進行可視化分析，得到如圖3所示的研究國家分布圖譜，共生成知識節(jié)點99個，連接線556條?？梢钥闯觯行男耘旁谇叭姆謩e是美國、法國和中國，但根據(jù)發(fā)文量排名，美國位列第一，中國緊隨其后，德國居于第三，詳細的國家發(fā)文量和中心性信息如表1所示。

表1 中心性排名前五的國家及其發(fā)文量

1.3 研究機構(gòu)共現(xiàn)分析

將中國知網(wǎng)CNKI與WoS核心合集樣本數(shù)分別載入CITESPACE軟件，針對研究機構(gòu)參數(shù)進行可視化分析。

由對CNKI數(shù)據(jù)庫的研究機構(gòu)參數(shù)可視化分析結(jié)果可以得出發(fā)文量最多的為東南大學混凝土及預應力結(jié)構(gòu)教育部重點實驗室，發(fā)文數(shù)量達到了17篇，其次為中南大學土木工程學院和北京工業(yè)大學北京市高層和大跨度預應力鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心，發(fā)文數(shù)量是15篇，其余研究機構(gòu)發(fā)文數(shù)量(10篇以上)如表2所示。

表2 2011—2021年研究發(fā)文量前16位機構(gòu)

針對WoS數(shù)據(jù)庫的分析結(jié)果顯示，發(fā)文量排在前5名的機構(gòu)全部在中國國內(nèi)，其中3所機構(gòu)位于北京，分別是北京科技大學、北京未來城市設(shè)計先進創(chuàng)新中心和北京交通大學，且3所機構(gòu)之間連線緊密，聯(lián)合研究較多，其余兩所是同濟大學和哈爾濱工業(yè)大學。在這5所機構(gòu)之中，同濟大學的中心性最高，參考價值更為可靠。

綜上可以看出，在國內(nèi)研究的佼佼者中，東南大學及北京工業(yè)大學在國內(nèi)期刊發(fā)文量較多，而同濟大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京科技大學和北京交通大學更傾向于在國外期刊發(fā)表論文。

1.4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

將CNKI數(shù)據(jù)庫和WoS數(shù)據(jù)庫樣本導入CITESPACE進行關(guān)鍵詞的可視化分析，即可得出一個時間段內(nèi)的研究熱點。

將CNKI數(shù)據(jù)庫載入CITESPACE中選擇關(guān)鍵詞進行可視化分析，得到的關(guān)鍵詞圖譜中共生成了194個主題節(jié)點和535條連接線。關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)和節(jié)點的大小成正比，節(jié)點越大，表示關(guān)鍵詞共現(xiàn)的次數(shù)越多，在此段時間內(nèi)的熱度越高。從節(jié)點的大小可以看出，抗震性能、裝配式、裝配式節(jié)點、梁柱節(jié)點、自復位、擬靜力試驗、預制裝配式、數(shù)值模擬、框架結(jié)構(gòu)、框架節(jié)點、滯回曲線等關(guān)鍵詞直徑較大，出現(xiàn)頻率較高，映現(xiàn)了在2011—2021年這10年間，這些關(guān)鍵詞是這個領(lǐng)域的研究熱點。

將WoS數(shù)據(jù)庫樣本載入CITESPACE中選擇關(guān)鍵詞參數(shù)進行分析，篩選出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞，得到如圖4所示的關(guān)鍵詞圖譜，共生成了633個主題節(jié)點，2 866條連接線。從節(jié)點大小可以看出，各國在beha-vior、performance、joint、design、model、strength和mechanical等方面的研究較多，各研究之間聯(lián)系較為密切。

圖4 WoS數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析Fig.4 Keywords co-occurrence analysis of WoS data

從CNKI Timeline圖分析，如圖5所示，在2011—2013年，承載力、剪力墻、擬靜力試驗和裝配式的研究較多。在2013—2016年，關(guān)于框架結(jié)構(gòu)、鋼材料的使用、荷載試驗、連接性能和預應力方面的研究逐漸增多，而且部分節(jié)點之間連線豐富，說明各研究熱點之間存在緊密聯(lián)系。在2016—2019年，節(jié)點的連接方式及抗震性能、試驗研究、數(shù)值分析、梁柱節(jié)點和鋼結(jié)構(gòu)等方面的研究較多，且也與之前的研究交叉頻繁，標志著該領(lǐng)域形成的框架逐漸完善。2019年后，關(guān)于復式節(jié)點等新型節(jié)點的研究逐漸增多。

圖5 2011—2021年裝配式領(lǐng)域的Timeline圖(CNKI)Fig.5 Timeline diagram of the assembled field from 2011 to 2021(CNKI)

從WoS Timeline圖(圖6)中(關(guān)鍵詞只選擇了前8位)，可以發(fā)現(xiàn)各個時間段的研究熱點。2004—2010年，連接節(jié)點相關(guān)的研究較為廣泛，圖中直徑較大的節(jié)點為connection、design、behavior和joint等方面的研究；而在2010—2016年，關(guān)于抗震方面的研究逐漸增多，其中performance成為一大熱點，其次還有frame、seismic performance、strength和column等方面的研究，并且從圖6中可以看出，這些領(lǐng)域之間的聯(lián)系已經(jīng)很密切；2016年至今，研究重點傾向earthquake-resilient、test和seismic behavior。

圖6 2004—2021年裝配式領(lǐng)域的Timeline圖(WoS)Fig.6 Timeline diagram of the assembled field from 2004 to 2021(WoS)

綜上可以看出，無論國內(nèi)還是國外，抗震性能是裝配式建筑框架節(jié)點的研究重點，鋼作為一種新型材料也逐漸被國內(nèi)外廣泛應用。

2 研究內(nèi)容分析

2.1 裝配式建筑框架節(jié)點形式

根據(jù)澆混凝土的施工方法，裝配式建筑框架節(jié)點可分為兩大類：干式連接和濕式連接。干式連接是在構(gòu)件從工廠運到施工場地后，通過螺栓連接或者焊接連接進行組裝，無需澆筑；而與之相反的濕式連接，則是將運輸來的構(gòu)件通過澆筑節(jié)點來實現(xiàn)連接。目前，常用干式連接的具體形式主要包括螺栓連接、后張拉預應力連接、鍵槽連接、牛腿連接、鋼吊架式連接以及焊接連接等；濕式連接的具體形式包括現(xiàn)澆帶連接、灌漿套筒連接、環(huán)筋扣合錨接搭接和預留孔漿錨搭接等[6,8]。常見裝配式建筑框架節(jié)點及特征如表3所示。

表3 裝配式建筑框架節(jié)點形式

鋼結(jié)構(gòu)建筑作為天然的裝配式建筑，有著自重輕、延展性好等得天獨厚的優(yōu)點，在國內(nèi)外逐漸得到廣泛應用，其框架節(jié)點形式大致分為3類：剛性連接、半剛性連接和鉸接，連接方式則主要有3種：全焊、栓焊混合和全螺栓。具體特征如表4所示。

表4 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點具體特征

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，單純的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)由于自身缺點的限制逐漸不能滿足社會需求，于是部分包覆鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)(partially encased composite structures of steel and concrete，PEC)得到了青睞。PEC結(jié)構(gòu)不僅有著預制率高、裝配率高的優(yōu)點，同時相對于純鋼結(jié)構(gòu)，也有著更大的剛度、更高的承載力和更好的防火性能，其拼接節(jié)點施工技術(shù)則是由PEC鋼骨施工技術(shù)、PEC構(gòu)件后澆節(jié)點施工技術(shù)組成[18]。PEC構(gòu)件既可形成單一的PEC框架結(jié)構(gòu)，也可與其他類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同使用。

2.2 節(jié)點受力與抗震性能

裝配式建筑框架節(jié)點的受力性能和連接方式對建筑的抗震要求和安全可靠性起著極為重要的作用，因此眾多學者進行了大量的研究來驗證節(jié)點的承載能力與抗震性能，一般圍繞節(jié)點的連接方式、消能減震性能等方面展開研究。

Irtem等[19]、Girgin等[20]、Ertas等[21]著重研究了節(jié)點的連接形式。Irtem等[19]就螺栓連接進行了試驗，然后對節(jié)點進行了參數(shù)分析，研究了剛接、鉸接以及彈性連接對節(jié)點受力性能的影響。Girgin等[20]對焊接連接形式進行了研究，通過試驗數(shù)據(jù)分析得出其在強度、剛度和耗能方面具有良好的特性。Ertas等[21]則對牛腿搭接連接進行試驗，證明了其良好的抗震性能，并對現(xiàn)澆節(jié)點、螺栓連接節(jié)點及焊接連接進行研究，發(fā)現(xiàn)采用改進螺栓連接的節(jié)點抗震性能與現(xiàn)澆節(jié)點相似，在強度、剛度、延性等抗震性能方面均優(yōu)于其他節(jié)點；然而隨著社會的發(fā)展，相關(guān)研究由“抵抗”地震轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗挚埂迸c“緩沖”相結(jié)合的方法，因此，對消能減震的研究也應運而生。謝魯齊等[22]提出了一種新型的連接節(jié)點并進行擬靜力試驗，研究了節(jié)點的能耗狀態(tài)、破壞形態(tài)以及震后修復工作，證明了節(jié)點的安全性。吳從曉等[23]則提出了一種新型節(jié)點，并通過低周反復加載試驗研究其抗震性能和破壞特征，結(jié)果表明消能減震節(jié)點的抗震性能和延性較普通型節(jié)點有所提高，且該節(jié)點耗能能力顯著增加，為普通預制節(jié)點的2倍。除此之外，裝配式建筑可拆卸構(gòu)件的優(yōu)勢也逐漸體現(xiàn)出來，陳俊等[24]通過對4根可拆卸預制裝配式組合梁的研究，發(fā)現(xiàn)進行局部脫黏處理的連接件在對剛度、極限承載力影響較小的情況下，可以延緩裂縫的發(fā)展并延長其使用壽命。

2.3 自復位結(jié)構(gòu)

裝配式結(jié)構(gòu)震后變形較大，修復成本比較高，因此，一種被稱為自復位的結(jié)構(gòu)在20世紀90年代被提出來，它可通過自復位能力減少殘余變形進而間接地降低修復成本。馮世強等[25]提出了一種新的自復位結(jié)構(gòu)并進行研究，發(fā)現(xiàn)試件耗能顯著增加，整個試驗過程基本實現(xiàn)震后可恢復功能，對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計提供了有效的思路。陳云等[26]也提出了一種新的自復位搖擺鋼框架結(jié)構(gòu)，并用ABAQUS軟件進行了數(shù)值模擬，研究結(jié)果表明該框架具有良好的自復位能力。楊浦等[27]對一種帶鋼套靴的自復位鋼筋混凝土(reinforce concrete，RC)框架柱腳進行研究，并用OpenSEES進行模擬驗證有限元的有效性，得出了影響自復位柱腳屈服強度和其耗能能力的原因。Veismoradi等[28]創(chuàng)新地提出了利用彈性滑動摩擦接頭提高抗震性能的自復位結(jié)構(gòu)，通過實驗和數(shù)值模擬的方法，得出了該結(jié)構(gòu)具有良好的強度、剛度和消能減震的效果，并可以很好地降低殘余變形。

2.4 裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點計算

2.4.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土仍然占據(jù)主要部分，需要對節(jié)點和接縫的正截面受彎、受壓和受拉承載力進行計算(必要時應考慮二階效應)，除此之外，還需要滿足其受剪承載力的持久設(shè)計、地震設(shè)計以及梁柱加密區(qū)的規(guī)定。在進行抗震優(yōu)化設(shè)計時，可以根據(jù)節(jié)點的受力狀態(tài)進行彈性分析或彈塑性分析，根據(jù)模擬或?qū)嶒灲Y(jié)果進行設(shè)計[29]。

2.4.2 鋼結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)框架節(jié)點會按照剛接或鉸接的方式進行設(shè)計，但實際節(jié)點應為半剛性連接[30]。在進行計算時，不同形狀、結(jié)構(gòu)和連接方式在取值和構(gòu)造要求方面會有不同，不過大多都是先根據(jù)節(jié)點域的受剪正則化寬厚比和軸壓比來確定受剪強度，然后再進行承載力驗算[31]。

3 研究方法分類

3.1 試驗方法

為了測得混凝土的各項抗震性能指標，許多試驗方法都被應用起來，例如低周反復荷載試驗(又稱擬靜力試驗)、擬動力試驗和地震模擬振動臺試驗[32]。

擬靜力試驗是用來測混凝土(或復合)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗震性能最廣泛的試驗，其操作方便，結(jié)果精確。擬靜力試驗中通常對破壞形態(tài)、滯回曲線、承載能力和剛度退化進行分析。孫志誠等[33]對1/4縮尺平面框架節(jié)點進行擬靜力試驗，對其破壞形態(tài)以及抗震和延性等性能進行分析，發(fā)現(xiàn)延性性能隨鋼筋強度的增加而下降，鋼筋強度低的柱以彎曲破壞為主，強度高的以剪切破壞為主，并引入鋼筋與混凝土的匹配度系數(shù)α作為鋼筋與混凝土匹配問題的參考依據(jù)。張微敬等[34]、趙德鵬等[35]、嚴加寶等[36]、丁克偉等[37]則對試件的位移角進行分析來判斷其變形能力；牟在根等[38]、鄧明科等[39]則通過試驗分析推得新結(jié)構(gòu)的承載力計算公式。擬靜力試驗雖然已得到廣泛應用，但其只適用于設(shè)計加速度較小、動力相互作用不甚突出的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，不能用于地震時土體剛度有明顯降低或者產(chǎn)生液化的場合。

擬動力試驗是由日本學者首次提出的一種將計算機與試驗機聯(lián)機加載的方法，它擁有其他兩種試驗的優(yōu)點，卻極易受到誤差擴大化的影響而導致試驗結(jié)果不準確[40]，其發(fā)展主要表現(xiàn)在子結(jié)構(gòu)技術(shù)的出現(xiàn)、數(shù)值計算方法的發(fā)展以及快速擬動力試驗方法的提出。郭玉榮等[41-42]提出了以 ABAQUS 為核心的子結(jié)構(gòu)動力試驗方法，以及以O(shè)penSEES為核心，針對框架結(jié)構(gòu)體系取復雜子結(jié)構(gòu)的擬動力試驗方法的研究；王濤等[43]、薛建陽等[44]和Benedetto等[45]則是運用擬動力試驗來研究鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，通過分析結(jié)構(gòu)的最大層間位移角和滯回耗能性能等，驗證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。雖然擬動力試驗能更進一步模擬真實地震狀況，但此方法仍有人為規(guī)定阻尼矩陣以及簡化分布力的缺點，并不能完全模擬地震荷載。

作為開展抗震研究的重要設(shè)備，地震模擬振動臺試驗在國內(nèi)外發(fā)展迅速，中國相對研究較晚，于20世紀60年代建造出第一臺振動臺。此后，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和研究需要，振動臺的建設(shè)工作也得到了重視，至今，中國已擁有振動臺50多臺，其振動方向也由單向振動向多向多自由度發(fā)展。結(jié)合異型結(jié)構(gòu)、數(shù)字化和模擬控制，地震模擬振動臺也向大型化、臺陣化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展[46]。張同億等[47]介紹了國內(nèi)外大型地震模擬振動臺及其基礎(chǔ)設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀，對其計算分析方法、控制標準進行了對比研究，并從參數(shù)取值、設(shè)計方法、控制指標以及監(jiān)測系統(tǒng)幾方面提出建議。紀金豹等[48]結(jié)合了國內(nèi)外建造案例，歸納了方法的適用性并總結(jié)了施工建造過程中的關(guān)鍵問題，給出了解決方案。黃影等[49]引入ABAQUS對北京建筑大學在建的地震模擬振動實驗臺進行動力性能分析，并與實測數(shù)據(jù)進行對比，驗證了其精度。劉祖強等[50]針對型鋼混凝土異形柱框架，通過1/4縮尺模型地震模擬振動臺試驗，發(fā)現(xiàn)T形邊柱和邊框架梁受力更加不利。雖然地震模擬振動臺實驗有很多優(yōu)點，但其成本高、過程復雜，試驗欠質(zhì)量失真以及模型的相似率低等問題也亟待解決。

3.2 數(shù)值模擬

數(shù)值模擬促進了試驗的發(fā)展，對試驗方案的科學制定、試驗過程中測點的最佳位置、儀表量程等的確定提供更可靠的理論指導；此外試驗成本較高，不確定因素多，易發(fā)生不可預料的危險，數(shù)值模擬則在這方面體現(xiàn)了自身極大的優(yōu)勢。國內(nèi)常用模擬軟件分為以下幾類。

3.2.1 ABAQUS

ABAQUS是一款強大的工程模擬有限元軟件，可以解決許多線性、非線性問題。張艷霞等[51]利用有限元軟件ABAQUS對4個梁柱節(jié)點在低周反復荷載作用下的試驗進行數(shù)值模擬分析，發(fā)現(xiàn)有限元模擬的各項指標與實驗結(jié)果吻合較好，證實了有限元模擬方法是可行的。吳成龍等[52]同樣用有限元軟件ABAQUS對一種干式連接的新型預制裝配式型鋼混凝土組合節(jié)點進行了非線性靜力分析，以模擬結(jié)果為依據(jù)對數(shù)學模型進行修正并驗證了其準確性。王騰輝等[53]利用ABAQUS進行建模分析，研究了鋼筋直徑、灌漿飽滿度以及錨固端鋼筋偏心對構(gòu)件的影響，發(fā)現(xiàn)半灌漿套筒連接件的屈服強度以及套筒壁應變與鋼筋直徑成正相關(guān)；而灌漿料飽和度與最大荷載的鋼筋伸長率，鋼筋垂直偏心距與試件強度之間分別呈負相關(guān)。ABAQUS強大的非線性分析能力使其在節(jié)點抗震領(lǐng)域的應用最為廣泛，軟件內(nèi)置的混凝土損傷塑性模型在模擬中也具有很大優(yōu)勢。

3.2.2 ANSYS

ANSYS作為融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的有限元分析軟件，功能強大，操作簡單。王飛等[54]運用ANSYS對鋼管-焊接空心球節(jié)點進行模擬，研究了鋼材性能與溫度的關(guān)系，采用生死單元技術(shù)對焊接過程中加熱及冷卻溫度場進行模擬，得出焊縫在不同時間段的焊接溫度分布，驗證了ANSYS模擬焊接連接的可行性，提出了減小殘余應力的措施。賀鵬飛等[55]對連柱焊接節(jié)點進行了有限元模擬，開展了應力應變場與損傷累積效應的耦合分析，驗證了考慮損傷演化動態(tài)本構(gòu)關(guān)系的Popov 實驗模型，為工程加固提供可靠依據(jù)。

3.2.3 OpenSEES

OpenSEES得益于材料庫豐富、精度高、便于改進以及易于協(xié)同開發(fā)的優(yōu)點，在結(jié)構(gòu)、橋梁和巖土領(lǐng)域得到廣泛應用。許成祥等[56-57]基于OpenSEES平臺建立鋼管混凝土柱-鋼梁錯層節(jié)點和鋼管混凝土柱-不等高鋼梁框架節(jié)點的數(shù)值模型，研究了軸壓比、鋼材強度和混凝土強度等級對節(jié)點抗震性能的影響，發(fā)現(xiàn)兩種節(jié)點共同結(jié)論是：適當提高鋼材強度可以有效增加結(jié)構(gòu)承載力和延性；在某一范圍內(nèi)，軸壓比與節(jié)點承載力呈負相關(guān)狀態(tài)。趙雯桐等[58]基于OpenSEES，采用較為精細的“超級節(jié)點單元模型”模擬節(jié)點非彈性反應，以典型平面框架結(jié)構(gòu)為例分別建立考慮節(jié)點非彈性變形、不考慮節(jié)點變形的有限元模型，發(fā)現(xiàn)考慮節(jié)點非彈性，框架頂點位移最大值變化不明顯，層間位移角最大值略有減??；框架桿端出鉸率減小，梁端、柱端的轉(zhuǎn)角延性系數(shù)總體上減小。

3.2.4 ADINA

ADINA是近年來發(fā)展最快的有限元非線性求解軟件，被廣泛應用于各個領(lǐng)域。劉陽等[59]通過將核心型鋼混凝土節(jié)點的有限元模擬結(jié)果與實測值進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)果吻合良好，并得出了核心型鋼在節(jié)點區(qū)的錨固面積與試件強度和變形能力成正相關(guān)的結(jié)論。王元清等[60]利用ANIDA對空間管節(jié)點進行模擬，依據(jù)大量算例數(shù)據(jù)，擬合出節(jié)點在軸心受力和平面外受彎兩種荷載條件下的極限承載力公式，并在實際工程中進行應用，取得良好效果。

4 結(jié)論與展望

通過CITESPACE軟件對中國知網(wǎng)CNKI與WoS核心合集中的裝配式建筑框架節(jié)點領(lǐng)域的文獻進行分析，主要結(jié)論如下。

(1)中國對裝配式建筑框架節(jié)點的研究逐漸深入，發(fā)文量總體呈上升趨勢，處于世界前列，東南大學和同濟大學研究較多，發(fā)文的質(zhì)量也較高，研究內(nèi)容從最初的裝配式節(jié)點等逐步延伸到新型節(jié)點形式、異形連接件以及自復位結(jié)構(gòu)等，其中研究以試驗與數(shù)值模擬方法為主，研究框架逐漸完善。

(2)目前常用的裝配式建筑框架節(jié)點主要有牛腿連接、焊接連接、螺栓連接、企口連接等干式連接以及灌漿套筒連接、后澆整體式連接等濕式連接，其中抗震性能、耗能能力以及自復位結(jié)構(gòu)是新型裝配式節(jié)點研究的重要內(nèi)容，部分包覆鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)(PEC)也逐漸得到青睞。相對來說，國外應用數(shù)值模擬相對國內(nèi)比重較小。國內(nèi)數(shù)值模擬相關(guān)文獻出現(xiàn)的次數(shù)隨著年份的增長而增多，與試驗的結(jié)合也越來越密切，其準確性也得到了驗證，在以后裝配式建筑框架節(jié)點研究中，數(shù)值模擬必是一大趨勢。

(3)雖然裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點有很大優(yōu)勢，但其仍存在材料造價高、施工制作不精細、設(shè)置單一和技術(shù)型人才缺失等問題，如何將節(jié)點設(shè)計制造精細化、標準化、大眾化以及如何培養(yǎng)技術(shù)型人才都亟待解決。除此之外，當前試驗方法仍以擬靜力試驗為主，擬動力試驗和地震模擬振動臺試驗雖可進一步模擬地震作用，但操作難度大、參數(shù)選取以及模型不夠精確等問題也較為嚴重。

(4)結(jié)合當下背景，低碳建筑、被動式建筑等已成為發(fā)展趨勢，而這類建筑在一定程度上依賴于裝配式建筑的發(fā)展?，F(xiàn)有裝配式建筑框架節(jié)點的研究大都針對其結(jié)構(gòu)性能，往往忽略節(jié)點引起的冷熱橋效應，因此如何在保證節(jié)點抗震性能要求的前提下使其擁有良好的熱工性能將成為未來裝配式建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點研究的重點。