装配式混凝土框架结构节点连接形式综述寇驰

(西安工业大学建筑工程学院 陕西 西安 710000)

装配式混凝土框架结构节点连接形式综述寇驰

寇驰

(西安工业大学建筑工程学院陕西西安710000)

我国是个人口大国，我国正在实施城镇化的建设，这就对住宅有很大的需求，同时还要保证住宅的质量，提高住宅质量、降低住宅成本、减少建设中对环境的污染、加快生产率，因此提出了把住宅建设进行产业化。在住宅产业化建设中，承力构件的连接部位是装配式结构能否推广的决定性因素，因此研究连接部位的抗震性能具有重大意义。本文对近年来国内外装配式混凝土框架结构梁柱节点连接形式进行了小结。

装配式；框架结构；连接形式

随着我国经济建设的高速发展，科学技术的高度发展以及人们对生活品质提出更高的要求，因而对建筑产品将产生一种持续的需求，需要在一定时间内获得更多高品质的建筑产品。面对这样一种巨大的，持续的需求和即将开放的建筑市场，逐步实现建筑工业化是我国今后建筑业发展的趋势所在。装配式混凝土结构是以预制构件为主要受力构件经装配、连接而成的混凝土结构，具有生产周期短、劳动强度低、绿色环保、成品质量有保障、可持续发展等优点[1]。可以说，装配式混凝土结构在未来会有新的发展机遇[2]。对于装配式框架结构，框架节点将预制梁柱连接成一个整体，连接节点起荷载传导和抗震耗能的作用。预制构件的节点是结构整体抗震研究的基础和装配式结构抗震设计的重点[3]。梁柱节点的性能是影响整个框架结构抗震性能的关键，尤其是对装配式混凝土结构[4]。在住宅产业化建设中，承力构件的连接部位是装配式框架结构能否推广的决定性因素，因此研究连接部位合理的连接形式是重中之重。

一、外研究现状

在美国、日本、欧洲等发达国家，预制混凝土结构均得到了广泛的应用。有些国家已经将预制混凝土结构视为新建建筑的主要结构形式。此外，国外许多高等院校、研究机构对预制混凝土框架结构体系的整体抗震性能也进行了深入的研究。

2005年，Blandon等人完成了1/2缩尺的2层预制混凝土框架结构的数值模拟分析和低周反复加试验研究。同年Morgen对通过摩擦型阻尼器改善无粘结后张拉预应力框架节点的抗震性能并进行了研究。2006年，Ertas等人分别对四种类型节点进行了低周反复加载试验研究，包括现浇节点、螺栓连接节点、焊接节点和后浇整体节点。试验结果表明：螺栓节点的耗能能力、位移延性及刚度和强度退化等抗震性能比较好.2008年，Sudhakar A等人对预制装配式型钢混凝土框架节点进行了低周反复加载试验，对柱的轴压比、连接板厚度、梁底钢筋等关键参数进行了研究。研究结果表明：柱顶轴压力对梁柱连接处的性能是有益的，当轴压比为0.3时，梁柱节点的耗能能力和抗剪能力发挥最好；连接板厚度的增加可增强节点耗能能力；梁底钢筋延续性越好对结构越有利。2009年，Mustafa Kaya等人对不同预制连接方式在不同水平荷载作用下进行了三维非线性有限元模拟分析研究。结果表明：预制应钢筋连接方式的数值模型能够真实模拟结构的承载力，但是模型的初始刚度和层间位移角和真实结构之间有1.5%的差异。2011年，Jianqiang Han等人无粘结预应力装配式框架结构进行了低周反复加载试验，研究了裂缝发展特点、破坏形态、滞回曲线和无粘结预制钢筋的位移延性等抗震性能。结果表明：该体系具有良好的抗震性能。2013年，L.F.Maya等人针对高性能纤维混凝土预制装配式结构框架分两个阶段进行了试验研究。试验结果表明：节点连接处的加强筋长度大于15d时，试件承载力可提高9%；节点核心区采用封闭箍筋可加强套箍作用，提高节点抗剪承载力。

二、国内研究现状

与国外发展国家相比，我国预制装配式混凝土技术的研究相对落后，在民用建筑业中的运用更是少之又少。但预制装配式混凝土结构的优良性能和建筑产业化发展优势，近年来国内部分高等院校和研究机构开始加大力度进行研究。

2006年，董挺峰、李振宝等人对无粘结预应力装配式混凝土框架节点及对其加入非预应力筋的混合节点进行低周反复加载试验，对其破坏形态、滞回曲线、位移延性、残余变形等性能进行了研究。2007年，翁大根等人利用消能减震技术，加固多层装配式混凝土框架，并进行了有限元模拟分析。研究结果表明：该消能减震装置有效地提高结构的抗震性能，大震下层间位移角减少4倍。2008年，李楠、张季超等人对新型连接方式的后浇整体式梁柱节点进行了试验，对其破坏形态、滞回性能、骨架曲线等抗震性能进行了对比研究。2010年，王晓菡等人通过低周反复试验研究了预应力装配式混凝土节点破坏模式、滞回曲线等抗震性能。研究结果表明：预应力装配式砼节点耗能能力强，残余变形小。2011年，邱剑辉，张季超，吕建根等人对预制装配整体式混凝土框架结构节点进行了试验研究。试验结果表明：该节点抗震性能良好，满足“强柱弱梁”和“强剪弱弯”、“强节点、强锚固”性能要求。2012年，王焕、柳炳康等人对一单跨的3层预压装配式预应力砼框架结构进行了拟动力分析，研究了该结构的变形能力和动力特性。结果表明：预压装配式结构在地震动作用下具有良好的变形能力，满足中震最大层间位移角要求。2013年，陈杰峰张、季超等人对预制装配式整体式框架结构住宅进行了归纳研究，提出整体结构设计计算分析方法，并通过有限元软件进行分析验证。同年，李向民，高润东等人设计一种新型装配式砼框架延性节点，并进行了试验研究。结果表明：装配式延性节点承载力高于现浇节点，其正负向加载位移延性相比现浇节点均有所提高，达到延性设计要求。2014年，邹昀、林晖、马卫强用有限元分析软件ABAQUS对具有自复位功能的预制框架节点进行低周往复加载下非线性分析，对施加预应力、张拉控制应力大小、预应力筋数量以及普通钢筋配筋率等因素进行了分析。分析结果表明预应力筋数量对自复位预制框架节点抗震性能影响大，张拉应力在一定范围内有明显影响，普通钢筋的配筋率影响较小。2015年刘菲菲、于德湖、张纪刚提出了两种节点形式即预制装配式新型节点1/3处连接和跨中连接节点，通过有限元模拟软件进行对比模拟，找出更合理的节点形式。结果表明预制装配式混凝土跨中连接滞回曲线面积会略大一些，具有更好的耗能能力。2016年伏焕昌等人基于预制装配式混凝土框架结构梁柱节点施工困难，提出了新型预制装配式混凝土框架结构金属消能减震连接体系，对消能减震连接体系和现浇框架进行了数值仿真分析。分析结果表明金属消能减震连接体系的抗震性能略优于现浇框架结构；该体系的抗震性能随阻尼器总高度和翼缘板厚度的增加而提高；腹板厚度对结构的抗震性能几乎没有影响；阻尼器不同材料强度对结构抗震性能有一定的影响。

三、结语

就目前而言，国内对预制装配式框架体系的研究相对较少，仍有很大的研究空间。近些年来，通过大量的实验研究，表明了通过优化整体结构形式以及节点连接构造，预制混凝土结构能够得到令人满意的抗震性能。在住宅产业化建设中，承力构件的连接部位是装配式结构能否推广的决定性因素，因此研究连接部位的抗震性能具有重大意义。新的、性能更佳更具实用性的连接形式有待提出。

[1]黄小坤，田春雨.预制装配式混凝土结构研究[J].住宅产业，2010(9)：28-32

[2]汪莉莉.探寻新型装配式混凝土结构的发展之路[J].中国建设信息化，2016(10):22-25.

[3]陈晓丹，孙丽.现代建筑产业化-装配式混凝土框架结构的节点连接形式研究[A].第十二届沈阳科学学术年会论文集，2015

[4]颜军.装配式框架结构节点研究现状与展望[J].混凝土与水泥制品，2016(1)：75-79.

寇驰(1990-)，男，汉族，陕西西安市人，研究生在读，工学硕士，西安工业大学建筑工程学院结构工程专业，研究方向结构体系与优化设计。