梁柱干法连接节点力学性能研究综述

贺海龙

(中民筑友建设科技集团有限公司，湖南 长沙 410000)

0 前 言

装配式钢结构近年来已经成为我国建筑发展的新趋势,其具有绿色环保、可循环利用等优势,能够最大限度地节约能源和降低污染[1]。国内外学者对装配式钢筋混凝土结构做了大量的研究工作，并开发了多种连接形式。但是节点抗震性能较差，预制混凝土结构在地震区的应用受到限制，因此，我国迫切需要展开对预制混凝土结构力学性能的系统研究。为此，本文综合研究者们对装配式梁柱节点力学性能的研究，为以后这类研究做综述和建议。

1 传统装配式梁柱节点形式

1.1 牛腿连接的装配式梁柱节点

在装配式梁柱节点中，由于牛腿的结构形式简单、传力明显、受力可靠、施工便捷，因此被广泛应用。钢筋混凝土柱牛腿连接分为明牛腿(见图1)和暗牛腿(见图2)。明牛腿节点占用面积大，且外观性较差，一般不用于民用住宅中，而多用于工业厂房建设；暗牛腿虽然不影响占用面积和美观，但设计上仍存在较多不足[2]。

图1 钢筋混凝土明牛腿图

图2 钢筋混凝土暗牛腿

束继华等[3]于1980和1981年进行了两次对框架梁柱明牛腿刚性节点的低周反复试验，分析了这种节点的受力性能，证明该节点具有较大的承载力和较好的延性。黄祥海等[4]于2007年对应用拉压杆模型方法和剪力摩擦理论对暗牛腿进行分析，推导出其承载力公式，通过有限元模拟对承载力公式进行了验证，提出了设计方法可行性。张力滨等[5]在2018年提出一种新型装配式框架连接节点,通过有限元分析软件对节点区整体受力性能分析,试验结果表明,利用新型干式企口连接节点，钢筋混凝土暗牛腿缺口梁干式节点能够满足承载力且性能优异。

上述研究证明了牛腿节点的承载力优异，但暗牛腿的承载能力比明牛腿的差，且结构形式复杂，不利于施工。

1.2 焊接连接的装配式梁柱节点

焊接作为一种常用的梁柱节点连接方式，在国内外都得到了广泛的应用。采用该种连接方式的节点(见图3)可以缩短工期，避免现场浇筑，节约造价成本，但需要现场焊接，要求拥有较高的焊接技术[6]。

图3 焊接连接的装配式节点

通过大量震害调查以及对梁柱节点的抗震性能的大量研究实验后，学者们不断提出新的改进方案。韦灼彬[7]在2007年对钢框架梁柱焊接节点的扇形切角结构进行抗震性能试验，通过三种结构形式的对比，指出改进扇形切角构造是一种有效措施。刘占科等[8]对梁端翼缘腋形扩大式刚性梁柱连接进行了试验研究，该种方法同样能改善梁柱节点的抗震性能。但是上述两种方法施工复杂，造价成本高。因此，学者们继续研究更为经济实用的连接方式。

1.3 螺栓连接的装配式梁柱节点

螺栓作为施工中常见的一种连接方式，具有耗能能力强、延性性能好、屈服点低等特点。通过螺栓连接将梁柱连接形成整体节点，实现可循环利用。

毛炜烽等[10]提出了一种螺栓端板连接的组合节点，该节点为钢梁-钢筋混凝土柱连接节点，通过对两组足尺试件进行了模拟地震加载试验，试验结果证明影响抗震性能的主要因素为高强螺栓的预拉力和端板的厚度。但是该试验试件是按等强度设计的,而没有考虑安全系数，具有一定的安全隐患。高向玲等[11]采用一种简化的装配式梁柱节点的数值模拟方法，对现浇节点、螺栓连接节点、套筒连接节点进行了低周反复荷载试验，结果表明：螺栓连接节点的滞回环更加饱满，极限承载力和耗能能力更好。刘学春等[12]对3个不同参数螺栓连接的多高层钢结构装配节点的抗震性能进行试验和研究，证明可以通过调整盖板螺栓数量和规格来改善减少螺栓的滑移。

上述研究证明了螺栓连接节点的可靠性，并提出了几种改善螺栓滑移，增强抗震性能的方法，但是均未考虑螺栓在滑移后节点的力学性能。

2 其他装配式梁柱节点形式

2.1 企口连接的装配式梁柱节点

企口梁在装配式结构中是重要的承重构件，企口连接的梁柱节点形式在国外如欧美等国家已应用相当广泛，并制定了相关规范，而国内起步较晚，研究较少。

冯健等[13]对12个钢筋混凝土平、斜企口梁进行了试验研究，提出了相应的的设计方法与构造要求，但并没有对焊接后的企口梁节点受力性能进行研究。黄祥海等[14]在冯健等[13]的基础上，对两个平企口试件进行理论计算和有限元分析,并且将理论值和试验值进行对比，对缺口梁的承载力公式进行了验证。同样，朱筱俊等[15]通过研究刚性企口连接斜企口梁的受力性能，推导出相应的极限承载力公式并进行了验证。但两者的研究对象仍是单侧企口，未对干式企口梁的整体受力性能进行探究[16]。而吴必华等[16]采用了对干式企口梁柱节点试验模型进行了对比计算，并对节点的设计参数进行了分析，提出了较好的建议。

2.2 套筒灌浆连接的装配式梁柱节点

套筒灌浆连接是由专门加工的套筒、配套灌浆料和钢筋组装的组合体，在连接钢筋时通过注入快硬无收缩灌浆料，依靠材料之间的粘结咬合作用连接钢筋与套筒[17]。套筒灌浆连接作为一种新型装配式连接技术，具有性能良好，施工便捷的特点。

张兴虎等[18]设计了2个套筒浆锚连接高强箍筋约束混凝土柱和2个现浇普通箍筋柱对比，通过低周反复加载试验，试验结果表明：套筒浆锚连接柱具有和现浇普通箍筋柱相当甚至更优越的工作能力。李锐等[19]通过对比试验，对6个配置500 MPa钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱和2个预制混凝土柱进行抗震性能研究试验，研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力、极限承载力等抗震性能的影响。同样，赵勇等[17]在此基础上，进一步对600 mm×600 mm的大直径钢筋套筒灌浆连接预制柱进行了低周反复加载试验，研究了预制柱多方面对抗震性能的影响。但两者均未对预制柱的轴压比进行详细的研究。

3 结 论

本文对新型装配式梁柱节点力学性能试验研究进行综述，结果表明，在装配式梁柱节点力学性能方面，国内外开展了大量的工作并取得了一系列成果，但研究者们在这方面的研究还不是很完善，研究方向还不是很全面。由于工程需求的不断提高，故认为在以下方面更应持续深入。

1)目前在装配式梁柱节点力学性能研究中大部分都是对传统的连接方式进行研究，而对新型连接节点的研究较少，且研究内容不是很全面，建议国内多开展对于新型连接节点的研究。

2)通过这些研究，可以得出螺栓连接节点在梁柱节点中的力学性能相对较好，本文介绍的螺栓连接节点通过盖板与梁翼缘接触面滑移耗能,增大了试件的延性和转动能力。虽然耗能曲线不如刚性连接节点的饱满,但是在耗能过程中,梁柱没有局部的屈曲变形,耗能结束后只需更换部分弯曲的螺栓,节点仍然可以继续工作,节约了维修成本。

[ID:009774]