装配式建筑的抗震性能研究

黄承建

摘 要：近年来，装配式建筑取得了良好发展，和普通钢筋混凝土建筑工程相比，装配式建筑对抗震性的要求更高。基于此，本文结合理论实践，在简要阐述装配式建筑的优势的基础上，分析了提升装配式建筑抗震性能的要点，希望对提升我国装配式建筑抗震性能有一定参考和帮助。

关键词：装配式建筑;抗震性能;节点连接;隔震

在我国社会经济飞速发展的背景下，建筑工程施工形式发生了较大变化，传统钢筋混凝土建筑工程具有耗能大、施工工期长等缺陷，已经无法满足新时代发展要求。装配式建筑具有很高的工业化程度，能耗比较低，施工速度快等优势，逐步成为建筑工程主要的施工形式。基于此，开展装配式建筑抗震性能的研究就显得尤为必要。

1 装配式建筑的优势

1.1 工业化程度比较高

和普通钢筋混凝土建筑工程相比，装配式建筑可实现工业化装配， 无论楼面板、墙面板，还是保温层、承重结构等，都可以在工程预制生产，运输都施工现场进行拼装。具有很高的系列化和装配化，可像普通商品一样进行批量化生产。

1.2 设计更加灵活

装配式建筑的外形设计比较自由，可为设计师提供充分的想象空间，且外形比较美观，可按照实际需求，合理调整和布置跨度及柱间距。非承重墙的设计也比较灵活，可进行良好的室内分区，提升空间利用率，符合现代化建筑工程的要求。

1.3 质量更轻

装配式建筑和普通钢筋混凝土建筑相比，最大的特点的自重更轻，其重量不足钢筋混凝土的20%～50%，围护结构可选择轻质墙板，用钢量比较小，由于自重比较小，对地基的要求并不高，可降低地基處理的成本。

1.4 抗震性能好

由于装配式建筑多采用钢结构，强度比较高，韧性强，自重也比较轻，和传统钢筋混凝土相比，具有更好的抗震性能。

2 提升装配式建筑抗震性能的要点

导致装配式建筑高度一直无法取得重大突破的主要难点是抗震，也是目前制约装配式建筑稳健发展的关键，为保证提升装配式建筑的抗震性能，可从以下几个方面同时入手：

2.1 加强装配式建筑的节点连接

2.1.1 工字型截面柱的拼接接头

在装配式建筑施工中应用了大量的柱，在拼接时多选择刚性节点，由于柱的拼接接头对位于框架节点的塑性区之外，多布置在框架梁上方约1.3～1.5m位置。为降低预制件运输的便捷性，降低吊装难度，在柱吊装中多采用2层或者3层1根柱的方法，柱的长度控制在12m以下，在接头连接时可选择焊接连接，也可以选择高强度螺栓连接^[1]。在进行非抗震设计的焊缝连接，要采用部分熔透焊缝，并且焊缝的破口有效深度不能低于板厚度的50%，有抗震设防要求时，则要采用全熔透坡口焊缝，以提升柱连接的稳定性，保证装配式建筑对总体抗震性能的要求。

2.1.2 箱形柱的焊接接头

装配式建筑中在箱形柱和下部钢型钢混凝土中十字形柱连接时，为保证传力的平顺性，要保证十字柱上的腹板伸入箱形柱中，且伸入长度不能小于200mm，以形成一个较缓过渡段，避免在地震时发生应力集中引发破坏。并在接头位置，上下处都要设置好焊接栓钉，间距控制在150mm～200mm之间。

2.1.3 次梁和主梁的连接

在装配式建筑施工中，为最大限度上提升抗震能力，在次梁和主梁之间连接时多通过铰接的方式连接，将主梁作为次梁的支座，次梁可看做简支梁。次梁腹板和主梁的加劲板之间通过高强度螺栓进行连接，如果次梁的内力和截面都比较小，也可以直接和主梁的腹板进行连接^[2]。而我国次梁跨数比较多，且跨度较大、荷载较大时，次梁和主梁之间的连接为刚接，将次梁当做连续梁，以降低次梁的总挠度，从而更好的节约钢材，降低工程造价。

2.2 切实做好隔震处理

2.2.1 软垫式隔震

为提升装配式建筑的抗震性能，避免地震来临时发生较大破坏，在楼层底部需要设置软垫式隔震装置，降低装配式建筑和地面摩擦形成的水平位移。从而延长装配式建筑的自振周期，减少上部结构侧移动变程度，从而保护装配式建筑免受地震破坏。

2.2.2 滑移式隔震

和软垫式隔震相比，滑移式隔震的主要机理是利用装配式建筑和上部结构基础之间的平滑移动面来降低地震造成的破坏。并在平滑移动面施工中，采用摩擦系数比较小的材料。一旦发生地震，可促使基础进行水平滑动，解锁基础结构，可起到隔离楼层和隔离地面的作用，从而降低地震造成的破坏和影响^[3]。

2.2.3 滑动支座

滑动支座由两部分共同组成，其一是橡胶片，其二是薄板钢，促使钢板边缘缩入橡胶片中，避免发生生锈。常用的滑动支座包括： 通常叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座等，因为橡胶板上、下两面的横向变形遭到刚板的约束，在竖向荷载效果下橡胶板中部处于三向压力状态，从而构成很高的抗压强度。

2.3 加强配件施工质量控制

在框架梁施工中，梁的截面尺寸要符合如下要求，截面宽度不能小于200mm，截面高宽比不大于4，净跨和截面高度之比不能低于4。配筋率不能超过2.5%。当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，箍筋最小直径数值应增大2mm。

在抗震墙施工中，厚度不应小于160mm，且不低于层高的1/20，底部加强的抗震墙的厚度不能低于200mm，且不小于层高的1/16。如果底部加强层在1～3层之间，此时，暗柱箍筋之间的间距控制在150mm左右^[4]。

抗震支架结构复杂，涉及到锚固件、加固吊杆、抗震连接构件、管道连接构件等，为保证施工质量，提升装配式建筑的总体抗震性能，组成抗震支吊架的所有构件应采用成品构件，确保支吊架施工质量符合要求。

3 结语

综上所述，本文结合理论实践，研究了装配式建筑的抗震性能，研究结果表明，装配式建筑是目前最具发展前景的施工方式，和传统钢筋混凝土相比，装配式建筑具有工业化程度高、自重轻、质量有保证等优势。为保证装配式建筑具有良好的抗震性能，可从加强装配式建筑的节点连接、切实做好隔震处理、加强配件施工质量控制等方面同时入手。

参考文献：

[1]尹野猛，袁旭东，何纯豪，etal.农村装配式住宅抗震性能分析[J].工程技术研究，2019（13）：7-8.

[2]汪福辉.混凝土装配式建筑抗震性能的比较分析与研究[J].工程技术研究，2019，000（001）：P.224-225.

[3]黑梅玲，贾穗子.不同节点型式的装配式方钢管再生混凝土框架结构有限元分析[J].山西建筑，2019（16）：38-41.

[3]周中一，王涛，etal.轻型装配式框架-变形可控地聚物墙抗震性能[J].哈尔滨工业大学学报，2019，51（12）：46-54.