装配式隔震结构隔震节点抗震性能研究

陈燕友

（广东理工学院，广东 肇庆 526100）

1 装配式隔震结构抗震性能研究的意义

地震是一种危害性极大的自然灾害。建筑是在地震灾害中易受到损害，而地震对于高层建筑的影响更严重。装配式隔震结构中的隔震节点是保证隔震性能的重要因素，因此对其研究具有十分重要的意义。

1）降低经济损失 从唐山、汶川等地震中可以发现，地震会造成大量的建筑破损，进而产生十分严重的经济损失，影响我国整体发展质量[1]。而抗震结构研究能够提升建筑对于地震的抵抗能力，进而降低地震对于建筑的影响，减少地震造成的经济损失。

2）保障人民生命财产安全 在发生地震时，高层建筑内部的人员没有办法及时撤离，在较为严重的地震中会造成大量的人员伤亡。对高层抗震结构研究，能够提升建筑对于地震的抵抗力，进而降低民众在地震灾害中产生伤亡的概率。

3）推动我国抗震技术的进一步发展与完善 随着我国经济的不断发展，对于抗震的重视程度也越来越高，近年来，我国对抗震技术研究投入了大量资金和精力。高层建筑装配式隔震结构抗震性能研究，能够在一定程度上促进我国抗震技术研究质量的提高，提升我国建筑的抗震能力。

2 技术研究现状

2.1 装配式建筑技术

我国预制装配式混凝土建筑最早产生于1950年。到20世纪70年代末，北京的装配式住宅建筑面积占比已经达到30%，而上海更是到达了50%。我国早期的装配式住宅是学习苏联经验，其在实际应用过程中存在着外墙板保温隔热性能差、渗漏严重等问题，因这些问题长期得不到解决，造成20世纪90年代初期我国大量的装配式工厂停止生产。而在此期间，美、欧、日等国的装配式住宅不断发展，现已经形成较为成熟的技术规范，其建筑质量也较高。从总体来看，我国装配式建筑的发展时间并不长，其发展质量也较低，并且由于我国长时间采取浇筑的施工方式，回避装配式结构的技术问题，造成现阶段我国对于装配式结构的抗震减震研究水平较低，部分内容仍处于空白。

2.2 隔震减震技术

地震严重威胁人类生命财产安全，各国一直都十分重视对建筑抗震减震技术的研究。在传统建筑中，我国是采用增大结构刚度的方式减轻地震对于建筑的影响。这种方式能够在一定程度上消耗地震的能量，降低地震对建筑的影响，但一旦地震所带来的压力超过建筑本身的承受能力时，就会对建筑造成极大的破坏。

3 高层隔震结构隔震节点性能研究

3.1 节点连接方式

梁柱节点在实际应用过程中会受到上、下、水平等多个方向力的影响，其力的承受能力在极大程度上影响高层装配式隔震结构的隔震性能，故而对其研究十分必要。我国现阶段高层装配式隔震结构设计常采用2种梁柱节点方案。

1）在节点设计过程中，需要预置其上柱与下柱，之后再进行混凝土浇筑（见图1）。

图1 梁柱节点连接方式1

2）将上下预柱整体预制成1根预制柱，并在节点处进行混凝土灌注（见图2）。

图2 梁柱节点连接方式2

3.2 材料力学性能检验

相同的混凝土材料在高层建筑梁柱节点中使用方式的不同，其在应用质量也存在一定的差异。以第2种梁柱节点连接方式为例判断其在现浇时及装配式建筑中的承受能力。根据相关的检验要求，主要是对混凝土在实际应用过程中的抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量3个性能进行检验[2]。

此次试验选取的混凝土材料为强度等级为C60及C30混凝土，强度等级为C60的混凝土应用于框架柱的浇筑，而强度等级为C30的混凝土主要应用于梁。其力学性能如表1所示。

表1 现浇式与装配式梁柱节点性能

在高层装配式隔震结构抗震性能检验过程中，除了对梁柱节点的混凝土性能进行检验与分析外，还需要对其钢筋性能进行检验与分析。钢筋检验选取的钢筋直径分别为10，12，14，16mm，检测结果如表2所示。

表2 钢筋性能

3.3 试验材料准备

试验材料的质量在极大程度上影响研究数据的准确性。为保证研究数据的典型性与代表性，需要严格进行试验材料的准备工作。试验材料需要准备2份：预制装配式梁柱节点和现浇式节点。按照上文所述，试验材料制备选取的混凝土强度等级为C30及C60。装配式梁柱节点以及现浇式梁柱节点规格保持一致，上主横截面400mm×400mm、下主横截面750mm×750mm、梁截面200mm×325mm。

3.4 试验加载设计

加载试验主要是通过反复的加载对梁柱节点在地震荷载作用下的抗震性能进行研究与分析，检验地震对基底的破坏程度及其恢复能力。

加载方法的合理性在一定程度上决定加载试验结果的准确性。加载试验常采用2种方法；柱端加载和梁端加载。本文研究选择两端反复加载。这种方法在实际应用中使用设备将柱部分进行固定，在梁两端进行加压。试验开始之前，相关技术人员需要对设备的使用情况进行检验与分析，以保证设备在试验过程中正常运行。

开始试验时，需要在节点的两端增加5kN的竖向荷载，并进行一次循环，以检测设备试验的准确性。在试验过程中需要在柱端施加2 000kN的竖向荷载，保证检测稳定性后，在梁的另一端同步增加对称荷载，利用相同的加载量进行分级加载，并记录数据。这种方法在理论上能够获得较为准确的试验数据，但在实际应用过程中，由于梁截面配筋不对称等情况，造成检测过程中难以同时找到节点两侧的屈服荷载，对检测数据产生一定的影响。故而在检测过程中需要采取一定的方法判断其屈服点，辅助检测人员获得更加准确的检测数据。

1）检测过程中，检测人员可以通过对荷载变形曲线的观察找出曲线中较为明显的拐点，进而判断其屈服点。

2）检测人员可以通过监控受力钢筋的应变情况确定屈服点，如检测人员发现某控制截面上的受力钢筋多数达到屈服应变，则证明其已经达到屈服点。

3.5 试验结果

通过对现浇式节点及装配式节点进行试验发现，现浇式试件在外部压力增加到35kN时产生斜向细小裂缝，其裂缝在后期呈现不规则发展，而在外部压力增加到40kN时，即靠近节点附近的两端时，底部会出现垂直状裂缝，且随着力度的增加，其裂缝不断拓展与延伸。而装配式节点在施加压力达到55kN时，其梁与柱交接面的底部出现竖向裂缝，随着力量的增加，其裂缝迅速发展。

4 结语

随着高层建筑需求量迅速上升，我国对建筑质量的要求也不断提升，近年来，随着装配式施工方式应用于高层建筑中，对于装配式建筑中的抗震结构越来越重视，极大地提升了建筑效率与建筑质量。