裝配式混凝土框架結構梁柱連接抗震性能綜述

劉 楊 張 穎 張曉民 張華崗（河北科技師范學院后勤與國有資產管理處，河北 秦皇島 066004）

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裝配式混凝土框架結構梁柱連接抗震性能綜述

劉 楊 張 穎 張曉民 張華崗
（河北科技師范學院后勤與國有資產管理處，河北 秦皇島 066004）

摘 要：住宅產業化是實現城鎮化的重要途徑，預制裝配式混凝土結構技術的成熟度決定著住宅產業化能否廣泛推廣，而梁柱連接的抗震性能是裝配式結構的核心技術。本文對近年來國內裝配式框架結構梁柱節點連接的抗震性能進行了小結。

關鍵詞：裝配式混凝土；框架結構；梁柱連接；抗震性能

我國正大力推進城鎮化建設，住宅產業化是實現城鎮化的重要途徑，裝配式混凝土結構技術的成熟度決定著住宅產業化能否廣泛推廣。其主要結構體系有混合結構、裝配式框架結構及板墻結構等。裝配框架結構有制造率高、施工簡單、布置靈活、節材環保等優點，應用較為廣泛。在過去的裝配工程實例中，由于結構整體性差，在地震作用下破壞嚴重，如1976年唐山大地震時，大量裝配結構發生倒塌，導致人民對這種結構產生懷疑，阻礙了裝配式結構的發展。后來中國建筑科學研究院等單位對裝配式結構進行了研究，認為裝配式結構抗震性能可以達到整體現澆結構抗震性能。

框架節點將梁柱連成一個整體，起到荷載傳導作用，也是抗震耗能起關鍵的部位。在住宅產業化建設中，承力構件的連接部位是裝配式結構能否推廣的決定性因素，因此研究連接部位的抗震性能具有重大意義。

1. 國內的一些框架結構梁柱節點的試驗研究

（1） 北京工業大學近年來進行了一系列的無黏結預應力裝配式混凝土框架節點的研究

2006年對無粘結預應力裝配式砼框架節點試件進行低周反復加載試驗，并對滯回曲線、骨架曲線等抗震性能指標進行分析，研究結果顯示預應力裝配式框架節點的破壞程度小、變形能力強、延性好、變形恢復能力好，但耗能能力相對較差。為了提高耗能提出在節點增添非預應力連接鋼筋（在梁頂和梁底均加非預應力鋼筋，并各自貫穿柱到柱另一側預制梁的梁頂和梁底部位），即混合連接的概念，并以初始預應力度、非預應力筋級別和數量為變量對6個混合連接裝配式框架節點進行加載試驗，得出結論：混合連接的耗能能力可達到整體現澆混凝土的耗能能力，且其變形恢復能力和延性相對現澆結構較好，其綜合抗震性能更優；降低初始預應力度可增大試件非線性位移下的延性，但也導致豎向剪力承載和耗能能力的降低。后又有人提出不對稱混合連接的概念，即框架節點只在梁頂配非預應力鋼筋用來耗能，梁底不配非預應力鋼筋，并進行了試驗加載研究，結果表明：因非預應力鋼筋用量的減少，其耗能有所下降，但簡化了施工工藝，提高了施工速度。

2008年用ADINA軟件對無粘結預應力裝配梁進行了非線性有限元分析，結果表明：節點處的破壞變形、應力分布、試件骨架曲線等抗震指標均與試驗現象相近，其建立的模型與之前的試驗吻合較好。

2009年，通過無粘結預應力裝配梁柱節點試驗研究，對比分析了直接裝配和混合裝配的無粘結預應力筋的受力性能，推出無粘結預應力筋應力增量公式，計算值與試驗值吻合較好。采用彎矩-曲率方法對無粘結預應力裝配節點試件進行了彈性和彈塑性階段的分析，建立了裝配節點彎矩-曲率模型，并編制了相應的計算程序，用試驗結果檢驗了理論分析值，證明吻合良好。

（2） 同濟大學近年來對裝配梁柱的連接進行了一些研究

2005年，對預制全裝配式梁柱試件、后澆整體式梁柱試件及現澆梁柱試件進行了試驗研究。結論：后澆整體式梁柱試件的抗震能力與現澆式的無異；全裝配式梁柱試件的抗震性能不理想，應采取提高節點耗能能力的措施。

2007年，在梁柱節點采用橡膠墊螺栓連接，對單層兩跨單榀的裝配式預制混凝土框架結構進行擬動力試驗，結論：橡膠墊螺栓連接未破壞，節點具有好的彈性變形能力，抗震性能良好，為柱底彎曲破壞模式，位移延性系數為4～8；可在地震區采用橡膠墊螺栓連接。2008年試驗繼續深入，對一個單層單跨三榀鋪屋面板的裝配式試件進行擬動力試驗（梁柱節點采用橡膠墊螺栓連接），結果表明：結構整體抗震性能良好，橡膠墊螺栓為發生破壞，梁柱間未滑移，實際使用時要注意橡膠墊的厚度，過薄、過厚時效果都不太好；屋面板與梁的焊接部位為抗震薄弱環節，建議采用柔性連接。

2011年，對裝配式節點采用轉動彈簧-阻尼單元和非線性彈性恢復力模型進行了非線性動力時程分析，與擬動力試驗進行了對比。結論：時程分析結果與試驗結果有較好地吻合，15.5%的最大位移差；加載幅值逐級增大對構件的損傷累積僅對開始階段有較大影響，對反應峰值僅有5%以內的影響。

1.3 2009年東南大學和萬科企業股份有限公司，對裝配整體式框架結構中節點進行實驗研究。得出結論：梁柱間采用齒槽接頭及梁的主筋采用滾軋直螺紋接頭的受力性能是可靠的。

1.4 2015年華北理工大學，提出在裝配式框架結構梁柱節點安裝角鋼和阻尼器的方法，并進行了低周反復試驗研究。結果表明：兩種措施均可較大提高節點的耗能能力，均可在抗震設防區使用，且阻尼器更適合在高抗震設防地區使用。

結語

預應力裝配式結構的優勢眾多，能夠推廣的關鍵是如何保證預制構件間連接部位的抗震性能優異的同時又有施工方便、價格低廉、性能穩定、可修復強等特性。更安全、更合理、更經濟、實用性更高且具有優良抗震性能的連接形式有待研究。

參考文獻

［1］董挺峰，等.無黏結預應力裝配式框架內節點抗震性能研究［J］.北京工業大學學報，2006，32（2）：144-148.

［2］范力，等.裝配式預制混凝土框架結構擬動力試驗研究［J］.地震工程與工程振動，2007，27（6）：97-105.

［3］羅青兒，等.裝配整體式鋼筋混凝土框架梁柱節點的試驗研究［J］.工業建筑，2009，39（2）：80-83.

［4］韓建強，等.附加角鋼與附加阻尼器的預應力裝配框架節點試驗研究［J］.建筑結構，2015，45（12）：58-60.

中圖分類號：TU398

文獻標識碼：A