全預制裝配式混凝土框架節(jié)點形式研究綜述

董麗娟

摘要：本文在介紹預制裝配式干式一般節(jié)點形式的基礎上，對國內(nèi)現(xiàn)有的新型全預制裝配式框架節(jié)點形式研究成果進行總結(jié)和分析，并探討了今后研究發(fā)展的應注意的問題。

關(guān)鍵詞：全預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu);粱柱節(jié)點;連接方式

由于節(jié)點連接方式不成熟，建國初期推行的裝配式建筑在唐山大地震中大量倒塌，致使我國建筑工程相關(guān)人員一度對預制裝配式建筑體系持慎審態(tài)度。如今，隨著國家對于低碳環(huán)保，綠色經(jīng)濟，可持續(xù)發(fā)展型建筑追求的不斷提升，能夠工業(yè)化生產(chǎn)、構(gòu)件質(zhì)量高、施工期短、節(jié)約勞動力、預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)研究作為住宅產(chǎn)業(yè)化重要組成部分之一再次成為研究的熱點問題。節(jié)點一向是框架研究中的核心組成部分，節(jié)點連接的可靠與否決定了框架的安全性高低，其構(gòu)造形式也決定著現(xiàn)場施工的復雜程度。

預制裝配式混凝土框架節(jié)點根據(jù)施工方式的不同分為濕連接和干連接兩種。濕連接仍需現(xiàn)場濕作業(yè)，通過在節(jié)點處現(xiàn)澆混凝土使各構(gòu)件成為整體;干連接即全預制裝配式連接，所有構(gòu)件均在工廠完成，通過預制構(gòu)件連接點中的預埋件，經(jīng)螺栓或焊接等方式連成整體。全預制裝配式連接節(jié)點相較普通濕作業(yè)預制裝配式節(jié)點撇去了大量的現(xiàn)場濕作業(yè)，裝配更加簡單，有利于進一步提高施工速度，同時部分構(gòu)件可以做到反復利用，更加低碳環(huán)保，有利于建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1全預制裝配式梁柱節(jié)點一般連接形式

1.1牛腿連接

牛腿連接形式由于其豎向承載力高，傳力途徑簡單明確廣泛應用于工業(yè)廠房和民用房屋，是我國最早也是最常見的裝配式節(jié)點連接方式之一。根據(jù)牛腿是否突出于梁柱，牛腿連接節(jié)點分為明牛腿連接節(jié)點和暗牛腿連接節(jié)點兩種。

明牛腿承載力高，連接可靠，施工簡單方便，但由于牛腿突出梁柱之外，很難達到建筑外觀要求，適用范圍僅限于對承載力要求高的工業(yè)廠房和對外觀要求低的民用建筑。

暗牛腿考慮到建筑美觀要求，將牛腿形狀限制在梁寬高之內(nèi)，保證了建筑外形的美觀和后續(xù)設備的搭設。但由于限制了牛腿尺寸和形狀，同時減小了對接梁端口的高度，導致牛腿本身和對接梁端的結(jié)構(gòu)性能受損，適用范圍小。當豎向剪力較大時，可將混凝土牛腿換成型鋼牛腿，形成型鋼暗牛腿連接節(jié)點。型鋼暗牛腿承載力高，相對體積小，減小了對對接梁端高度的削弱，節(jié)點受力性能相較普通暗牛腿節(jié)點好。但由于鋼材本身耐火耐腐性能差，對于外露型鋼需要做好防火防腐措施。

1.2焊接連接

焊接連接在我國應用較少，其優(yōu)點在于避免了現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土，不需要進行養(yǎng)護，工序少，工期短。但采用焊接連接的節(jié)點常由于沒有明顯的塑性鉸的設置導致耗能抗震性能差，在反復地震作用下易發(fā)生脆性破壞。因此焊接連接節(jié)點的設計應注意鋼接頭塑性鉸的設置。

1.3螺栓連接

螺栓連接形式多樣，應用范圍廣泛，可以與牛腿結(jié)合形成梁柱連接節(jié)點，也可將預制梁之間、預制柱之間連接起來形成梁一梁對接節(jié)點，柱一柱對接節(jié)點。現(xiàn)場施工時，安裝方便快捷。但采用螺栓連接的節(jié)點對預制構(gòu)件栓孔位置及大小精度要求較高，運輸時也應采取措施保證螺栓及栓孔不變形。

2新型全預制裝配式梁柱節(jié)點連接形式

隨著研究的不斷深入，全預制裝配式混凝土框架節(jié)點的形式也逐漸多樣化，呈現(xiàn)處百花齊放的繁榮景象

2.1新型牛腿節(jié)點、螺栓節(jié)點

同濟大學呂西林教授在傳統(tǒng)螺栓連接基礎上提出了一種橡膠墊螺栓連接節(jié)點，設計并進行了3各梁柱組合件抗震性試驗。試驗表明采用該種螺栓連接的預制裝配式結(jié)構(gòu)彈性變形能力大，剛度小但退化不明顯，主要抗震性指標接近現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系。由于裝配式節(jié)點接頭鋼梁的加強作用，在相同位移時，其極限強度大于現(xiàn)澆混凝土梁柱節(jié)點。東南大學黃祥海等對傳統(tǒng)牛腿連接節(jié)點進行了對比，并提出了企口連接節(jié)點，鋼筋混凝土缺口梁連接節(jié)點、型鋼混凝土缺口梁連接節(jié)點等改進牛腿連接節(jié)點形式并進行模擬與受力分析，發(fā)現(xiàn)這幾種節(jié)點形式與現(xiàn)澆混凝土節(jié)點承載力相接近，并給出了相關(guān)的設計建議。

2.2全預制裝配新型鋼節(jié)點

鑒于傳統(tǒng)焊接節(jié)點抗震性能差，在地震作用下易發(fā)生脆性破壞，而普通型鋼混凝土柱一鋼梁組合節(jié)點雖具有較好的抗震性能，但是需要現(xiàn)場焊接，可施工性差。東南大學的肖巍巍等設計了一種全預制裝配新型鋼節(jié)點并進行試驗。鋼節(jié)點采用端板螺栓連接的方式將預制梁柱構(gòu)件拼接在一起。現(xiàn)場施工時只需直接通過后張拉高強螺栓將鋼梁端板與柱連接起來即可。試驗結(jié)果表明此種節(jié)點滯回曲線相對飽滿，破壞時的延性系數(shù)達到3，抗震性能良好，但是混凝土梁破壞后節(jié)點強度和剛度退化速率較快。另外，鋼節(jié)點在梁端集中反復荷載作用下，最終破壞形式為混凝土梁和端板連接的包鋼邊緣處出現(xiàn)水平包鋼和混凝土完全脫離現(xiàn)象，局部混凝土被壓碎，發(fā)生斜拉破壞。

曹楊等針對裝配式混凝土節(jié)點連接復雜，濕連接多等問題提出將型鋼植入混凝土梁端，研發(fā)基于螺栓連接方式的梁柱節(jié)點，設計了三種形式（工字型鋼、組合角鋼、雙腹板工字型鋼）共6個型鋼連接的全預制裝配式混凝土梁柱節(jié)點并進行了有關(guān)焊接連接形式、梁截面尺寸、截面形式對型鋼節(jié)點力學性能的實驗分析與研究。試驗結(jié)果表明，與混凝土現(xiàn)澆節(jié)點相比，新型鋼節(jié)點均延性及耗能性能良好。

3結(jié)束語

（1）全預制裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)具有節(jié)能省材、節(jié)省勞動力、低碳環(huán)保、工期短、效率高的特點，是建筑產(chǎn)業(yè)化的核心組成部分。開發(fā)受力性能良好、構(gòu)造簡單、施工方便的全預制裝配式混凝土框架節(jié)點則是研究的重中之重。

（2）現(xiàn)有的全預制裝配式節(jié)點形式多樣，各具優(yōu)缺點，但總體上來說節(jié)點構(gòu)造仍然較為復雜，造價偏高、普適性不強。另外，節(jié)點受力性能尚不完全明確，需要進一步進行分析驗證。

（3）帶鋼接頭或內(nèi)置型鋼的節(jié)點應注意塑性鉸位置的設置，同時應注意采取構(gòu)造措施保證預制梁與鋼接頭的可靠連接。