預制裝配式鋼管約束框架節點抗剪性能研究

（山西應用科技院，山西 太原 030062）

1 預制樁配置鋼管約束框架節點構造

通過查閱大量文獻可知，預制裝配式框架連接節點與傳統的澆筑式混凝土節點有著相似的性能，而國內外的專家以及學者也對其有著較為深入的研究與分析[1]。

1.1 預制裝配式鋼管約束節點的框架結構裝配施工成簇

第一步，如下圖一所示，新型的節點與上下柱安裝完成后，吊裝全預制裝配式鋼管約束節點就位，通過下柱縱筋進行過節點的穿筋套管后將注漿孔注入漿料。在施工的過程中需要注意灌漿料需要填充預制柱與上橫隔板之間的預留空間后溢出，形成連接層。

第二步，在完成上述部分后，需要穿過節點的下柱縱筋與上柱預埋的灌漿套筒進行灌裝連接。

第三步，將預制節點外梁端預先埋下的H型的鋼梁與預制的鋼筋混凝土梁進行連接。

圖一預制裝配式鋼管約束節點安裝示意圖

1.2 節點形式與特點

在經過分析以及試驗后，發現預制裝配式框架節點在實際應用的過程中其節點的特點主要表現在以下幾個方面。

第一，從上圖的分析中可知，其節點在實際制造的過程中核心區域所使用的骨架構造為橫向隔板構造，這種結構使得其在實際應用的過程中負載轉移路徑十分的清晰。從實際情況來看，梁端剪力在其節點實際應用的過程中能夠通過約束鋼管傳遞到橫隔板，在通過橫隔板傳遞到節點核心區的混凝土，進而傳遞到柱子。梁所承受的剪力在實際應用的過程中能夠較好的進行傳遞與分擔。

第二，從其節點的實際建造情況來看，核心區的混凝土通過穿筋套管進行約束，在實際建造的過程中并不需要配置箍筋，其節點的澆筑較為便捷[2]。

第三，其節點在實際建造的過程中梁端預埋件并不會對鋼筋混凝土梁的配筋情況進行過多的干預。以及其在實際設計的過程中所加入的豎向鋼板能夠在較大程度上提升梁端的抗剪承載力。

2 預制裝配式鋼管約束框架節點抗剪性能研究

2.1 試驗概述

1 試件材料與選擇

本文在進行研究的過程中首先對現階段建筑工程中梁柱的實際情況進行分析后，按照實際情況進行試件材料的選擇。本實驗中梁柱在實際建造的過程中所選擇的混凝土強度為C40，而節點核心區域多選擇的混凝土強度為C30。在進行連接以及固定時，梁柱之間的縱筋使用HRB400，而箍筋使用HRB335。本實驗中所選擇的鋼板為Q235強度的鋼板。

從實際的情況出發，在進行鋼構件選擇的過程中。柱截面選擇尺寸在300X300毫米，界面配置有8根25鋼筋的。而梁截面選擇截面在200x400毫米，截面配置有6根25鋼筋的，所使用的鋼腹板的尺寸在1200X200X5毫米的，其具體情況如下圖所示。

圖二 梁柱配筋示意圖

2.2 試件制作

從現階段的實際情況出發，在進行時試件制作的過程中其制作流程大致可分為九個部分。第一，按照實際的需求制定相應的梁柱模具，有保證所制作出的構件是滿足實際建造需求的[3]。第二，按照實際情況進行鋼筋的下料。第三，在進行上述部分后，進行鋼材貼應變片。第四，梁柱鋼筋綁扎部分。第五，在綁扎工程結束后，進行混凝土的澆筑。第六，混凝土的保養與維護。第七，在構件凝固后，進行脫模處理。第八，將不同的零件進行組裝。第九，進行梁柱節點部分組裝。

為保證構件制造的質量需要把控施工過程中以下兩個方面的工作。第一，重視原材料的檢驗工作，確保所選擇的原材料在實際應用的過程中自身規格滿足實際需求，且沒有出現問題。如混凝土沒有出現過期、結塊情況。鋼筋沒有出現銹蝕情況等。第二，在進行構建制造的過程中需要對每個零件的質量進行檢測，排除部分規格、質量等不符合需求的零件。

2.3 實驗裝置與方法

本實驗在實際應用的過程中主要是針對于節點核心區的抗剪性能進行實驗，而相關人員在對其實際需求進行分析后制定相應的試驗。

2.4 試驗結構分析

1 試件全過程分析

在進行試件節點分析的過程中需要在建筑節點部分選擇四個點，并對節點進行加壓，對其鋼筋屈服狀態進行判斷。而從現有的數據中可以看出各個節點所產生破壞的順序基本如下所示。

裝配式節點在實際應用的過程中不斷的加壓，首先會在梁體的表面出現細微的裂縫情況，之后給那個套筒側壁與核心區域混凝土分離，出現空鼓情況，進而出現節點核心區域鋼套筒屈服情況，在梁端出現鋼筋屈服情況后，鋼筋混凝土梁出現裂縫，并伴隨著力的增大，裂縫在不斷的增大，直到梁端混凝土碎裂。

現澆式節點在試驗的過程中不斷的加壓，首先會在梁體的表面出現細微的裂縫，而這個裂縫會伴隨著壓力的不斷增大，蔓延到核心區域。而繼續伴隨著力的增大，核心區域的裂縫也會不斷的增大，核心區域的剪力受到破壞，試件產生損壞。

2 滯回曲線分析

滯回曲線是現階段用于判斷節點抗震性能的主要依據，而從現階段所有的數據中來看在混凝土處于正常狀態沒有產生開裂情況時，梁柱節點中的滯回曲線處于直線循環狀態，梁柱的節點也基本處于彈性階段[4]。而在試件開裂，產生細微裂縫的情況下，滯回曲線的斜率會有緩慢的下降，氮氣的下降幅度并不明顯。而伴隨著壓力的增大，試件核心區域的鋼套筒產生屈服狀態的情況下，梁端混凝土產生較大的裂縫情況，滯回曲線從原有的弓形變成反S形，而繼續增加壓力，滯回曲線的斜率會進一步的降低。在試件到達極限荷載的情況下，梁柱節點剛度明顯下降，鋼套筒產生嚴重形變，焊縫裂開，梁端裂縫寬度已經處于較大的狀態。繼續增加負載，鋼筋混凝土梁端混凝土已經逐步的失去其應有的效果，試件的剛度迅速降低，滯回曲線斜率飛速下降。其基本變化情況如下圖所示。

圖四滯回曲線變化示意圖

3 骨架曲線分析

骨架曲線在實際應用的過程中主要展示構建的受力性以及變形特性，其能夠在較大程度上反應加載過程中節點的剛度、強度、延性以及抗震性能等方面的變化情況。本文在研究的過程中選擇四個梁柱節點進行研究，其中CJ-1現澆式節點，其余為預制裝配式節點。從整體情況上來看，四個節點在實際應用的過程中其曲線骨架均呈現S形，區主要表達在荷載作用下，梁柱節點所經歷的三個階段。第一階段，加載初期，構建較為完成，其梁柱節點剛度沒有明顯的變化情況、而伴隨著荷載的不斷增加，斜率建撒后，梁柱節點剛度在不斷的下降，進入節點的強化階段。而伴隨著荷載的繼續增加，節點的剛度以及承載力都有明顯的下降情況，節點產生破壞情況[5]。而從四個節點的實際情況來看，裝配式節點在試驗的過程中各方面的數據沒有明顯的變化，而現澆式的承載力則明顯低于裝配式。這也在一定程度上說明，鋼套筒與內隔板的存在能夠在較大程度上提升試件的延展性以及裝配式階段的承載能力。

圖五曲線骨架示意圖

4 節點屈服與破壞情況分析

本實驗在實際進行的過程中使用“通用屈服彎矩法”確定梁柱節點的屈服情況，其基本的原理如下圖所示。而從現階段的實際情況來看現澆式在破壞狀態是，其所承受的相對位移以及最大荷載數值更低。說明鋼套筒的存在能夠在較大程度上提升要構件的受力性能。

3 結束語

從實際情況來看，預制裝配式建筑在實際應用的過程中其節點的抗震能力、抗壓能力等均高于傳統的現澆式節點，能夠更好的提升建筑的整體質量。但，現階段我國裝配式住宅在實際應用的過程中仍存在部分不足，需要人們進行進一步的改進與完善。