鋼筋混凝土柱-鋼梁混合框架結(jié)構(gòu)體系研究、實(shí)踐與展望*

孫小華，胡響陽，董 震，房 晨，何 亮，郭志鵬

(1.中建科技有限公司華東分公司，上海 200120； 2.杭州市城東新城建設(shè)投資有限公司，浙江 杭州 310017；3.中建科技集團(tuán)有限公司，北京 100195)

0 引言

鋼筋混凝土柱-鋼梁(reinforcement column-steel beam，RCS)混合框架結(jié)構(gòu)體系是豎向承重構(gòu)件采用鋼筋混凝土柱、水平承重構(gòu)件采用鋼梁的抗彎框架結(jié)構(gòu)體系，其設(shè)計(jì)理念充分體現(xiàn)混合結(jié)構(gòu)以下特點(diǎn)：一方面，框架柱主要承受豎向和水平荷載，可視為壓彎構(gòu)件，采用受壓性能良好的鋼筋混凝土，與鋼柱相比更經(jīng)濟(jì)；混凝土構(gòu)件厚實(shí)截面可顯著增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度、減小層間側(cè)移，且能有效避免鋼構(gòu)件薄柔截面存在的失穩(wěn)缺陷；鋼筋混凝土柱具有優(yōu)良的防火耐腐性能，與鋼柱相比可進(jìn)一步降低防火耐腐涂層用料和人工成本。另一方面，框架梁主要承受樓面和墻體荷載，可視為受彎構(gòu)件，采用抗拉性能優(yōu)異的鋼材，實(shí)現(xiàn)了在增大構(gòu)件空間跨度的情況下盡量減小截面尺寸，從而增加房屋的有效使用空間，提高工程建設(shè)速度，縮短工期，直接節(jié)約了樓蓋混凝土模板與臨時(shí)支撐費(fèi)用；自重較小，可減小整體結(jié)構(gòu)地震作用，增加結(jié)構(gòu)抗震安全性能和延性，降低基礎(chǔ)造價(jià)。RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系兼具鋼筋混凝土和鋼材的優(yōu)點(diǎn)，能夠最大限度地發(fā)揮材料性能優(yōu)勢，是經(jīng)濟(jì)高效的結(jié)構(gòu)形式[1]。本文對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及工程應(yīng)用進(jìn)行介紹，指出該結(jié)構(gòu)體系當(dāng)前研究中存在的不足，并結(jié)合我國建筑行業(yè)發(fā)展趨勢展望該結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用前景，以供相關(guān)研究與設(shè)計(jì)人員參考，進(jìn)一步推廣該結(jié)構(gòu)體系在我國工程中的應(yīng)用。

1 RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的研究

1.1 研究背景

RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的概念起源于美國，隨著美國建筑工程行業(yè)對混合結(jié)構(gòu)與組合結(jié)構(gòu)研究的逐漸深入而提出的。20世紀(jì)70年代前，鋼骨混凝土(型鋼混凝土)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念得到廣泛認(rèn)同，在美國中高層建筑中應(yīng)用較多。工程實(shí)踐表明，鋼骨混凝土中存在型鋼和受力(構(gòu)造)鋼筋，連接復(fù)雜，施工難度大，不容忽視材料和人工成本的增加。鋼結(jié)構(gòu)存在抗側(cè)剛度有限、需增加防火防腐涂層和維護(hù)成本的缺陷。鑒于上述情況，20世紀(jì)70年代中期，學(xué)者Shimizu率先提出了RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)想，并迅速得到了建筑工程行業(yè)的積極響應(yīng)。美國在此期間陸續(xù)修建了若干采用RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的多高層建筑，造成了該結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)理論嚴(yán)重滯后于工程實(shí)踐的問題?；诖耍辔幻绹鴮W(xué)者呼吁學(xué)界緊跟工程建設(shè)的腳步[2-3]，深入研究RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系受力性能，全面分析混凝土與鋼材的相互作用。此后，學(xué)者們廣泛關(guān)注RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的研究，并逐漸開展大量的系統(tǒng)考察。

1.2 研究歷程

對于抗彎框架而言，提供抗側(cè)力的核心部位為柱腳與梁柱節(jié)點(diǎn)，剛接和鉸接單層框架在水平集中荷載作用下的彎矩和側(cè)移如圖1所示。由圖1可知，梁柱節(jié)點(diǎn)剛接不僅能夠顯著改善柱受力狀態(tài)，使整個(gè)結(jié)構(gòu)彎矩分布更均衡，進(jìn)而充分發(fā)揮各構(gòu)件力學(xué)性能，且可有效增加框架抗側(cè)剛度，減小自身整體側(cè)移。而RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系中的梁柱連接是為了實(shí)現(xiàn)性能完全不同2種材料(鋼筋混凝土和鋼材)的融合，其合理設(shè)計(jì)與構(gòu)造是確?？箓?cè)能力發(fā)揮的關(guān)鍵因素。因此，RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的早期研究主要聚焦于梁柱節(jié)點(diǎn)，美國、日本、中國均在這方面進(jìn)行了大量工作，具有代表性的研究成果介紹如下。

圖1 剛接與鉸接框架彎矩和側(cè)移對比

1.2.1美國

1989年，得克薩斯州立大學(xué)(University of Texas)Shiekh等[4-5]第1次對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)開展了系統(tǒng)性研究，對15個(gè)大比例尺寸(縮尺比例為2∶3)試件進(jìn)行荷載試驗(yàn)研究，其中7個(gè)試件施加單調(diào)靜力荷載，8個(gè)試件施加低周往復(fù)荷載，系統(tǒng)考察了節(jié)點(diǎn)承載力、轉(zhuǎn)動剛度和4種構(gòu)造結(jié)構(gòu)(面承板、內(nèi)嵌承載板、架立鋼柱和抗剪栓釘)的有效性。試驗(yàn)結(jié)果表明，RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)具有良好的強(qiáng)度、剛度和延性，合理的構(gòu)造形式能夠顯著提高節(jié)點(diǎn)承載力和變形性能。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，首次提出了RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)典型破壞模式，如圖2所示。

圖2 節(jié)點(diǎn)典型破壞模式

剪切破壞的突出特征是核心區(qū)鋼梁腹板受剪屈服和混凝土受剪破壞，承壓破壞的突出特征是鋼梁上下翼緣對應(yīng)柱邊緣部位的混凝土在受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫，受壓區(qū)被壓碎?；谏鲜銎茐哪Ｊ胶鸵延幸?guī)范，給出了RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)模型和建議，最終提出了基于“強(qiáng)度控制”設(shè)計(jì)思想的節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算公式。然而，相關(guān)研究主要著眼于節(jié)點(diǎn)靜力強(qiáng)度和剛度，并未深入研究節(jié)點(diǎn)在地震作用下的非彈性受力和變形性能，且分析對象以框架一般層內(nèi)部節(jié)點(diǎn)為主，使RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用受到限制，僅適用于中低烈度設(shè)防地區(qū)。

1993年，康奈爾大學(xué)(Cornell University)Kanno[6]為驗(yàn)證RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在高烈度設(shè)防區(qū)推廣使用的可行性，對11組(共19個(gè))大比例尺寸試件強(qiáng)度、變形和抗震性能進(jìn)行了深入試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，即使在高烈度設(shè)防區(qū)，合理設(shè)計(jì)的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)仍具有良好的抗震承載力和變形性能。Kanno在總結(jié)各試件破壞形態(tài)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究4種不同的破壞模式，如圖3所示。除節(jié)點(diǎn)核心區(qū)破壞(包括剪切破壞和承壓破壞)外，RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)尚有可能發(fā)生梁鉸破壞、混合破壞和柱鉸破壞，其中，核心區(qū)承壓破壞與柱鉸破壞的滯回曲線存在不容忽視的捏縮現(xiàn)象，且延性較差，抗震性能不佳，應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以重視，加以避免。

圖3 節(jié)點(diǎn)4種破壞模式

2000年，鑒于已有研究成果僅局限于中間層內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，密歇根大學(xué)(University of Michigan)Parra-Montesinos等[7]對9個(gè)縮尺比例為3∶4的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周往復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)研究(見圖4)，重點(diǎn)研究了連接構(gòu)造結(jié)構(gòu)(U形箍筋、上下鋼箍板)和新型材料(纖維混凝土、高強(qiáng)膠凝組合材料)對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系邊節(jié)點(diǎn)仍具有良好的抗震承載力和延性，可用于高烈度設(shè)防區(qū)；可靠的構(gòu)造結(jié)構(gòu)和新型建筑材料的使用能夠提高節(jié)點(diǎn)受剪性能和塑性變形能力，可減少乃至取消核心區(qū)箍筋。2001年，Parra-Montesinos等[8]通過對比試驗(yàn)結(jié)果與已有理論分析結(jié)果的差異，提出了基于“變形控制”設(shè)計(jì)理念的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)模型及相應(yīng)的承載力計(jì)算公式，但該公式的有效性仍需進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖4 荷載試驗(yàn)平面節(jié)點(diǎn)

此后，經(jīng)過十多年對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)受力性能的研究，多位學(xué)者開始研究鋼梁組合效應(yīng)，探究混凝土樓板和空間效應(yīng)對節(jié)點(diǎn)性能的加強(qiáng)作用。1999年至2004年，得克薩斯農(nóng)業(yè)機(jī)械大學(xué)(Texas A & M University)[9]和密歇根大學(xué)(University of Michigan)[10]研究人員先后對帶樓板的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，在樓板加強(qiáng)效應(yīng)作用下，中間節(jié)點(diǎn)和邊節(jié)點(diǎn)均表現(xiàn)出良好的滯回性能。然而上述研究僅證實(shí)并支持了樓板對節(jié)點(diǎn)的有利機(jī)制，并未提及設(shè)計(jì)分析和承載力計(jì)算過程中對加強(qiáng)效應(yīng)的量化。

美國工程學(xué)界提出RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的初衷是將其作為傳統(tǒng)中高層純鋼框架或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延伸，采用綜合性能更優(yōu)的鋼筋混凝土柱替代鋼柱，一般采用“梁貫通型”節(jié)點(diǎn)，如圖5所示。

圖5 “梁貫通型”節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

“梁貫通型”節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是整體性好，能在提供較大承載力和剛度的同時(shí)避免大量焊接作業(yè)；缺點(diǎn)是造成了核心區(qū)柱截面的削弱，增加了鋼筋尤其是箍筋的布設(shè)難度，影響了核心區(qū)混凝土澆筑質(zhì)量。

1.2.2日本

1987年以前，受限于當(dāng)時(shí)日本建筑學(xué)會(AIJ)《鋼骨混凝土規(guī)范》相關(guān)條文的嚴(yán)格制約，日本建筑工程中禁止使用RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系。直至20世紀(jì)80年代末，受美國RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系工程應(yīng)用和相關(guān)研究的啟發(fā)，日本建筑界和AIJ認(rèn)識到了RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢，才使該結(jié)構(gòu)體系逐漸應(yīng)用于工程建設(shè)中。

1988年，AIJ首次在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)運(yùn)營委員會下設(shè)置了“組合、混合結(jié)構(gòu)小委員會”，這標(biāo)志著日本建筑界對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)知有了全面轉(zhuǎn)變。起初，僅有部分私人建筑公司針對某些工程項(xiàng)目開展了RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究；20世紀(jì)80年代末至90年代初，針對400余個(gè)RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)，開展了試驗(yàn)研究；至20世紀(jì)末，各大建筑公司成功研發(fā)并應(yīng)用于工程實(shí)踐中的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)專利已超過30項(xiàng)[11]。然而，上述研究主要針對具體的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式，并未系統(tǒng)深入地研究節(jié)點(diǎn)受力機(jī)制與破壞模式等問題。

20世紀(jì)90年代中期，日本學(xué)者聯(lián)合美國學(xué)者開始對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)傳力機(jī)制和設(shè)計(jì)模型進(jìn)行全面研究。1997年，日本建筑研究協(xié)會(Building Research Institute)和建筑承包商社(Building Research Institute and Building Contractor Society)對10個(gè)平面中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，系統(tǒng)考察了4種構(gòu)造結(jié)構(gòu)(柱面鋼板、面承板、正交短梁和加勁肋)對節(jié)點(diǎn)受剪性能的影響。自1997年開始，日本建筑研究協(xié)會Nishiyama等[12]先后對6個(gè)帶樓板的空間內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了雙向加載試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)在雙向受力狀況下的受力性能與單向(平面)加載時(shí)并無明顯區(qū)別，這意味著RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平面設(shè)計(jì)模型適用于空間模型。日本千葉大學(xué)研究學(xué)者開展了16個(gè) RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，包括12個(gè)外部節(jié)點(diǎn)、1個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和3個(gè)角部節(jié)點(diǎn)，Kim等[13]基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了有限元分析，對有效節(jié)點(diǎn)寬度等因素對節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)公式的影響等進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)傳力路徑的可視化，并討論了RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)傳力機(jī)制。

1998年，大阪技術(shù)學(xué)院(Osaka Institute of Technology)Nishimura[14]進(jìn)行了7個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和5個(gè)輔助構(gòu)件的相關(guān)試驗(yàn)，檢驗(yàn)了“梁貫通型”節(jié)點(diǎn)構(gòu)造剪切和承壓受力機(jī)理，研究結(jié)果對于RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算公式中各組成部分的細(xì)化改進(jìn)具有重要價(jià)值。

2004年，Kuramoto等[15]進(jìn)行了3個(gè)RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)低周往復(fù)荷載試驗(yàn)研究，深入分析柱面鋼板、外伸式面承板和水平加勁肋對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)傳力模型和抗剪承載力計(jì)算公式。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用較厚的柱面鋼板和適合的面承板能夠改善節(jié)點(diǎn)核心區(qū)水平桁架和斜壓桿抗剪性能，進(jìn)而有效提高節(jié)點(diǎn)剪切強(qiáng)度和抗震性能。

鑒于高烈度抗震設(shè)防的現(xiàn)實(shí)需求，日本將RCS混合框架結(jié)構(gòu)視為對傳統(tǒng)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的變革，主要將其應(yīng)用于低多層混凝土辦公樓和零售商業(yè)中心。 與美國RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的區(qū)別之處在于，日本RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)一般采用“柱貫通型”，即節(jié)點(diǎn)核心區(qū)保證了柱貫通完整，鋼梁不伸入，通過高強(qiáng)螺栓或焊縫連接在柱端預(yù)埋連接件上，如圖6所示。“柱貫通型”節(jié)點(diǎn)的最大好處是有利于核心區(qū)混凝土澆筑成型，且構(gòu)造較簡單，施工速度快；不足之處在于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力復(fù)雜，梁柱連接部位易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，進(jìn)而對節(jié)點(diǎn)受力產(chǎn)生不利影響，其整體性、剛度和承載力遜色于“梁貫通型”節(jié)點(diǎn)。

圖6 “柱貫通型”節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

1.2.3中國

與美國、日本相比，我國對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的研究起步較晚，查閱相關(guān)文獻(xiàn)知，我國首次對該節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究出現(xiàn)于21世紀(jì)初期，2001年，天津大學(xué)楊建江等[16]以天津泰達(dá)大廈工程設(shè)計(jì)為依托，對4個(gè)RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在低周往復(fù)荷載作用下的受力性能進(jìn)行了研究，節(jié)點(diǎn)形式參考Shiekh等的試驗(yàn)給出，其中，3個(gè)試件在核心區(qū)采用了鋼梁腹板切斷、翼緣貫通的構(gòu)造，綜合考察了軸壓比、連接構(gòu)造和鋼梁截面尺寸對節(jié)點(diǎn)承載力和變形能力的影響，并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出了建議的承載力計(jì)算公式。研究結(jié)果表明，鋼梁腹板、支承加勁肋和栓釘能夠顯著提高節(jié)點(diǎn)抗剪承載力，實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)避免發(fā)生柱端混凝土承壓破壞。

2005年，重慶大學(xué)易勇[17]對3個(gè)“梁貫通型”中間層RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周往復(fù)荷載試驗(yàn)研究，分析了高剪壓比條件下配箍率、軸壓比、面承板和加強(qiáng)筋等對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析，提出了對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)抗剪承載力計(jì)算公式。研究結(jié)果表明，“梁貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)傳力路徑可概括為3個(gè)層次、4種機(jī)構(gòu)：①節(jié)點(diǎn)核心區(qū)鋼梁翼緣與腹板組成的框架-剪力墻機(jī)構(gòu)；②鋼梁高度范圍內(nèi)核心區(qū)內(nèi)部混凝土斜壓桿機(jī)構(gòu)；③鋼梁高度范圍外核心區(qū)外部混凝土桁架機(jī)構(gòu)與斜壓桿機(jī)構(gòu)。3個(gè)層次按照順序依次提供抗力，直至節(jié)點(diǎn)最終破壞。當(dāng)試件發(fā)生梁端出鉸而后剪切破壞的失效模式時(shí)，RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)具有良好的綜合抗震性能。

2005年，湖南大學(xué)肖巖等[18]提出了端板連接“柱貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，即梁端通過預(yù)埋穿芯高強(qiáng)螺栓的端板與混凝土柱實(shí)現(xiàn)可靠連接，并在后續(xù)進(jìn)行的4個(gè)節(jié)點(diǎn)試件低周往復(fù)荷載試驗(yàn)研究中考察了節(jié)點(diǎn)破壞模式和抗震性能[19-20]，如圖7a所示。試驗(yàn)過程中，提前發(fā)生了連接破壞(包括螺栓斷裂與端板撕裂)的部分節(jié)點(diǎn)塑性變形能力尚未充分發(fā)揮，整體延性和耗能能力較差。為確保節(jié)點(diǎn)具有良好的抗震性能，需在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中綜合考慮螺栓預(yù)拉力、強(qiáng)度和端板厚度的影響。2009年，李賢[21]在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用有限元分析軟件ANSYS對端板連接“柱貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值分析，取得了較合理準(zhǔn)確的研究結(jié)果，證明了利用有限元軟件對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)開展模擬是可行的。

圖7 節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造

2006年，以北京涂裝車間工程為依托，清華大學(xué)趙作周等[22]進(jìn)行了3個(gè)“梁貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)往復(fù)加載試驗(yàn)研究，試件采用了面承板+鋼箍板構(gòu)造形式。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的“梁貫通型”節(jié)點(diǎn)能夠滿足“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)連接弱構(gòu)件”的抗震概念要求，表現(xiàn)出良好的抗震性能。

2007年，西安建筑科技大學(xué)申紅俠[23]采用有限元分析軟件ANSYS對邊柱RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)靜力性能進(jìn)行了全面考察，深入分析了節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)、傳力路徑和破壞模式。在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，對美國土木工程學(xué)會(ASCE)給出的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)模型和計(jì)算公式進(jìn)行了修正，為該節(jié)點(diǎn)的實(shí)用設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施提供數(shù)據(jù)參考。

2009年，武漢理工大學(xué)戴紹斌團(tuán)隊(duì)[24]對3個(gè)“柱貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)研究，對比分析了核心區(qū)配置箍筋、鋼筋網(wǎng)片和架立鋼柱對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。研究結(jié)果表明，不同構(gòu)造措施可在不同程度上提高節(jié)點(diǎn)抗震性能，其中配置架立鋼柱的節(jié)點(diǎn)具有最優(yōu)的承載力、延性和耗能能力。

2012年，華僑大學(xué)郭子雄等[25]提出了采用高強(qiáng)螺栓-端板連接的“鋼板桶”式“柱貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)(見圖7b)，并進(jìn)行了4個(gè)縮尺比例為1∶2的試件往復(fù)荷載試驗(yàn)研究，重點(diǎn)探討了核心區(qū)加勁腹板厚度和開洞對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。研究結(jié)果表明，RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)具有良好的承載力和耗能能力，腹板開洞幾乎對節(jié)點(diǎn)整體受力性能無影響，且能夠增強(qiáng)鋼梁腹板與核心區(qū)混凝土的協(xié)同工作性能。

2014年，江蘇科技大學(xué)潘志宏等[26]提出了核心區(qū)增設(shè)“田字”格柵(角鋼圍焊)的“梁貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，如圖7c所示，外伸梁端通過端板連接。開展了3個(gè)節(jié)點(diǎn)試件抗震性能試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，該種新型節(jié)點(diǎn)具有較高的承載力和良好的耗能性能。

2014年，西安建筑科技大學(xué)門進(jìn)杰等[27]提出了核心區(qū)鋼梁腹板貫通、翼緣切除的中間層RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，如圖7d所示。通過低周往復(fù)荷載試驗(yàn)系統(tǒng)考察了6種不同構(gòu)造節(jié)點(diǎn)(面承板、正交短梁、鋼箍板、柱面鋼板、“X”形鋼筋和外伸面承板-端板螺栓)的抗震性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，6種試件均表現(xiàn)出良好的滯回性能，合理的構(gòu)造能夠有效提高RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)抗剪承載力和變形性能。相比而言，發(fā)生承壓破壞的節(jié)點(diǎn)承載力退化大，剛度退化快，受力性能和整體性較剪切破壞型節(jié)點(diǎn)差。

1.3 研究現(xiàn)狀

在各種不同構(gòu)造形式節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，各國對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的研究進(jìn)一步深入。出于試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和分析時(shí)間等因素的綜合考慮，國外對 RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的研究主要通過國際合作項(xiàng)目得以完成，而我國對該結(jié)構(gòu)體系的研究基本處于起步階段，需開展更廣泛的研究。

1.3.1美國與日本的合作研究

早在美國與日本進(jìn)行合作研究前，日本已對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系性能進(jìn)行了初步探索，分別由3家建筑公司對4個(gè)縮尺框架試件進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究[9]，其中Tokyu公司研究了1個(gè)試件，Nishimatsu公司研究了2個(gè)試件，Okumura公司研究了1個(gè)試件。從1993年開始，RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系作為美國、日本針對組合結(jié)構(gòu)抗震性能研究項(xiàng)目的組成部分，兩國開展了為期多年的合作，對梁柱節(jié)點(diǎn)和縮尺框架進(jìn)行了研究。1997年，大阪技術(shù)學(xué)院(Osaka Institute of Technology)Baba等[28]對1榀縮尺比例為1∶3的2層2跨RCS平面框架進(jìn)行了低周往復(fù)荷載試驗(yàn)研究，節(jié)點(diǎn)為“梁貫通型”，核心區(qū)采用柱面鋼板和鋼箍板構(gòu)造形式。試件最終發(fā)生節(jié)點(diǎn)剪切屈服和柱鉸破壞，滯回曲線較飽滿穩(wěn)定，節(jié)點(diǎn)承載力較高，且呈現(xiàn)出良好的變形性能。隨后，Noguchi等對RCS平面框架進(jìn)行了有限元分析，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，結(jié)果表明數(shù)值模擬能夠較好地反映該框架受力性能與損傷發(fā)展情況。

1998年，千葉大學(xué)(Chiba University) Nishimura等[29]對另外1榀縮尺比例為1∶3的2層2跨RCS平面框架進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)研究，該試件節(jié)點(diǎn)形式仍為“梁貫通型”，但核心區(qū)采用了面承板構(gòu)造形式，最終試件發(fā)生梁鉸機(jī)制破壞，具有良好的延性與耗能能力。Noguchi等[30]采用三維非線性有限元建模方法對該平面框架試件進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，重點(diǎn)考慮了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)鋼材與混凝土的相互作用。對比試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值分析結(jié)果可知，Noguchi等[30]建立的有限元模型較合理，計(jì)算節(jié)點(diǎn)抗剪承載力時(shí)需考慮橫向鋼梁面承板的貢獻(xiàn)。

1.3.2我國與美國的合作研究

為彌補(bǔ)美國、日本合作研究僅進(jìn)行了縮尺框架試驗(yàn)且數(shù)量有限的不足，美國與我國臺灣地區(qū)進(jìn)行了合作研究，對足尺RCS混合框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。2004年，Chen等[31]對1榀3層3跨足尺RCS混合框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擬動力試驗(yàn)研究，該試件節(jié)點(diǎn)形式為“梁貫通型”，采用鋼箍板構(gòu)造。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的 RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系具有良好的抗震性能，能夠滿足預(yù)定的設(shè)防目標(biāo)。隨后，Cordova等[32]對這次試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，提出了RCS混合框架結(jié)構(gòu)局部損傷指標(biāo)參數(shù)。

2010年，Chou等[33]進(jìn)行了1榀單層雙跨足尺框架滯回性能試驗(yàn)研究，試件梁柱連接采用了后張拉自復(fù)位技術(shù)，開展此次試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)RCS混合框架結(jié)構(gòu)自復(fù)位節(jié)點(diǎn)性能、損傷開展進(jìn)程和強(qiáng)度退化過程，并在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上完成了1榀3層自復(fù)位連接RCS混合框架子結(jié)構(gòu)時(shí)程分析。研究結(jié)果表明，采用自復(fù)位連接的RCS混合框架結(jié)構(gòu)具有良好的承載力和延性，在有限元模型中采用彈簧單元能夠較好地模擬后張拉自復(fù)位節(jié)點(diǎn)。

現(xiàn)階段我國對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的研究較少，查閱公開發(fā)表的論文可知，西安建筑科技大學(xué)郭智峰[34]于2014年對1榀縮尺比例為1∶3的2層2跨RCS混合框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低周往復(fù)荷載試驗(yàn)研究，試件中梁柱節(jié)點(diǎn)采用鋼梁腹板伸入核心區(qū)、翼緣斷開、加設(shè)柱面鋼板構(gòu)造的方案，試驗(yàn)時(shí)考慮豎向荷載P-Δ效應(yīng)，框架邊柱軸壓比取0.15，中柱軸壓比取0.30，在頂層梁端由MTS電壓伺服作動器施加水平往復(fù)荷載?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)，采用OpenSEES軟件對RCS混合框架結(jié)構(gòu)推覆性能開展參數(shù)分析。研究結(jié)果表明，鋼梁腹板貫通的RCS混合框架結(jié)構(gòu)滯回曲線較飽滿，呈現(xiàn)出良好的延性和耗能性能。通過有限元模擬分析，得到6個(gè)參數(shù)(混凝土強(qiáng)度等級、鋼梁強(qiáng)度、柱中縱筋強(qiáng)度、軸壓比、梁柱屈服彎矩比和線剛度比)對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響程度。

1.4 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

早在1994年，基于Shiekh等于1989年進(jìn)行的試驗(yàn)研究結(jié)果及分析模型，ASCE編制了第1版《鋼筋混凝土柱-鋼梁混合節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)指南》[35]。前文已提及，Shiekh等的研究并未深入分析RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在地震作用下的非彈性受力行為，且其研究對象僅限于中間層一般節(jié)點(diǎn)，未涉及邊節(jié)點(diǎn)和角節(jié)點(diǎn)。此外，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，Shiekh等提出的承載力計(jì)算公式過于保守，不同構(gòu)造節(jié)點(diǎn)理論計(jì)算強(qiáng)度與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果存在不容忽略的差異，造成材料浪費(fèi)和結(jié)構(gòu)超強(qiáng)。因此，該版設(shè)計(jì)指南的使用具有較大的局限性。此后，不少學(xué)者(如Kanno，Parra-Montesinos，Wight等)對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)受力機(jī)制逐步進(jìn)行了深入探索，補(bǔ)充完善其設(shè)計(jì)模型與強(qiáng)度計(jì)算公式。2004年，結(jié)合美國與日本合作研究項(xiàng)目的成果，Nishiyama等[36]總結(jié)出《RCS混合框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)指南》，進(jìn)一步豐富和拓展了RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用范圍。2015年，在積累多年研究成果的基礎(chǔ)上，美國對1994年版的設(shè)計(jì)指南進(jìn)行了修訂，編制出《鋼筋混凝土柱-鋼梁抗彎節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(草案)[37]，用于更好地指導(dǎo)RCS混合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1994年，鑒于前期日本各公司對RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的大量試驗(yàn)，日本AIJ組合、混合結(jié)構(gòu)小委員會編制出《RCS混合節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》[38]。結(jié)合不同構(gòu)造形式的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)在日本的實(shí)際應(yīng)用情況，該準(zhǔn)則將混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)分為以下類型(見圖8)：①“梁貫通型” 包括柱面鋼板、面承板、外伸面承板、鋼箍 板、十字錨板、抗剪栓釘和架立鋼柱7種構(gòu)造形式；②“柱貫通型” 包括縱橫加勁、內(nèi)隔板、外環(huán)板和預(yù)應(yīng)力混凝土螺栓(PC Bolts)-端板4種構(gòu)造形式；③混合型 鋼梁端部采用混凝土外包，便于與柱端連接。步入新世紀(jì)以來，隨著基于性能設(shè)計(jì)理念的興起，日本組合結(jié)構(gòu)學(xué)界開始進(jìn)行RCS混合框架結(jié)構(gòu)研究探索，并于2009年編制首版《鋼與組合結(jié)構(gòu)基于性能的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[39]，用于指導(dǎo)鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)踐。

圖8 節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)類型

與美國、日本相比，我國在RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系領(lǐng)域的研究開展較晚，尚未形成完整成熟的研究體系，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面的成果有限，現(xiàn)行規(guī)范中中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會于2008年頒布的CECS 230：2008《高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》[40]第7.5條給出了“梁貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意，供實(shí)際工程設(shè)計(jì)參考。然而其給出的連接形式與構(gòu)造措施較單一，在一定程度上制約了RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的使用與推廣。

2 工程實(shí)踐

2.1 國外

美國早在20世紀(jì)80時(shí)代就已經(jīng)開始了RCS混合框架結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用。1982年，得克薩斯州休斯頓市建造的2座超高層建筑中采用了RCS混合框架結(jié)構(gòu)，其中，1座為First City Tower[41]，地上49層，高,207m；另1座為Three Houston Center Gulf Tower Building[42]，地上52層，均采用了框架-核心筒體系，內(nèi)筒為鋼筋混凝土剪力墻，外接RCS剛性連接框架(見圖9)，二者共同為整個(gè)結(jié)構(gòu)提供抗側(cè)力。在First City Tower中，鋼梁與核心筒剪力墻連接，作為建筑抗側(cè)力組成的有益補(bǔ)充。此外，4棟14～17層高度不等的高層建筑同樣采用了RCS混合框架結(jié)構(gòu)[43]，整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為密柱體系，鋼梁采用實(shí)心矩形截面鋼管，梁端通過支承板與1根長螺栓夾緊混凝土柱端，實(shí)現(xiàn)剛性連接，用于抵抗地震作用，如圖10所示。由于RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系研究的滯后，這些建筑均按美國當(dāng)時(shí)已有的混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)計(jì)施工，相關(guān)工程實(shí)踐進(jìn)一步促進(jìn)了美國對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系研究的深入。

圖9 Three Houston Center Gulf Tower Building采用的節(jié)點(diǎn)

圖10 4棟高層建筑采用的節(jié)點(diǎn)

與美國將RCS混合框架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于中高層建筑的情況不同，日本應(yīng)用RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的初衷是利用鋼梁實(shí)現(xiàn)大跨度空間，因此，更多地將其應(yīng)用與3～4層混凝土商業(yè)中心建筑中[44]。

2.2 國內(nèi)

限于早期對于RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)研究認(rèn)識的不足，我國僅在工業(yè)建筑(工業(yè)和輕鋼廠房)中采用該結(jié)構(gòu)體系。由于早期設(shè)計(jì)規(guī)范的缺乏，曾在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)中較少采用剛接形式的RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，而是盡量采用鉸接形式。直至1988年，由華北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)完成的山西神頭第二發(fā)電廠主體結(jié)構(gòu)首次采用了RCS剛性連接框架[45]，其中，豎向承重構(gòu)件為鋼筋混凝土平腹桿雙肢柱，縱向水平承重構(gòu)件為焊接H型鋼梁，梁柱剛性連接采用梁端通過柱豎肢并輔以空腹式角鋼桁架加強(qiáng)核心區(qū)的構(gòu)造措施得以實(shí)現(xiàn)。1999年，鄭州糧油食品工程建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的房式倉CB-30中同樣采用了RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)[46]，主體結(jié)構(gòu)為無鉸門式剛架，承重柱采用鋼筋混凝土，屋蓋梁采用焊接組合截面鋼梁，梁柱通過外包鋼板柱頭與梁端焊接的方式實(shí)現(xiàn)剛性連接。2009年建成投產(chǎn)的華能海門電廠1期工程中，主廠房鋼筋混凝土框架柱與屋面鋼梁采用剛性節(jié)點(diǎn)方案[47]，既增加了結(jié)構(gòu)自身橫向剛度，又節(jié)省了屋架用鋼量。

近年來，隨著國內(nèi)對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系研究的不斷深入及對美國、日本成熟經(jīng)驗(yàn)的引進(jìn)，該結(jié)構(gòu)體系在我國的工程應(yīng)用逐漸由工業(yè)轉(zhuǎn)入民用，如上海虹橋國際機(jī)場擴(kuò)建工程西航站樓和大連超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)夾層項(xiàng)目均采用了RCS混合框架結(jié)構(gòu)剛性節(jié)點(diǎn)[48-49]。值得一提的是，中建科技(集團(tuán))股份有限公司對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了多年研究和經(jīng)驗(yàn)積累[50]，對節(jié)點(diǎn)構(gòu)造開展優(yōu)化與創(chuàng)新，其中，“柱貫通型”節(jié)點(diǎn)已由深圳分公司成功應(yīng)用于深圳市坪山區(qū)學(xué)校項(xiàng)目中[51-52]，該節(jié)點(diǎn)如圖11所示。

圖11 坪山區(qū)學(xué)校采用的節(jié)點(diǎn)

3 存在的問題

雖然近十多年來RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系因其自身良好的抗震性能和性價(jià)比得到了越來越多的國內(nèi)外工程師和研究學(xué)者的青睞，進(jìn)行了相當(dāng)數(shù)量的試驗(yàn)與理論研究，從平面到空間、從節(jié)點(diǎn)到框架、從靜力到動力，成果較豐富。然而，現(xiàn)階段RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系在我國的進(jìn)一步推廣應(yīng)用仍存在一定阻礙，為此，筆者梳理了存在的問題。

1)縱觀國內(nèi)外，目前對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的定義尚不清晰、明確，有人稱其為混合結(jié)構(gòu)[53](hybrid/mixed structure)，有人稱其為組合結(jié)構(gòu)[11](composite structure)，易造成誤解。筆者認(rèn)為，RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上是由2種不同材料承重構(gòu)件(鋼筋混凝土柱、鋼梁)形成的整體共同抵抗荷載作用的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)屬于混合結(jié)構(gòu)范疇。

2)當(dāng)前各國的研究主要針對中間樓層RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)開展，已有不少分析結(jié)果表明，頂層和角部節(jié)點(diǎn)與中間層節(jié)點(diǎn)存在較大的性能差異。此外，對于節(jié)點(diǎn)的良好性能是否能夠在整榀框架乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)中得以充分發(fā)揮的問題，當(dāng)前仍缺少相關(guān)研究，需在后續(xù)研究中進(jìn)行深入分析。

3)相比美國和日本，現(xiàn)階段我國在RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系領(lǐng)域的研究局限于部分高校，研究手段較單一，主要以試驗(yàn)為主，且數(shù)量較少。數(shù)值仿真模擬分析本應(yīng)成為試驗(yàn)研究的合理外延和有效拓展，但國內(nèi)在這方面開展的工作有限，并未形成全面系統(tǒng)的研究體系。因此，需進(jìn)一步加強(qiáng)并豐富對RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系的試驗(yàn)研究與有限元分析。

4)當(dāng)前RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中主要沿用1989年Shiekh等提出的基于強(qiáng)度設(shè)計(jì)模型和承載力計(jì)算公式，該公式已被不少試驗(yàn)結(jié)果證明過于保守，不能充分發(fā)揮材料性能，且難以反映不同核心區(qū)構(gòu)造對節(jié)點(diǎn)承載力的影響程度，有必要深入探究不同構(gòu)造形式RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)受力機(jī)制，提出相應(yīng)的簡化分析模型與實(shí)用計(jì)算公式，供結(jié)構(gòu)工程師參考。

5)目前基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法已成為研究熱點(diǎn)，其設(shè)計(jì)參考已在GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2016年版)[54]附錄M中進(jìn)行了規(guī)定，許多學(xué)者對不同類型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究工作，取得了一定研究成果。而國內(nèi)專門針對RCS混合框架結(jié)構(gòu)提出基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法研究較少，有待進(jìn)一步深入。

6)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)一般需確保剛性連接，但完全剛性連接是難以達(dá)到的理想狀態(tài)，且傳統(tǒng)的翼緣焊縫連接易造成焊接缺陷和應(yīng)力集中現(xiàn)象。半剛性連接的出現(xiàn)較好地解決了上述問題，已在純鋼框架中得到應(yīng)用。此外，采用RCS混合框架-剪力墻抗側(cè)力體系時(shí)，節(jié)點(diǎn)甚至可以考慮鉸接，根據(jù)工程實(shí)際要求，需研發(fā)適合我國國情的受力合理、經(jīng)濟(jì)性好新型RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接形式。

4 應(yīng)用展望

在國外，RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系已被大量工程建設(shè)項(xiàng)目和相關(guān)研究證明是抗震性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)性好的結(jié)構(gòu)體系，其在我國的發(fā)展與應(yīng)用逐步深入。筆者認(rèn)為RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系在我國建筑市場具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?，?yīng)用前景廣闊，主要表現(xiàn)在以下方面。

1)在裝配式建筑中的應(yīng)用 當(dāng)前我國建筑行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級、走工業(yè)化發(fā)展道路、實(shí)現(xiàn)由建筑大國向建筑強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的歷史性時(shí)期，裝配式建筑是實(shí)現(xiàn)這一跨越式發(fā)展的必由之路，參考RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系在日本的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，裝配式建造理念能夠與該結(jié)構(gòu)體系深度融合，組成安全可靠的裝配式RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系，在中建科技深圳分公司承建的深圳坪山在建學(xué)校項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。

2)在可修復(fù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 性能化抗震設(shè)計(jì)允許建筑次要構(gòu)件在大震中進(jìn)入塑性耗能，震后進(jìn)行修復(fù)替換，從而保證主要構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的安全。在RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系中引入可修復(fù)結(jié)構(gòu)的觀念，設(shè)計(jì)中確?？蚣馨l(fā)生梁鉸或混合破壞模式，震后僅需對受損鋼梁進(jìn)行修復(fù)或替換，既節(jié)約了修復(fù)成本，又加快了震后重建速度，具有良好的應(yīng)用前景。

3)適用范圍的擴(kuò)大 RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)大體上可劃分為“梁貫通型”和“柱貫通型”兩大類，借鑒RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系在美國和日本的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可知整體性好、承載力和剛度更高的“梁貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系更適用于抗側(cè)要求嚴(yán)格的中高層建筑中，而承載力稍差、澆筑更便利的“柱貫通型”RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系更適用于一般的低多層建筑結(jié)構(gòu)中。綜上所述，RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系在民用建筑領(lǐng)域具有良好的適用性。

4)新材料的應(yīng)用 建筑新材料的出現(xiàn)往往能夠帶來結(jié)構(gòu)性能革新，對于RCS混合框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要可在核心區(qū)采用纖維混凝土或高延性混凝土，鋼材選用高強(qiáng)鋼或低屈服點(diǎn)鋼，可實(shí)現(xiàn)2種性能迥異的材料高度結(jié)合，得到整體抗震性能更優(yōu)的RCS混合框架結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語

RCS混合框架結(jié)構(gòu)體系是具有優(yōu)良受力性能、性價(jià)比高的結(jié)構(gòu)體系，現(xiàn)階段在國內(nèi)已有了一定程度的研究與應(yīng)用基礎(chǔ)。今后，依托國家政策及行業(yè)發(fā)展，把握裝配式建筑大力發(fā)展的機(jī)遇，RCS混合框架結(jié)構(gòu)可得到進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用，以促進(jìn)建筑行業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展。