新型裝配式全預制混凝土型鋼梁柱節點探索

史澤波 盧相云 丁學濤 劉 玉

中建七局安裝工程有限公司

1 引言

在建筑過程中，為了更好地保障新型裝配式全預制混凝土型鋼梁能夠完成有效地連接，因此可以通過有限元模擬，得知其梁內嵌入型鋼長度，并對比出暗牛腿長度以及梁內型鋼長度。通過實踐以及觀察其整個結構的破壞形態以及裂紋分布現象，可以隨著位移的增加，使裂紋能夠有效地完成優化，避免其出現裂紋，且出現裂紋時間過早，導致整個混凝土建筑出現損壞。通過研究觀察，可以得知該裝配式節點能夠表現出足夠的承載力度，可以更好地實現承載力，且新型裝配式節點各方性能均能夠達至同類現澆結構的80%，具有良好的推廣特性。

2 裝配式混凝土框架結構發展以及其特性

根據整個鋼筋混凝土的現澆結構布局以及其相關受力情況來進行分析，在我國針對混凝柱的裝配過程中，與現澆混凝土的結構可以分為相關的框架結構、剪力墻結構。從受力分析混凝土框架結構，可以完成梁柱構，加強整個建筑的承載能力。其可以將樓板力度與梁架進行合并，并將梁傳遞至相關的柱上。對于剪力墻結構，其整體需要完成承重力的設置。剪力墻目前采用了框架、剪力墻混合結構，可以保留以往布局的靈活特性。同時，亦具備良好的承載優勢[1]。且根據框架受力結構方面，整個框架結構布置較為靈活，擁有較大的室內發展空間。在使用方面，幾何結構具有突出的優勢，且目前公共建筑以及相關的住宅，其選擇框架結構與裝配式建筑進行混用，可以保障荷載能力的有效設定。在連接中，可以廣泛的使用螺栓連接MKT框架系統。且在裝配過程中，無須額外設備。該系統的主要特點可以完成螺栓連接，能夠提供較高的裝配速度。相較于框架結構的研究，可以得知其整個預制框架結構具有以下幾種特性。例如，與其他建筑模式相比，此種建筑方法在整個重量上具有明顯的下降[2]。此外，在施工過程中，可以更好地完成維護，體現內部空間自由性以及再開發的可能性。針對裝配式建筑物的磨損壽命，其明顯能夠得到增加的優勢。在建筑過程中，其施工質量能夠得到顯著的提升優化，因此預制裝配式框架是整個住宅建筑發展的趨勢之一。

3 裝配式混凝土框架的節點受力模式分析

3.1 節點整體受力分析

為了更好地對整個構件進行分析計算，需要明確新型節點的力傳導[3]。對于裝配式節點，其受力是整個節點的突出優勢，因此可以對裝配式節點整體受力結構進行分析。

3.2 型鋼暗牛腿受力分析

在整個型鋼暗牛腿的受力分析中，為了確保在受力時能夠實現良好的控制，需要分析其牛腿自身的承載力，保證節點具有美觀性的特征。在借鑒型鋼結構基礎上，可以采用H型暗牛腿作為整個承載構件[5]。其牛腿處在力傳導作用下，可以完成豎向力的設置，保障牛腿能夠承受剪力以及彎矩，且力度能由牛腿傳遞至柱混凝土，保證牛腿力度能夠實現均勻、有效地承載。此外，在牛腿設置中，其相關的模式較為復雜。因此，需要根據牛腿的承載特性，可以采用相關的型鋼演算公式，如以下所示：

分析該公式中：

V——整個荷載力；

a——柱面距離；

H——型綱的截面高度[6]；

Fh——表水平力；

Wx——鋼截面抗拒。

按照標準的參數，可以得知H型鋼截面尺寸可以完成有效地構件連接，其具有經濟性、安全性的優勢，對于整體連接性能影響較少。

4 整個節點關鍵部位承載力比較分析

4.1 模型的確定

為了保證滿足整個承載力計算條件，因此需要根據不同的型鋼參數，已完成結構承載力的影響配對。因此，在本文的研究中，本文可以通過相關的軟件對于節點構造下的不同類型鋼配件進行承載力分析[7]。通過市場調查，可以得知目前常用的品種多為H型鋼以及工字鋼、Z型鋼、U型鋼。其中，工字形鋼其壓力極好，且耐拉，整個截面尺寸一般狹窄，不能抗。相較于工字鋼、H型鋼截面，其原內表面沒有傾斜度，其呈現上下表面平行的特性。因此，經濟合理，且力學性能極好[8]。由于H型鋼角鋼具有不同尺寸，因此為了滿足其結構，需要配備相關尺寸，其尺寸表如表1所示。

表1 型鋼尺寸分析表

4.2 相關模型計算分析

在模型結構計算中，其整體通過ABAQUS6.10軟件進行模擬。在對比中，其結構的對應部分為了保障整個對比結果方便、合理，因此其采用相同處理結構。選取結構混凝土為C30混凝土，且整個型鋼型號可以將其結構梁截面設置為300×500，其柱截面設置為400×400。其梁中混凝土缺口可以參考文中關于牛腿研究結果，并取梁高度一半。在劃分結構中，通過其加載位置，完成梁端以及方向的承載力分析[9]。為了便于比對，其施加的荷載可以高于各模型的預計極限承載力，并模擬出邊界條件處理等，根據各項參數實現有效處理。

5 裝配式全預制混凝土型鋼梁-柱節點計算分析

5.1 模型建構單元選取設置

在整個模型結構分析中，其可以完成單元結構的選取。在單元結構模型中，包含了實體單元、Shell單元以及Beam單元。其實體單元包含了以下四種單元模式：其一，完全積分。其可以根據所建單元的直線、直角進行計算，保證整個精度；其二，縮減積分。此種模式可以完成完全積分，并在相關單元中，設定積分點，計算分位如較為精準，其節點精度則必須低于完全積分；其三，非協調單元。此種模式適合較大扭矩計算，因此計算量較大。整個計算位移以及節點精度都較為精準；其四，雜交單元模式。此種模式更適合橡膠材料，因此計算精度較高。且在文中分析中，本文接觸相對單一，因此整個模型其必須在兩端的反復荷載中，通過二次縮減積分單元作為實體單元[10]。

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5.2 連接處相互作用

在文本的分析中，根據實際情況，可以保障對于模型之間的構件設定相互作用特性。根據結構的連接部位，可以保證型鋼行筋以及混凝土螺栓之間的基礎模式。為了更好地完成實際情況，因此在整個結構的設置中，可以將模型完成模擬。在ABAQUS模型中，將型鋼以及接觸的鋼筋完成綁定連接，并通過行鋼暗牛腿，完成螺栓，保證螺栓栓帽能夠完成綁定約束，實現有效連接。并在螺桿建立時，在軸中心建立基準軸，并用于施加壓力。型鋼以及混凝土通過設定接觸，可以增加整個摩擦系數，通過嵌入模式，將縱筋以及箍筋進行綁定，并植入到最近對應的混凝土構件中。

5.3 模型構建網格劃分

在模型構建過程中，其網格劃分可以影響模擬計算的重要環節。網格劃分區是否均勻、合理，將會直接影響到整個計算結果。為了避免在計算過程中，網格過大所導致的誤差過大，因此混凝土單元其型鋼部分必須完成結構的劃分，根據最硬的六邊形選取單元，完成螺栓、螺栓孔連接。此結構需要將螺栓分為多個部分，保障整個螺栓孔完成分割，以確保能夠在正方形區域內進行貫穿劃分。為了避免其布種過密，使網格劃分過細。因此，需要對整個螺栓處采用自動劃分網格，以確定最佳的分配節點。

5.4 相關牛腿長度分析

根據整個受力結構進行分析，可以得知針對牛腿長度，其結構型點出行高對于整個扭腿伸出長度以及其節點彎矩具有較大影響，因此對比其梁內嵌入長度可以得知為了尋求最佳的按鈕腿長度，梁內行剛嵌入長度模式不易過短，在同等兩類形狀長度保證下，可以對不同的長度進行模擬對比。

在整個系統分析中，可以通過模擬H型鋼長度，完成骨架曲線圖。因此，根據圖形設定，保障幾何長度能夠模擬，完成初始曲線設置。“L1”800mm結構承載力較大，而900mm結構承載力較小。因此，可以增大整個牛腿長度，并根據柱內預埋不同形狀長度，在結構加載至30mm時，完成應力分布。

6 結束語

綜上所述，在新型裝配式全預制模型中，通過模擬計算可以完成裝配式節點以及相同尺寸現澆式節點的有效模擬。并通過裝配節點以及現澆節點的曲線圖，得出股價曲線。在二者計算中，對其型鋼長度進行參數優化，以得出相關的結論。在模擬分析中，根據整個裝配節點以及現澆節點的曲線，其形狀較為飽滿。因此，其表面節點擁有較強的塑形變形能力，能夠很好地完成抗震性能以及耗能能力。此外，節點內部其預埋型鋼長度對于整個結構性能影響較大。作為重要的連接部件，其結構梁內嵌入型鋼長度不宜過短，必須集中結構，以避免出現破壞。對結構的重要部分進行參數分析，以對比牛腿不同長度以及梁內不同型鋼長度，對于整個節點承載力的影響。