装配式钢结构住宅新型节点性能研究

顾晨峰 朱 浩

（宿迁学院建筑工程学院 江苏宿迁 223800）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中明确阐述了对于高层钢结构连接节点必须“强构件连接弱构件”的要求，装配式钢结构的节点承载能力不能小于构件的基本承载能力，否则在遇到地震或其他情况时节点会比构件先发生破坏现象，塑性铰也难以形成，会严重危害住户的人身安全和财产安全。

1 装配式钢结构住宅新型节点的重要性

经实践研究表明装配式钢结构框架在强地震作用下会出现多种破坏可能，除了梁柱节点破坏影响意外，也有很多其他的影响因素，如支撑体系遭到破坏等，但从总体角度来讲，梁柱节点的破坏破坏性最大，对装配式钢结构构架体系的影响也最大，对装配式钢结构住宅的安全性构成了极大的威胁。各个节点的性能作为装配式钢结构住宅的重要指标在很大程度上影响着工程的合格度和安全性，如果不加以重视和改进，会对人民生命安全造成很大的损伤。节点发生脆性破坏的重要原因使焊接时的应力作用，而新型节点从技术层面很大程度上减轻了此类问题。新型装配式钢结构节点如KonXL新型装配式节点在很大程度上减缓了震动带来的一系列不稳定因素，以四面多方位连接极大程度上增加了节点的稳固性，而在其材料性能上，根据此新型装配式钢结构节点的设计要求和构造需求，柱、梁分别采用Q345钢作为基础材料，焊缝则使用了E43型号，螺栓则统一采用10.9级摩擦性24mm直径的高强度螺栓，摩擦系数0.4，预拉力经检验满足225kN标准，性能指标如表1所示。这种新型节点无论是从材质还是设计层面都达到了新的高度，保障了装配式钢结构住宅的安全性，为进一步提高建筑质量和我国的建设事业提供了有力技术保障。

2 装配式钢结构新型节点研究中遇到的问题

随着各种新型的装配式钢结构住宅节点的研究不断深入，越来越多的技术成果不断被研发出来，可随之而来的则是越来越多的新的问题。仍以KonXL新型装配式节点为例，虽然在设计上和材质上我们达到了理论上的最优化，但还是在实验过程中遇到了一系列不容忽视的问题，虽然有限因素结果模拟和试验效果大致相同，但是在有限元素分析中还是存在分布不均匀的问题，也在一定程度上影响了KonXL新型装配式节点的稳固性，但综合来讲KonXL新型装配式节点的稳固性设计还是可以很大程度冲淡有限元素分布不均带来的影响的。但是在其他一些装配式钢结构新型节点的研究中，这个问题很难得到有限改善和缓冲。随着我国有效的实用性土地日趋减少，土地资源的节约显得尤为重要，住宅等建筑的建设大都向高楼层、高密度方向发展，这就进一步提高了对于装配式钢结构节点的技术要求，我国所研发的一系列装配式钢结构住宅节点还是有许多技术瓶颈有待突破，且为了满足新时代建筑建设要求，我国对于装配式钢结构新型节点的研究还需要不断达到新高度。我国经济建设飞速发展的过程中，建筑技术作为经济建设的重要技术支持和推动力应当尽力克服装配式钢结构新型节点研究中遇到的问题，打破研究瓶颈，努力响应新时代下新式建筑的技术要求，使我国装配式钢结构住宅进入新的高技术层面。

3 对于装配式结构住宅新型节点研究的技术分析和建议

3.1 积极采用各种节点加固方法，多种方法配合使用

装配式结构住宅新型节点研究的重点在于其节点强度的不断改进，目前已知的用来加强节点强度的方法主要有外移塑性铰位置，用高冲击韧性焊缝替代，改进扇形切角的构造，将梁腹板焊直接连接在柱上，对梁翼缘焊缝衬板进行缺口效应处理等方法，在装配式结构住宅新型节点研究中应该充分应用这些有效的技术方法，各种方法相互结合，充分使用研究数据进行参照对比，以求装配式结构住宅新型节点研究达到新的高度。

3.2 采用多组接触对充分加固节点

多组接触对的使用能够从各个受力方向和震动类型达到加固节点的作用，接触对的合理设计和多组接触对的相互配合可以最大程度的使节点达到稳定状态，避免节点遭受脆性破坏。本文仍以KonXL新型装配式节点为例，深入研究其接触对构造，KonXL新型装配式节点中的三组接触对的结构方式和类型如表2所示，各个接触对各司其职、相互配合，在很大程度保证了装配式结构住宅新型节点的稳固性和稳定性，提高了节点的抗震能力，避免了由于外界因素所造成的松动等问题，极大地提高了节点的安全性能，使节点处于受力平衡中稳固存在不被轻易破坏。

表2 三组接触对

3.3 满足模型边界条件，严格参照模型试验数据

满足模型边界条件是新节点技术研发的基本要求，这一条件规范了装配式结构住宅新型节点的承受力标准和抗震能力标准，对此，装配式结构住宅新型节点的研究应该严格参照装配式结构住宅新型节点的实验数据与模型边界条件进行有效对比，使装配式结构住宅新型节点能够满足基本的使用条件。仍以KonXL新型装配式节点为例，在研究过程中KonXL新型装配式节点都严格满足了模型边界条件，并对自身的实验数据进行了详尽探讨，模型边界条件的满足使KonXL新型装配式节点能够有效的被投入装配式钢结构住宅的使用，使KonXL新型装配式节点具备实效作用并切实投入生产使用之中，使其能够被装配式钢结构住宅建设充分应用。

3.4 充分应用节点破坏模式，多方面因素共同考虑

充分应用实验室试验，对节点进行设计的同时也要不断应用节点破坏模式进行研究检验，向节点施加不同形式、强度的力观察节点破坏效果并得出有效数据，在节点设计中尽量加强薄弱之处，与其他方面的因素相互参考对照，使装配式结构住宅新型节点在研究过程中不断得到提高，追求各方面技术瓶颈的突破使装配式结构住宅新型节点达到新的技术高度并在实际使用中确保安全性和稳定性，为国家经济建设和改善民生建设提供有效助力。本文仍以KonXL新型装配式节点为例，深入研究其实验数据，采用节点破坏模式，联系多方面影响因素进行探讨，得出客观真实的破坏模式分析，提出了一系列改进方法切实提高节点质量，使KonXL新型装配式节点科学有效且具有实用性。

4 总结

近年来，我国装配式钢结构新型节点研究获得了显著成绩，并获得了多项研究成果，在实际应用中，我国在装配式钢结构住宅新型节点这一方面具有很大优势，这在很大程度上促进了我国的经济建设并改善了民生，为人民生命财产安全提供了新的技术性保障。但是我们并不能满足现状，应在后续的使用中逐渐发现问题和不足，满足不断产生的新的要求，不断提高我国装配式钢结构住宅新型节点的技术水平，为我国的建设和发展提供有效的技术支持。