浅谈装配式结构抗震节点连接方式

赵晓宇 李孟 程岗 陈国栋 周鹏达

摘 要：随着我国综合实力的不断提升，越来越多的地区开始推广装配式建筑，装配式已经成为建筑业主要生产方式之一。制约装配式结构最主要因素是节点的连接，合理的连接方式可以有效的提高建筑结构的抗震性能，更好的达到抗震设防要求。本文简要阐述了装配式建筑的研究现状，并通过理论分析针对具体的梁柱节点连接方式进行叙述，总结出每种连接方式的优缺点和工作原理。最后提出装配式建筑节点连接技术的发展方向和展望。

关键词：装配式建筑；梁柱节点；抗震性能；连接方式

自2016年国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，装配式建筑便在我国迅速发展了起来。在2019年全国两会期间，出现了较多与装配式建筑相关的提案，进一步反映出装配式建筑在现阶段的适时性和重要性。传统建筑业存在多种弊端，已不再适合现代化的社会发展需求，装配式建筑具有工业化和绿色化两大主要特点，故大力发展装配式建筑是当前的最佳选择。而节点的连接设计又是该结构的关键所在，因此需要重点研究装配式构件节点的形式和性能。

1.装配式结构节点研究现状

第二次世界大战之后，欧洲首先对装配式结构投入研究，随后美国日本等一些发达国家政府也逐渐引导国家进行装配式建筑。发展至今，均已形成完善的技术体系和规范标准，装配式建筑在这些地区应用广泛。我国早在上个世纪六七十年代已开展对装配式建筑的研究，但后期出现中断，在此期间对于该类建筑并无较大突破。近几年，我国综合实力显著增强，但人口老化，劳动力增值，环境污染等问题也随之出现，因此发展装配式建筑又重新列入计划之中。我国现阶段装配式技术相对于世界上发达国家存在很大差距，主要表现在节点的设计方面，装配式建筑节点是结构中的薄弱环节。因此，我国针对节点的连接方式和受力特点进行了大量的研究以完善理论体系，应加快装配式建筑发展进程，早日跻身世界前列。

2.装配式结构节点连接种类

装配式建筑结构较传统建筑相比拥有环保节约，施工效率高，可工业化生产等显著优点。同时近年来随着人们对震后已损坏的建筑物分析研究的深入，越来越清楚结构的破坏形式及部位，地震中损坏较为严重的位置通常在结构的节点连接处，而梁、柱与之相比则破坏较轻。

在该类建筑结构中连接方式较多，从连接部位方面可分为三种连接方式，即梁与柱之间的连接，柱与柱之间的连接，墙与柱之间的连接。从受力体系方面可分为框架结构连接方式和剪力墙结构连接方式。从施工工法的角度出发，框架结构的梁柱节点连接方式分为整体装配式和等同现浇，整体装配式又可细分干连接和湿连接，从施工工艺的角度又可以将干连接和湿连接分为干连接包括牛腿连接、焊接连接、螺栓连接、钢板连接、企口连接、套筒连接等；湿连接包括现浇连接、浆锚连接、灌浆拼装、桦式连接、预应力后浇连接等。本文将主要通过理论分析介绍几种具有一定抗震性能的梁柱节点连接方式。

2.1具有延性连接器的梁柱节点

这种带延性连接器的预制混凝土梁柱节点如图1所示，该节点能够利用合金链杆的低屈服、高延伸和高耗能等特性改善梁柱的抗震性能。地震荷载作用下链杆发生一定的塑性变形，构件此时相对稳定完整，层间已发生较大位移，节点仍无明显破坏，从而达到耗能的效果。该节点能够避免其他构件的损坏，提高建筑结构的整体性具有较好的抗震效果。

2.2具有阻尼器的梁柱节点

2.2.1具有摩擦阻尼器的梁柱节点

在摩擦阻尼器的梁柱节点中，采用摩擦阻尼器这种能够耗能减震的装置，工作原理为阻尼器中间的钢板与上下两个钢板垫之间的摩擦作用达到耗能效果，通过螺栓的固定松紧度调节摩擦力的大小，控制建筑物损坏程度，保持结构稳定性，且地震荷载的频率对该装置功能的干扰性较小，具有一定的独立性。这种装置节点的抗震性能较高，且摩擦阻尼器的成本低廉，发展前景广阔，应用范围比较广泛。

2.2.2具有剪切型钢板阻尼器的梁柱节点

在梁柱节点中，剪切型钢板阻尼器是由剪切钢板和加筋肋两部分构成，通过螺栓将钢板端头分别与梁和柱固定连接。该节点结构简单，充分发挥剪切钢板的滞回特性，通过减小层间结构位移和基底剪力，保证主体结构的整体性。耗能抗震效果明显，提高结构延性以使建筑物在地震荷载作用下免遭损坏。

2.3具有牛腿连接的梁柱节点

牛腿连接在装配式建筑中应用十分广泛，其能够承受较大的荷载，具有理论计算简便，截面小承载力高，便于施工等优点。根据连接点位置的不同可以分为明牛腿和暗牛腿两种具体形式。明牛腿将连接点设置在建筑物外侧，美观性较差，多应用于工业厂房；暗牛腿将连接点设置在建筑物中，可减小对空间的使用，多应用在民用房屋和对外形要求较高的建筑中。

2.3.1具有牛腿焊接的梁柱节点

牛腿焊接的梁柱节点连接形式本质是刚接，该节点的设计具有牛腿及焊接两种连接方式的优点，刚性性能进一步加强，施工方便可缩短工期。综合两者的缺点即抗震性低以及耗能性差，在地震荷载作用下，易发生脆性破坏导致建筑结构坍塌。

2.3.2具有牛腿螺栓连接的梁柱节点

牛腿螺栓连接是一种铰接的连接方式，该节点相较于上述牛腿焊接的应用范围更广，既有牛腿承载力高，刚性较大的优点又具有螺栓连接耗能能力强，施工操作简单等优点。将两者结合设计节点具有较好的抗震性能，在薄弱处增加螺栓的个数，可进一步增强该节点的抗剪性能。但不易于更换受损构件，因此该节点损坏后维修成本较高。

3.結束语

装配式建筑在我国现仍处于初级发展阶段，随着近年来政府不断引导建筑生产方式向绿色节能方面改革，装配式建筑获得巨大的发展空间，尤其是针对建筑物稳定性和抗震性等方面需要不断深入探索。节点的连接方式种类较多，怎样通过对现有节点连接方式的改进创新，提高构件的整体性，改善节点的受力特性，更好的达到抗震设防的要求也会是今后发展的趋势和研究的重点。总之，我国装配式建筑即将进入发展的春天，相信在不久的将来步入标准化和规模化的新阶段。

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作者简介：

赵晓宇（1997.1-）山东省菏泽市，男，大学本科，就读西北民族大学。

*项目资助：西北民族大学本科生科研创新项目（立项编号：Y18111）