新型装配式混凝土半刚性节点性能研究

华丽英

摘 要：装配式混凝土框架结构体系具有建筑空间布置的灵活、工厂预制率较高等特点，是装配式建筑中应用较广泛的建筑结构体系形式。在该体系中可以实现梁、柱、板等构件的工厂预制，构件制作质量高，现场机械化组装，建造周期大为缩短。但梁柱节点连接问题是困扰着装配式框架结构工程应用的一个难题，尤其是我国为地震多发国家，连接节点的抗震性能将直接影响整体装配式结构。在高烈度地区如何解决装配式框架结构的节点连接问题，对装配式混凝土结构发展具有重要意义。

关键词：装配式; 半刚性节点; 方法; 应用效益

文章编号：2095-4085（2020）04-0122-02

引言

装配式混凝土结构是建筑结构进入产业化发展的一种非常重要的结构形式，装配式混凝土结构的环保、方便、经济等优势在国内外的到了很大的重视。装配式结构体系是装配式混凝土框架体系中应用最广泛的，它跟其他结构体系相比，具有可以灵活布置建筑空间而且可预制率高的特点。从往年地震区灾害现场我们可以看到，装配式建筑结构在倒塌以后，预制柱、预制梁等预制构建只发生了轻微的破坏，但是这些预制梁、柱构件之间的节点连接处首先发生了破坏，正是这些节点之间的破坏才是引起装配式混凝土整个框架结构倒塌的首要原因。所以如果要装配式混凝土结构在我国广泛应用，首先要让它具有良好的抗震性能，那么装配式混凝土结构体系中的节点的连接方式是关键的一部分。因此，在地震高发区在装配式框架混凝土结构体系中，梁与梁、梁与柱、梁与板之间的相连接的方式，在新型装配式节点和在传统现浇梁柱节点的连接中，是建筑物抗震稳定性和承载力稳定性的主要影响因素，也是在装配式的研究领域中一个研究热点。节点的研究同时，对装配式混凝土结构的发展也具有十分重要意义。

1 常用分析方法

1.1 建立数据库

研究学者做了大量的实验，总结计算出很多数据，建立了一个数据库。这些数据库的数据，可以用于与拟推荐用于钢框架结构体系分析中的各种准备用于的计算模型作比较。同时我们也有一些经过大量实验得出比较成熟稳定的数据。

1.2 数学模拟

对于半刚性节点连接的模拟，目前常用的方法是通过大量实验得出的线性模型，常见的有以下几类。

（1）B样条模型 这种模型是将模拟好的实验数据分成很多个小组，这些小组跨越其模拟好的数值的一个小范围，需要大量的实验数据。

（2）多项式模型 这个模型能很好的模拟半钢性节点特性。但由于多项式本身的性质，容易在某种范围内出现与实际工程不相对应的情况。

（3）线性模型 双线性模型是指在模拟连接处的某一转折弯矩处用一条直线来代替弯矩—转角线的初斜率;单线性模型，这种模型在实验中当弯矩超过模拟工程连接使用的最大极限时，这种模型就起不到作用;折线模型是指用一组直线段来模拟非线性的某项曲线。这些线性模型使用起来非常方便，但由于精确度不高而且转折点处常存在刚度突变，所以难以应用。

1.3 有限单元法

有限单元分析方法是目前新型装配式混凝土半刚性节点性能研究中最常用的一种方法。用ANSYS、ABAQUS等有限元分析软件对新型装配式梁柱半刚性节点进行的不同的参数下的数值模拟，通过对比确定各个参数合理的取值范围，并设计足尺实验。

2 当前存在的问题

目前，新型装配式混凝土半刚性节点性能研究中存在的问题主要有以下几个方面。

（1）现阶段，新型装配式混凝土半刚性节点性能研究中，其比较零散而且使用技巧比较少，虽然有自己的一些数据库，但是数据库里面的数据还不能够满足作为半刚性节点连接理论模拟主要设计及推导的依据。

（2）对于新型装配式混凝土结构体系的设计和计算，我国主要发行的《混凝土结构设计规范》和《装配式混凝土结构技术规程》中虽然有提出对半刚性对节点连接的影响，但没有作出具体的计算规则方法给建筑行业参考，这样绝大部分设计人员就没办法在实际工程中进行具体操作。现行的《装配式混凝上结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》中都没有提出半刚性节点连接对结构力性能的影响。在实际工程应用中，新型装配式混凝土结构连接节点的半刚化有很多的影响因素，所以，我们需要针对具体的装配式结构体系进行节点半刚性的性能研究，建立半刚性节点的理论模型，分析影响半刚性节点的主要原因。

（3）在现有的装配式混凝土结构的各种规范中并没有专门对装配式混凝土结构节点的半刚性区间的各种定义作出明确区分，半刚性与铰接、刚接之间这几种连接方式的区分界限很模糊，缺少相对应的量化界限。

3 应用效益分析

在我国建筑中占主导地位的是现浇混凝土结构，装配式混凝土建筑在结构功能上可完全替代传统建筑，但装配式建筑在造价、安全性、节点处理等方面还未对现浇结构形成优势。尤其是对连接节点的处理不仅是保证结构发挥正常工作的关键，也是限制其发展的决定性因素。通过对装配式节点开展相关的研究工作，可以极大的推动装配式建筑产业的发展。

本文建立的新型半刚性节点能保证预制梁柱间的合理传力，配合节点的耗能装置极大提高了水平力作用下节点的耗能能力，具有良好的抗震性能。同時施工方便，便于维修，总体经济性好，符合装配式建筑模块化设计理念。该新型连接方式可很好的适用于装配式混凝土框架结构中，使装配式建筑在多高层混凝土建筑得到较广泛的应用。其运营成本低，后期拆除简单，环境污染小，具有良好的社会经济效益。因此有关新型装配式混凝土半刚性节点性能的研究，对我国建筑产业乃至整体经济的发展都起着不可忽视的重要作用，具有十分重要的工程实践意义和应用前景。

4 结 论

随着我国经济的快速发展，建筑产业优化转型成为必然。传统建筑产业存在着能耗大、污染严重、机械化程度低、建造周期长等问题，无法适应产业可持续发展的要求。与传统建筑产业相比，装配式结构缩短了建造时间，降低了资源的消耗，减小了对环境的污染，同时增加了工业化生产比例，提高了产业生产效率，有效的解决了当前建筑行业发展不能突破的问题。对装配式建筑的大力推广，利用新型建造方式是当前建筑产业发展的重要方向。2003年住宅建设主管部门批准发布了《工程建设标准体系》的中的城镇建设、房屋建筑、城乡规划等部分，对建筑产业化标准的初期发展作出了巨大的贡献。从“十二五”开始，装配式建筑呈现快速发展局面。2015年国家住房和城乡建设部发布的《工业化建筑评价标准》对我国建筑产业发展水平的提高起到很大的促进作用。同年的全国住房城乡建设工作会议上明确指出，推动装配式建筑取得突破性进展。“十三五”时期装配式建筑进入全面发展阶段。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》，为未来的装配式建筑的发展指明了方向。

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