装配式整体混凝土结构抗震性能研究进展

王闯

宁波华聪建筑信息科技有限公司 浙江 宁波 315000

引言

21世纪以来，随着技术的进步和国民经济不断发展，暴露了我国传统建筑行业存在的大量人力资源，浪费了高效、低污染和严重的环境，这使我国传统建筑行业面临着一系列的挑战。因此，我国需要寻找新的生产方式来改善现状，在国家政策指导下，大力发展绿色建筑，使我国的建筑工业有了新的发展机遇，全面促进我国的建筑工业化发展。

传统的现浇混凝土建造是我国使用最广泛的一种建筑方式，装配性建筑是利用预制结构在工地上拼装而成的，与传统现浇混凝土建筑有明显的区别，即采用预制结构。是建筑方式发生的重大变化，对于推动建筑工业与信息产业化相结合是非常有利的。随着建筑工业化的不断发展，装配建筑已成为中国建筑工业化发展的重要形式。预制式装配结构施工安全，高效施工、低成本施工。节约能源、环境保护、可持续发展的特点，因此被称为装配建筑的绿色，成为全国大力推广和发展的一种新型绿色建筑结构。

1 装配式混凝土结构概述

钢板笼混凝土结构作为一种新兴的结构形式，在二十世纪初由美国科学家Mohammad Shamsai最先根据大量的理论研究后提出，该型结构根据钢筋混凝土传统形式同原理又同时针对钢筋混凝土结构的弊端衍生出来。钢筋混凝土大致是由钢筋笼骨架承受侧向荷载由混凝土填充承受轴向荷载，但由于钢筋笼是在现场绑扎，所以整体性不强，工人的技术以及场地条件限制，使得施工质量参差不齐，产生较大的误差。钢板笼则不同，设计人员只需将设计图纸交于预制工厂，工厂根据要求在与设计板厚相同的钢板或钢管上进行开孔和切割处理后，进行相应的焊接拼装生产出来。由于都是又一个整体上产生，所以整体性很强。在工厂中机械化自动生成所以质量得到很大的保证，最终完成的构件在承载能力方面达到设计要求，由于钢板的延性很大，在变形能力方面也可达到要求。

2 装配式混凝土结构节点抗震性能研究

同济大学薛伟辰等人以一个六层两跨框架的实际工程为背景，根据抗震规范中的强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等原则，按照1∶4的比例制作缩尺模型，并对缩尺后的一榀六层两跨框架进行拟静力试验，亦在模拟分析研究其原型——一个钢筋混凝土框架柱和现浇混凝土叠合梁的六层两跨框架的抗震性能。得出如下结论：试件符合强柱弱梁的机制，即在拟静力的荷载作用下破坏首先发生在框架结构的框架梁上，说明框架的塑性铰在梁端出现；在梁柱构件出现裂缝等破坏预兆的同时，节点部位特别是核心区并没有出现等程度的裂缝出现，这也符合强节点弱构件这一抗震原理的要求。对最终生成的荷载——位移曲线，从观察中可以看出，框架每一层的滞回曲线都存在或多或少的捏缩，这一现象在框架整体的曲线中也有体现，这说明框架具备良好的延性。总体来说，这种预制梁搭配现浇柱的组合框架形式，体现出良好的力学特性以及较好的抗震性能，可以满足设计震害的要求，即这种设计施工方法是切实可行的。

3 装配式混凝土整体抗震性能研究

2004 年，欧盟发起了“Seismic Behavior of Precast Concrete Structures with Respect Eurocode 8”项目，在seelsa两个实验室基地进行了许多有关大型装配式和预制钢筋混凝土建筑结构中的抗震防御能力的课题研究。研究成果该项目是通过拟动力测试对预制的装配框架进行研究，以提高整体的抗震能力。结果显示，这些预制的框架具有良好的抗震能力，最大层间移率达到了8%。在与现浇框架的对比测试中，预制框架较现浇框自振周期稍大，变形大、延性小，但两者的抗震力大致相同。

张锐对装配整体式混凝土框架结构进行低周往复加载试验与有限元模拟分析。结果表明，传统装配整体式混凝土框架试件与新型延性构造装配整体式框架试件，都有稳定的滞回性能和良好的延性。在大震作用下具有良好的耗能能力，能够满足于地震设防区应用的要求，且装配整体式混凝土框架结构基本周期和最大层间位移角大于现浇结构，节点时程的最大楼层位移和层间剪力略小于现浇结构。总体而言，该装配整体式混凝土框架结构表现出近似现浇结构的整体抗震性能。

4 结束语

尽管国内有关研究机构已经建立了修订的预制混凝土结构规范和建议框架，但新的装配体系却是发展更为重要的方向，特别是对于高烈度地震区普通居民和周边城镇及农村建筑，更需要发展新的经济型居民结构系统，对其抗震能力进行研究，并建立了相应的计算法，以便进行分析和计算。通过合理的方式评价结构性能，合理的设计并采取有应的保护措施，提高了建筑结构或部件自身抗倒塌能力，从而实现良好的社会效益和经济效益。装配混凝土结构的建筑，可节约社会资源和能量，在建筑过程中实现低能量和少排放，减轻建筑垃圾对周围环境的不利影响，实现“四节一环保”发展需要，从而推动我国建筑及相关行业的发展。