装配式混凝土梁柱节点研究综述

徐海波

合肥工业大学土木与水利工程学院 安徽省合肥市 230009

摘要：随着我国经济建设模式的改变，建筑业同样需要从过去高污染、高浪费、高人工的情况转向绿色、低碳、工业化、标准化的新模式。传统的现浇混凝土建筑体系需要大量工人及建筑材料，工业化程度较低，管理形式粗放、效率低下，而装配式建筑可以很好的解决这些问题，为建筑业发展注入新活力。在装配式建筑中，梁柱节点区是非常重要的部分，为此，国内外学者进行了一系列试验研究。

关键词：装配式建筑，梁柱节点，试验研究

1 引言

现浇混凝土建筑体系主要依靠在建筑现场进行模板搭建，钢筋绑扎，混凝土浇筑等湿作业^[1]。该建造形式需要大量工人及建筑材料，工业化程度较低，管理形式粗放、效率低下，不仅产生了大量的建筑垃圾，还造成了资源的浪费。因此为了推动建筑业绿色、健康、可持续的发展，人们不断寻找一种更加适应目前环境的建筑体系，早在上世纪便有所研究的装配式混凝土建筑体系随即重新走入大家的视野里。装配式混凝土建筑体系将大量现浇混凝土体系中需要在施工现场完成的湿作业部件提前在预制结构加工厂内生产好，只需要在施工现场进行各部件的组装。这样的改变带来了极大的优势，工厂统一生产的预制构件不仅可以使用同一标准、保证生产质量，还可以将生产过程中出现的废弃物统一处理，达到绿色环保的效果。

在装配式混凝土建筑体系结构的研究工作中，各预制构件之间的连接方式由于其重要性一直是研究的热门方向。因此，解决梁柱节点的连接问题就成为装配式结构抗震性能、整体性能研究工作的重中之重。国内外学者在这一方面进行了较多研究。

2 国外研究现状

French等^{[2, 3]}提出了三种装配式节点类型，包括：螺栓连接、叠合连接以及焊接连接，并设计了七个构件。试验结果表明，这些节点的抗震性能均表现良好，其中的螺栓头钢筋连接和叠合连接具有非常好的抗震研究潜力。

Cheok等^{[4, 5]}设计了一批缩尺梁柱节点试件进行了试验。试验结果表明，后张预应力预制节点与现浇节点相比，在强度方面表现相同，在位移延性表现更好，但是在耗能方面的水平需要进一步提高。

Priestley等^{[6, 7]}研究了无黏结类型的预应力梁柱节点试件的抗震性能。研究表明该节点在震中表现出具有较强的自恢复性能力，并不会产生因局部屈曲而导致结构出现倒塌的情况。

Alcocer等^[8]设计了两种预制装配式混凝土框架柱节点试件并进行了试验。第一种连接方式为通过钢绞线将受力钢筋之间进行连接，第二种则是把混凝土梁段的下部钢筋伸出并形成弯钩，再将弯钩锚固在节点区内形成梁柱节点。试验的结果表明，这两种节点的抗震性能较好。

Priestley等^[9]提出一种在预制梁柱构件之间采用无粘结、后张拉预应力筋穿过预留孔道后拼装的框架结构体系，这种结构体系的梁柱节点在地震作用后自恢复性能好，梁柱之间能在预应力筋作用下保持预压状态。但是由于预应力筋始终处于弹性状态,该结构体系耗能能力差；且梁端剪力是通过梁柱之间摩檫力传递至柱端，因此梁端剪力承载力差。Morgen等^[10]针对该结构体系耗能能力差的问题，提出在这种结构体系的梁柱节点处增加摩擦阻尼器来提供耗能的方案，采用该方案不仅能为结构体系提供耗能，还能提高结构整体侧向刚度。

Ertas等^[11]设计了几种全装配式框架梁柱节点类型：钢筋锚固、叠合现浇、钢筋搭接、螺栓连接。通过试验结果对比抗震性能及施工难易程度，发现螺栓连接节点以外的三种预制框架梁柱节点连接形式可以适用在高地震烈度地区，但在施工速度上螺栓节点更具优势。

Ha等^[12]提出了一种带U形预应力钢绞线的装配式框架梁柱节点，并设计了六个节点试件进行试验研究。结果表明：这种节点的各项性能良好，实现了“等同现浇”的目的。

Ketiyot等^[13]设计了一种在预制梁端部带有T形截面型钢的装配式梁柱节点，节点中梁的连接通过T型截面型钢及钢板焊接，柱的连接则通过预制套筒柱采用螺栓连接。试验结果表明，该节点的抗震性能较好，但是整体强度表现不佳。

3 国内研究现状

赵斌等^[14]设计了三种梁柱节点，并对其进行了低周反复荷载试验。结果表明：后浇式节点的抗震能力与现浇节点相同,而全装配式节点的抗震性能与现浇式及后浇式节点存在明显的差异。

黄祥海^[15]设计并试验了四种预埋件焊接节点连接方式：企口连接、对接焊接、混凝土暗牛腿焊接、型钢暗牛腿焊接。研究分析表明，混凝土暗牛腿焊接节点的承载力与现浇节点相近，而对接焊接节点的承载力较小，变形性能较差。

柳炳康等^[16]对两个预压装配式预应力混凝土框架梁柱节点试件进行了低周反复荷载试验。主要结论表明这种预压式装配式混凝土框架节点具有较强的变形恢复能力，卸载后残余变形很小，能提高整体结构的抗侧刚度。

郭子雄等

^[17]通过对四个装配式混凝土框架梁柱节点试件的低周往复荷载试验，来研究该新型节点的受力性能及抗震性能。研究结果表明：该新型节点具有良好的抗震性能；通过螺栓连接的梁柱节点具有良好的连接质量。

吴从晓等^[18]提出一种新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系，对其中的节点进行了设计研究。结果表明：新型节点可以通过阻尼器参与节点的滞回耗能，滞回曲线饱满，耗能能力强；节点的承载力和位移延性得到了明显的提高。

曹杨等^[19]设计出新型装配式梁柱节点，在梁端部设置型钢，通过螺栓来进行连接，分别是工字型、双腹板工字型和组合角钢三种。对六个新型装配式混凝土梁柱节点试件进行了试验。试验结果表明这三种新型节点均有良好的延性和耗能能力，并且可以通过弱化节点附近结构刚度来达到增强节点抗震性能的目的。

李正英^[20]等提出了一种端板螺栓连接的装配式梁柱节点，设计了节点试件并进行试验。试验结果表明：新提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求。

参考文献

[1] 管东芝. 梁端底筋锚入式预制梁柱连接节点抗震性能研究 [D]; 东南大学, 2017.

[2] FRENCH C W, AMU, OLANREWAJU,TARZIKHAN, CHARBEL Connections Between Precast Elements—Failure outside Connection Region [J]. Journal of Structural Engineering, 1989, 115(2): 316-40.

[3] FRENCH C W, HAFNER, MICHAEL. Connections Between Precast Elements—Failure within Connection Region [J]. Journal of Structural Engineering, 1989, 115(12): 3171-92.

[4] CHEOK G S.LEW H S. Model Precast Concrete Beam-to-Column Connections Subject to Cyclic Loading [J]. PCI journal, 1993, 38(4): 80-92.

[5] CHEOK G S L, H. S. . Performance of Precast Concrete Beam-to-Column Connections Subject to Cyclic Loading [J]. PCI journal, 1991, 36(3): 56-67.

[6] PRIESTLEY M, TAO, J. R. Seismic Response of Precast Prestressed Concrete Frames With Partially Debonded Tendons [J]. PCI Journal, 1993, 38(1): 58-69.

[7] M. J. NIGEL PRIESTLEY G A M. Seismic Tests of Precast Beam-to-Column Joint Subassemblages with Unbonded Tendons.pdf [J]. PCI journal, 1996, 41(1): 64-81.

[8] ALCOCER S C, R. Seismic Test Of Beam-To-Column Connections In A Precast Concrete Frame [J]. PCI journal, 2002, 47(3): 70-89.

[9] PRIESTLEY M J N T J R. Seismic response of precast prestressed concrete frames with partially debonded tendons [J]. PCI Journal, 1993, 38(1): 58-69.

[10] BRIAN G. MORGE Y C K. Seismic Design of Friction-Damped Precast Concrete Frame Structures [J]. Journal of Structural Engineering, 2007, 133(11): 1501-11.

[11] ONUR ERTAS S O, TURAN OZTURAN. Ductile Connections in Precast Concrete Moment Resisting Frames [J]. PCI journal, 2006, 51(3): 66-76.

[12] HA S. KIM S H, LEE M.S, MOON, J.H. Performance Evaluation of Semi Precast Concrete Beam-Column Connections with U-Shaped Strands [J]. Advances in Structural Engineering, 2014, 17(11): 1585-600.

[13] KETIYOT R H C. Seismic performance of interior precast concrete beam-column connections with T-section steel inserts under cyclic loading [J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2018, 17(2): 356-69.

[14] 赵斌, 吕西林, 刘丽珍. 全装配式预制混凝土结构梁柱组合件抗震性能试验研究 [J]. 地震工程与工程振动, 2005, 25(01): 81-7.

[15] 黄祥海. 新型全预制装配式混凝土框架节点的研究 [D]. 南京; 东南大学, 2006.

[16] 柳炳康, 张瑜中, 晋哲锋等. 预压装配式预应力混凝土框架接合部抗震性能试验研究 [J]. 建筑结构学报, 2005, 02): 60-5+116.

[17] 郭子雄, 朱奇云, 刘阳等. 装配式钢筋混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究 [J]. 建筑结构学报, 2012, 33(07): 98-105.

[18] 吴从晓, 赖伟山, 周云等. 新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究 [J]. 土木工程学报, 2015, 48(09): 23-30.

[19] 曹杨, 孙千伟, 宫文军等. 新型装配式混凝土框架型钢节点试验 [J]. 建筑科学与工程学报, 2016, 33(2): 9.

[20] 李正英, 黄延铮, 鲁万卿等. 装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能 [J]. 土木工程与环境工程学报, 1-10.