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摘要:装配式混凝土结构是现代建筑施工中广泛应用的一种建筑方式,相比传统现浇混凝土结构,装配式混凝土结构具有制作精确,施工简便,工期短,施工质量高等优势。梁柱节点连接方式呈现多样化,在目前看来装配式混凝土结构梁柱节点连接方式并没有发展成熟。实际中应按照具体的建筑施工要求选择合理的连接方式。我国关于装配式混凝土梁柱节点连接方式的研究还处在探索阶段,相信随着科学技术和建筑行业的快速发展,装配式混凝土结构节点连接方式必然会实现最优化和高效化。
关键词:装配式;混凝土结构;梁柱节点;连接方式
1预制装配式钢筋混凝土框架梁柱节点连接方式及研究现状
各次大地震的震害调查表明,在整体倒塌的预制装配式钢筋混凝土建筑物中,预制梁、柱构件破坏较轻,而倒塌的主要原因是框架结构内各个构件间的连接破坏。因此,预制构件的连接及节点是装配式结构的薄弱环节,也是装配式结构抗震研究的重点及结构整体抗震研究的前提和基础。预制装配式钢筋混凝土框架结构梁柱连接及节点,可以分为等效现浇(emulationmonolithic)和整体装配式(jointedprecast)。其中,等效现浇包括预应力拼接和后浇整体式连接,整体装配式包括螺栓连接和焊接连接等。
1.1等效现浇梁柱节点研究现状
后张预应力式梁柱节点,是利用预应力的夹持作用将梁、柱拼接到一起的一种节点形式。美国科学技术协会(NIST)1987年启动的关于新型预制钢筋混凝土梁柱节点的项目以及20世纪90年代美国和日本联合进行的PRESSS项目(Precast Seismic StructuralResearch Program)对这种节点形式进行了系列研究,结果表明:后张预应力式梁柱节点具有良好的强度、刚度以及延性,在地震作用下构件的破坏较小,并且残余变形很小,具有良好的恢复能力。但是,该类型节点单周和累积耗能能力较弱。虽然Stone等对这种节点进行了相应的改进,使其耗能能力有明显提高,但是与现浇结构相比仍然有一定的差距。
后浇整体式节点,采用局部二次浇灌混凝土连接预制构件的方式,具有操作简单、对构件制作及安装精度要求较低的特点。Restrepo等进行了后浇整体式预制混凝土框架节点的反复加载试验研究。试验时,预制构件先在梁中进行搭接连接或焊接连接,然后浇混凝土。试验表明:梁中节点连接的具体构造对试件的整体受力性能影响不大,不同构造的试件在强度、耗能和延性等方面都表现良好。
赵斌等进行了预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件抗震性能试验研究,结果表明:预制后浇整体式高强混凝土梁柱节点在破坏形态、滞回曲线、位移延性等抗震性能与现浇高强混凝土梁柱节点相同。
闫维明等对装配式预制混凝土梁-柱-叠合板边节点进行了抗震性能的试验研究,结果表明:对于此类连接装配式混凝土框架边节点,与整体现浇节点具有相当的抗震性能,并建议采取增加梁底钢筋在节点后浇处的锚固长度或者采取其他措施,减小拼缝处的开裂宽度,从而保证剪力键的抗剪能力,进而保证结构的整体性能。
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1.2整体装配梁柱节点研究现状
整体装配式是指预制柱和预制梁的连接均通过灌浆套筒连接或在预制构件内预埋钢元件,然后以牛腿、焊接或螺栓的形式连接达到等强连接的目的。螺栓连接是一种干连接方式。范力对采用单层和双层橡胶垫螺栓连接的预制钢筋混凝土装配式框架梁柱节点进行试验研究,其抗震性能不同于现浇节点。该类节点转动刚度小、弹性变形能力大、耗能差、延性低、弯矩-转角滞回曲线呈非线性弹性特征,力学模型可以采用简化的转动弹簧模型表示。柱-钢梁(RCS)框架节点的新型螺栓连接方式即螺栓一钢板桶连接,并对该连接方式进行4个1/2比例的框架节点进行了低周反复加载试验研究,分析了节点区加劲腹板厚度及开洞对节点抗震性能的影响。
2装配式混凝土结构梁柱节点链接方类型
2.1干连接
干连接不需要浇灌混凝土,主要是通过预埋在构建里的钢板和钢部件的焊接来完成节点连接。而干连接也可以分为牛腿连接、钢吊架式连接、焊接连接和螺栓连接这几种干连接方式。
2.1.1牛腿连接
牛腿连接可以分为明牛腿连接、暗牛腿连接以及型钢暗牛腿连接这三种方式。牛腿主要是借助连接点的高承载力向其他部件传递竖向力,从而保证装配式混凝土结构的结固性和抗震性。牛腿连接主要应用在大空间建筑中。虽然牛腿连接具有高承载力的巨大优势,但美观性能较差。对于建筑要求较高,对于建筑外观要求高的建筑物多将牛腿做成不影响建筑美观的暗牛腿进行使用。
首先对明牛腿连接进行分析。明牛腿连接主要是将牛腿连接点暴露在建筑物外,并不注重建筑美观的快速连接方式。明牛腿连接的承载力较大,节点的刚性较强,同时还具备安装快速简便的优势。其中明牛腿的连接方式也分为刚接和铰接两种。明牛腿在连接中相比其他连接方式占用空间较大。所以,主要应用在一切对于美观要求不高的建筑中。第二,暗牛腿连接主要针对于及要求承载力又要求美观的住宅。将柱子的牛腿做成不影响美观和不占用空间的暗牛腿进行连接使用。这种暗牛腿的制作和应用由于改变了牛腿形态,对牛腿的承载力也会产生一定影响。所以这种节点连接方式也存在一定局限性。第三,型钢暗牛腿连接通过用混凝土包裹牛腿使用,从外观形态上保持了美观,而承载力也不会受到很大影响。
2.1.2钢吊架式连接
钢吊架式连接方式的优势是用钢量相比其他连接方式来说较少,柱子结构模板制作简便也是一大优点。同时,钢吊架式连接还能够有效组织偏心荷载引起的梁体扭曲现象。而该节点连接方式的缺点则是构件较多承受能力相对其他较弱。构件多的问题也会影响到连接点的安装精度和施工质量。
2.1.3焊接连接
焊接连接的方式是较为直接的一种连接方式。它的优势在于能够避免传统湿连接灌浆造成的工程成本浪费。焊接连接的最大缺点在于抗震性能较差。由于缺乏塑性铰设置容易在地震发生时出现脆性破坏,最终影响整体施工质量。该连接方式的主要优点还有施工简便节省工期。
2.1.4螺栓连接
螺栓连接的节点连接方式最大的优势在于施工简便快捷。最大的缺点在于对于构件的制作精度要求相对较高,不能出现偏差、受污染和破损的情况。若出现构件损坏情况维修成本和施工过程较为复杂。
2.2湿连接
湿连接的方式主要依靠现浇混凝土的方式将装配式混凝土构件与现浇构件连接起来而实现节点的连接。比如;预制混凝土梁上面放置预制楼板,在梁体和楼板表面以及梁柱节点核心部位放置钢筋,最后进行现浇灌注混凝土。这样就能够极大地降低模版工作量使钢筋形成叠加的承载力。还有在梁和柱都为预制构件的情况下,应在预制梁和预制柱的表面以及梁柱节点核心部位浇筑混凝土。在设置钢筋部位时应选择金属套筒放在上下柱内进行灌浆连接。
结束语
为了达到节能减排目的,预制装配式混凝土结构成为现阶段建筑工作发展的现代化建筑方式。通过工厂化和集约化的方式预制大部分建筑构件和设备,通过运输达到现场装配集成的目的,这样的现代化建筑方式很大程度上削弱了建筑工业高能耗的瓶颈。装配式混凝土结构也是现代化建筑工业预制集成中的一部分。装配式混凝土结构能够实现工期短、质量高和低能耗的施工效果,同时还兼备对环境污染小的优点。但在装配式混凝土结构生产应用发展的过程中,梁柱节点连接问题成为影响装配式混凝土结构防震性能的最直接影响任务。
参考文献
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作者简介
徐华锋,370830198104173531。王文朋, 370783198706091776。
论文作者:徐华锋,王文朋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/13
标签:梁柱论文; 节点论文; 方式论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 构件论文; 螺栓论文; 《防护工程》2018年第7期论文;