摘要：随着新建筑技术和材料的不断发展与进步，预制装配式建筑得到了广泛的应用。在许多建筑工业化发达的国家，预制装配式建筑经历了长期的实验和应用，现代化的预制装配式建筑产品已经可以高度集成建筑的各种功能，而且建筑的形式和构件非常精致。我国建设需求量大、建设速度快，很有必要发展预制装配式建筑，本文就预制装配式建筑结构的消能减震进行探讨。
关键词：预制装配式；建筑结构；减震
前言：近些年随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业的发展如火如荼。然而长期以来，我国建筑业始终保持粗放型的发展模式，生产方式仍以传统的现浇模式为主，劳动依赖性强，生产效率低，资源能耗和环境影响较大。因此，在未来建设中应该更加注重建筑的优质性，促进预制装配式建筑发展，不断扩大其实际应用范围，从而提高生产效率，促进绿色施工，降低资源能耗和环境影响。
1 预制装配式建筑概述
预制装配建筑主要由各类预制件组合装配而成，其预制件有工厂事先加工完成。将预制件运送至施工现场后，通过可靠的连接方式将预制件连接拼装在一起。目前我国常见的预制装配结构主要有预制装配钢结构、预制装箱房屋、预制混凝土结构等。其中预制装配钢结构主要利用钢梁、钢柱等作为建筑的承重结构；预制集装箱房屋的基本单元为集装箱，通过预先在工厂进行房屋各模块的生产建造，而后将完成的预制结构模块运送至施工现场进行组装，继而完成建筑内部装修。
2.预制装配式建筑结构抗震分析
预制装配式结构的抗震问题是人们十分关注的地方。在历史的地震灾害中，预制装配式结构都曾遭受过不同程度的破坏[1]。1988年前苏联阿美尼亚地震中装配式混凝土结构遭受了极为严重的破坏。在土耳其1999年8月17日的Adapazari地震（里氏7.4级）和同年11月12日的Duzce地震（里氏7.2级）中，预制装配式建筑都遭到不同程度的失效或损坏，包括结构的整体性倒塌和构件的局部损坏（有柱中部及节点的失效等）。据统计，1999年的Kocaeli地震后，在调查的481栋预制混凝土结构中，有14栋受部分破坏，17栋遭严重破坏。调查还发现，在单层预制装配式结构中，节点采用销栓连接的大部分房屋都已损坏。对1994年Nothridge等地震的震害调查表明：预制混凝土墙结构在震后破坏较轻，而一些大空间的预制混凝土框架结构破坏较严重，主要表现为因各构件间的连接破坏而导致结构整体离散、倒塌。
近些年来，国内学者对预制混凝土框架结构节点的抗震性能也进行了不少研究。2005年，李忠献等通过对2组、每组2个足尺寸节点试件进行了低周反复循环荷载作用下装配整体式钢骨混凝土框架节点抗震性能试验研究。2005年，柳炳康通过两榀预压装配式预应力混凝土框架梁柱组合体在低周反复荷载下的试验，探讨了全预应力配筋截面的滞回性能、耗能能力和变形恢复能力。2006年，程文穰等通过现浇框架和预制混凝土框架的拟静力对比试验研究，发现两者的受力性能是基本相似的，同时也说明了齿槽连接方式有很好的抗震性能。2006年，李振宝等通过6个混合连接装配式混凝土框架内节点试件在低周反复荷载下的加载试验，对其破坏形态、滞回特性、变形恢复能力、位移延性、能量耗散等进行了研究。结果表明，混合连接装配式混凝土框架节点的耗能能力与整体现浇混凝土节点相当，而其延性和变形恢复能力则优于整体现浇混凝土节点，其综合抗震性能优于整体现浇混凝土节点。
国内外不仅对预制混凝土框架结构的节点抗震性能进行了研究，而且对整体抗震性能也进行了不少的研究。1996年，伊利诺斯大学进行了预制混凝土框架结构的振动台试验，研究了2个缩尺6层预制混凝土框架模型在大小震幅下的抗震性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1997年，美国华盛顿大学的John Stanton等进行了混合配筋预制混凝土框架的整体性能试验，结果显示该结构的整体抗震性能比现浇混凝土结构的还要好。1999年，加州大学圣地亚哥分校的Charles Lee Powell结构试验室，进行了一个5层预制混凝土结构体系在强震作用下的抗震性能试验，试件包括5个不同的延性框架体系，其中有4榀纵向框架和1片横向剪力墙。试验发现预制混凝土框架结构具有良好的抗震性能，同时表明在高烈度地震区采用预制混凝土框架、剪力墙结构体系是可行的。在国内，2004年同济大学的预制混凝土框架结构试验研究组进行了3个预制混
凝土框架结构的拟动力试验研究，包括2个单榀框架和1个铺板的三榀框架，梁柱采用了橡胶垫螺栓连接节点，试验表明：此类预制混凝土框架结构具有较好的抗震性能；橡胶垫螺栓连接节点抗震性能良好；而采用焊接的板梁连接节点在试验中破坏严重，是结构的薄弱环节。
为了更好地保护结构自身的完好性，我们还可以在预制装配式混凝土结构的一些合适位置安装消能元件来达到消耗一部分地震能量的目的。据记载，1988年前苏联阿美尼亚地震中装配式混凝土结构遭受了极为严重的破坏，而由Rockwin Corporation设计建造的公司大楼（装配式框架），在Whittier地震期间经受了大约6―10倍于按规范计算的地震作用，却无明显的结构破坏发生。对于这方面的探索，少部分国内外学者进行过有益的研究。20世纪90年代，加拿大在预制装配式结构中采用摩擦耗能的技术就比较领先，并成功应用于Concordia大学的图书馆大楼中。加拿大的A.S.Pall把有限滑移螺栓连接街头应用于装配式混凝土大型墙板结构的竖向连接缝中，并与无竖向接缝的单独墙体（滑移荷载值为零）、强弹性接头墙体（滑移荷载值较大，滑移值很低甚至可忽略）二者作了对比研究。1998年，林宗凡通过在节点区设置摩擦滑移装置来减小结构地震响应，提高了结构的整体抗震性能。2005年，Morgen针对无黏结预应力框架节点耗能较差的特点，提出了在框架节点安装摩擦阻尼器的改进方案。研究表明：这种节点由于附加了摩擦阻尼器，具有很好的耗能能力，同时由于预应力作用又具有很好的复原能力，节点残余变形很小。2007年，翁大根在层间采用粘滞阻尼器对多层装配式框架结构进行了加固，通过试验研究表明该加固可以取得很好的抗震效果。仅有的这些研究毕竟是不够的，我们应该积极投身到预制装配式混凝土结构消能减震的研究队伍中来，不断研究和开发预制混凝土装配式建筑新的消能减震技术，为我国的防震减灾事业推波助澜。
结束语：
综上所述，在预制装配式建筑结构的抗震设计中，我们应充分发挥工厂预制件和现场装配的优势，将新材料、新工艺不断应用到建筑上，使结构与建筑及设备等专业密切配合，充分优化建筑性能与功能。随着低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念的深入人心，预制装配式建筑会在我国有广阔的发展前景。
参考文献：
[1] M.H.Arslan，H.H.Korkmaz，F.G.Gulay.Damage and Failure Pattern of Prefabricated Structures after Major Earthquakes in Turkey and Shortfalls of The Turkish Earthquake Code[J].Engineering Failure Analysis，2006（13）：537-557.
[2] 李忠献，张雪松，丁阳.装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究[J].建筑结构学报，2005，26（4）：32-38.
[3] 范力，吕西林，赵斌.装配式预制混凝土框架结构拟动力试验研究[J].地震工程与工程振动，2007，27（6）：97-105.
[4] Brian G.Morgen，Yahya C.Kurama.Seismic Design of Friction-Damped Precast Concrete Frame Structures[J].2005.
论文作者:唐晓峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
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