2017装配式梁柱节点优化设计及抗震性能

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1、预制装配式梁柱节点优化设计及抗震性能摘要：预制装配式结构是我国所推崇的结构形式，而节点问题特别是梁柱节 点问题的研究是推动此类结构发展和应用的关键问题。本文介绍了预制装配式梁 柱节点分类及国内外研究状况，并且叙述介绍了三种预制装配式梁柱节点优化设 计方法，分别是ECC材料优化预制装配式梁柱节点，在梁柱节点布置扇形铅黏 弹性阻尼器，和后张无粘结混合装配式框架节点形式。三种方法均能有效提高构 件的抗震性能。关键词：预制装配式结构梁柱节点ECC扇形铅黏弹性阻尼器后张无粘结混 合装配式结构Optimization Design and Seismic Behaviors of Precast Fram

2、eBeam-column JointMajor: Architectural and Civil Engineering Name: Mai YixinAbstract: The behavior of connection joint especially the beam-column joint is the key to the development and application of precast concrete frame, which is encouraged in China. This paper introduces the classification of v

3、arious connections of precast beam-column joints, and the situation of domestic and foreign research. It is shown that the use of ECC in the connection zone, the analysis of prefabricated concrete beam column joint with sector lead viscoelastic damper, and a new type of unboned post-tensioned hybrid

4、 precast concrete frame joint. All three of them are effective strengthening methods to improve seismic performance.Key words: Prefabricated structure, Beam-column joint, ECC, Sector lead viscoelastic damper, Unboned post-tensioned hybrid prefabricated structure一、装配式梁柱节点中共中央国务院提出，至2020年，装配式建筑占新建建筑的比

5、例20%以上， 到2025年装配式建筑占新建建筑的比例50%以上。装配式结构是符合我国国情 并具有广阔应用前景的热门结构形式。1.1装配式结构的优缺点随着我国建筑行业的迅速发展和“四节一环保”的绿色建筑发展的要求，装 配式混凝土作为一种构建安全、耐用、可靠、优质、高性价比的结构体系，已被 广泛接受。预制装配式混凝土结构相比现浇混凝土结构有以下优点：（1）由于预制混凝土可塑性较强，工厂生产的预制构件可根据细节部分进 行处理和定制。（2）预制混凝土构件由工厂统一规格制作，每一个生产步骤、质量有保障。 有效减少了不必要的损耗和误差，并且能够通过严格的质量筛选。减 少整体成本投入，有较明显的经济效益。

6、（3）由工厂加工完成构件，在施工现场只需较少施工机械和工人进行组合 安装，较小了施工范围，在保证安全的同时缩短施工周期。（4）环保节能减排，能够在施工期间减少噪声污染，缩短对周围环境交通 等的影响时间。除了以上的优点，装配式混凝土符合可持续发展，能够实现人、经济效益与 自然环境和谐共存的“三赢”局面。若将装配式混凝土结构使用在高烈度地震区，其整体性能和稳定性相比现浇 混凝土结构较差，并且缺乏相关可靠的设计规范，导致受到较大限制。例如北美 洲（墨西哥、美国和加拿大），仍然缺乏主要适用于预制混凝土框架结构的抗震 梁柱节点的设计规范1。在促进现浇混凝土结构延性方向上的巨大提升，是在地 震区采用预制混

7、凝土结构的另一个阻碍。1999年，一系列的设计和构造要求由 美国混凝土学会ITG（Innovation Task Group）出版，为装配式混凝土和现浇系 统之间建立能量耗散和延性等价性提供了一个标准方法。传统混凝土结构由于混凝土现浇，节点区受力钢筋连续布置，保证了结构良 好的整体性。而装配式结构的节点是结构的薄弱部位，如何保证节点区域具有良 好的抗震性能并使其在地震中不先于其他构件破坏，对整体结构的安全具有重要 的意义。1.2装配式梁柱节点的分类过去，一些装配式混凝土框架结构由于节点设计的缺陷，抗震性能不佳4。 为了在装配式框架结构上重获信心，必须要解决预制构件节点连接方法的问题。目前常见的

8、预制装配式结构的连接形式包括美国、新西兰和中国提出的各种 连接形式：（1）美国提出的连接方式分类根据1997年的美国统一建筑规范（UBV97），框架连接方式被分类两类， 一类是整体连接（monilithic connection）和强连接（strong connection）。整体连接是将预制构件与预制构件、或预制构件与现浇构件的连接节点用现浇混凝土灌 注。强连接分为柱面连接、柱-柱连接、锚接和拼接等，使构件的连接部位在地 震作用下指定的非线性区域出现弹塑性变形时，仍能保持弹性。而在美国 NEHRP （National Earthquake Hazards Reduction Program）

9、2000 年 规范，预制混凝土框架连接可以分为等效现浇连接和装配式连接。（2）新西兰提出的连接方式分类新西兰框架节点连接可以分为两类湿连接和两类干连接网。湿连接包括现浇 混凝土柱与预制混凝土梁连接和预制连续梁穿过现浇或预制柱，干连接包括预制 T型和双十字型构件（焊接或机械套筒连接）和预制预应力混您图对预制U型薄 壁梁施加先张预应力。（3）中国提出的连接方式分类中国常用的连接方式有后浇筑混凝土、机械套筒连接、焊接、螺栓连接、T 形钢、角钢连接等。梁柱连接形式如表1所示。表1梁柱连接形式干连接湿连接牛腿连接，榫式连接，钢板连接普通现浇连接，底模现浇连接梁柱连螺栓连接，焊接连接，企口连接浆锚连接，预

10、应力技术的整浇连接接钢吊架式连接，机械套筒连接普通后浇整体式连接，灌浆拼装等各国预制装配式结构的连接方式的分类各不相同，从施工方法入手，可以分 为9：湿连接形式和干连接形式。湿连接形式是将连接的部位预先伸出的钢筋或 螺栓焊接、搭接或者机械连接，并通过现场浇筑混凝土或其他灌缝浆料将其锚固。 干连接形式是将连接部位预先植入的钢板或钢部件采用螺栓连接或焊接。（b）（a）j prtcisf concretein mm图1湿连接的两种形式湿连接中的两种方式，当梁为预制梁，预制楼板放在预制梁上，在节点核心 区域及柱内布置钢筋（如图1（a）时，减少了现场模板的工作量，但在节点核心 部分的锚接施工较困难；当梁

11、、柱、板都是预制（如图（b）时，上下柱内纵筋 通过套筒等灌浆方式连接在一起时，现场浇筑工作量少，但也无法避免梁底纵筋 锚固和节点和新区混凝土浇捣的问题。干连接中，T形钢、角钢焊接避免了湿连接等方式的灌浆和养护环节，但焊 接缝在反复地震荷载作用下容易发生脆性破坏；螺栓连接有着安装快速的有点， 但制作精度要求较高，其更换或维修的施工操作较复杂。（a）角钢焊接（b）螺栓连接图2千连接的两种方式二、装配式梁柱节点研究现状2.1 国内装配式梁柱节点研究现状我国关于预制装配式结构的研究起步较国外晚，但发展迅速。于长海，吕志涛，冯健三人进行了两根外伸梁（整体和企口连接）、两根 简支梁（整体和企口连接）的对比