（遼寧工業(yè)大學土木建筑工程學院，遼寧 錦州 121001）

［摘要］總結了國內(nèi)外預制裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點的主要連接形式，并指出預制裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點連接按施工方法主要分干式連接和濕式連接兩種。最后研究了梁柱節(jié)點對裝配式混凝土結構的重要性，并對預制裝配式混凝土結構的發(fā)展提出了期望。

［關鍵詞］裝配式結構；節(jié)點連接；發(fā)展

2015年末，全國住房城鄉(xiāng)建設工作會議在北京召開。會議確定了2016年住建部八大重點工作，在八大重點工作中，“推動裝配式建筑取得突破性進展”被列為單獨一條。同時，住房城鄉(xiāng)建設部陳部長提出：2016年，要推動裝配式建筑取得突破性進展。

20世紀70年代預制裝配式建筑在我國曾廣泛出現(xiàn)過，但當時由于我國經(jīng)濟發(fā)展水平低、建造技術不足和社會生產(chǎn)力落后，所建的房屋不僅整體抗震性差而且在房屋防水、保溫和隔熱等方面也存在嚴重問題。特別是抗震性能差，這嚴重制約著裝配式建筑在我國的發(fā)展。

1 預制裝配式混凝土結構

預制裝配式混凝土結構，是相對于現(xiàn)澆混凝土結構來說的。簡單的說預制裝配式結構就是，在工廠預制好梁、板、柱、墻等混凝土構件，然后運至施工現(xiàn)場進行拼裝或部分關鍵節(jié)點現(xiàn)澆，最終建造好一棟建筑物。

1.1 預制裝配式混凝土結構的國內(nèi)外發(fā)展

預制裝配式混凝土結構在國外發(fā)展較早，1891年巴黎的一家公司就在比亞里茨的俱樂部建筑中使用了預制混凝土梁?！岸?zhàn)”后歐洲城市普遍遭受了重創(chuàng)，各國政府急于快速完成城市的重建，在此背景下預制裝配式混凝土結構在歐洲大地快速興起。同歐洲各國一樣，美國政府也相當看好預制裝配式結構。在1991年預制/預應力混凝土協(xié)會年會上，Ben C.Gerwck把預制混凝土結構視為美國乃至全球建筑業(yè)發(fā)展的新契機。美國由上世紀30年代開始研究裝配式混凝土結構，現(xiàn)在裝配式混凝土結構在美國多個領域得到廣泛應用。在亞洲，預制裝配式混凝土結構的研究與應用上做得最好的是日本。日本在“二戰(zhàn)”后積極探索低成本、高效率的建筑房屋，裝配式建筑應運而生。經(jīng)過多年發(fā)展日本的裝配式混凝土結構研究已經(jīng)處于世界領先水平，并且日本建造的裝配式建筑也久經(jīng)地震的考驗。目前，日本不但有一流的建造技術，而且還有完備的建筑標準和規(guī)范體系。

預制裝配式混凝土結構在我國的發(fā)展并不順利。建國初期，我國借鑒前蘇聯(lián)的經(jīng)驗開始探討自己的裝配式建造技術。從1970年后開始使用預制圓孔板、大型屋面板等預制構件建造裝配式大板住宅體系。但是，預制裝配式混凝土結構由于整體、抗震和保溫隔熱等性能較差，自九十年代開始被逐漸取代。近幾年我國又逐步開始了對預制裝配式混凝土結構的研究，雖然取得了不少成果，但與發(fā)達國家相比仍有不小的差距。

1.2 預制裝配式混凝土結構的優(yōu)點

從國內(nèi)外預制裝配式混凝土結構技術的發(fā)展來看，相比現(xiàn)澆結構，預制裝配式結構無需在現(xiàn)場支摸澆筑，只需現(xiàn)場安裝即可。這樣即節(jié)省了大量模板資源和施工費用，也縮減了施的場地面積。除此之外，現(xiàn)場安裝還減少了由支模、澆筑混凝土等施工帶來的噪音和環(huán)境污染。所有構件在工廠預制可最大限度地保證構件的質(zhì)量和建筑安全。

2 預制裝配式混凝土結構梁柱節(jié)點連接

預制裝配式混凝土結構的梁柱節(jié)點在設計時一般要符合受力合理、整體性好、施工簡單、美觀等基本要求。因為規(guī)范的不同，連接方式的分類呈現(xiàn)多樣化，但從施工工藝上看，大都分為干式連接和濕式連接兩種。

2.1 干式連接

干式連接，顧名思義就是在施工現(xiàn)場無需澆筑混凝土，全部構件和連接件都由工廠預制，通常在構件內(nèi)設置預埋件，通過螺栓或焊接等方式實現(xiàn)連接。大多數(shù)科研工作者認為采用理想干式連接的裝配式建筑在性能上有望超過現(xiàn)澆整體式建筑。

目前，主要的干連接方式有企口連接、牛腿連接、榫結、螺栓連接、焊接等。其中，牛腿連接常用于工業(yè)廠房中，這種連接承載力大、受力可靠、節(jié)點剛性好、施工方便，但是在住宅建筑中為了美觀常選用暗牛腿連接。焊接是施工最為方便的連接方式，但在連接時要注意塑性鉸的設置，為了避免焊接的殘余應變還要合理安排構件的焊接順序。螺栓連接是干連接中最為可靠的連接方式，不過這種連接工藝過于復雜和精確，給構件施工和運輸帶來很大麻煩[1]。到目前為止，干式連接在我國應用較少技術也尚不成熟。

2.1.1 干式連接在國外的發(fā)展情況

在各方面的努力下，發(fā)達國家現(xiàn)代預制業(yè)經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展，在安全、技術及質(zhì)量上已成為一個成熟的工業(yè)。Y.C.Loo和B.Z.Yao[2]曾經(jīng)對兩種干式節(jié)點進行了靜力荷載和單向重復荷載作用下的強度和延性試驗研究，結果表明與現(xiàn)澆節(jié)點相比較，這兩種預制構件的連接節(jié)點的抗彎強度都高于現(xiàn)澆節(jié)點，而且其延性和耗能能力一般都比現(xiàn)澆節(jié)點好。James F[3]等對螺栓連接的預制節(jié)點的動力性能進行了研究。Haluk Sucuoglu[4]通過試驗再次肯定，“強柱弱梁”的設計思路有利于增強預制裝配式結構的抗震性能，而“強柱弱梁”設計的關鍵還在于梁柱節(jié)點的高強度。

可以說，國外對干式連接的研究與應用已非常成熟，在設計、研發(fā)與施工等方面也形成一整套完備體系。性能優(yōu)良的干式連接將預制裝配式建筑的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。干式連接已成為國外預制裝配式建筑的首選連接方式。

2.1.2 干式連接在國內(nèi)的發(fā)展情況

目前，干式連接在我國的發(fā)展仍處在實驗室階段，還沒有得到大范圍的推廣應用。盡管我國科研人員開發(fā)出了多種節(jié)點形式，但是我國對這些節(jié)點的研究主要集中在自身性能上，很少有人將節(jié)點與框架結構結合起來做研究，使框架結構的優(yōu)勢和節(jié)點自身的優(yōu)點無法充分發(fā)揮，這制約著干式連接在我國的應用。

雖然我國在干式連接的研究上與外國相比還處在落后的局面，不過我們從未停止追趕的腳步。1994年，東南大學于長海，呂志濤，馮健[5]三人對兩根外伸梁（整體和企口連接）、兩根簡支梁（整體和企口連接）的性能進行了對比。結果表明，企口連接梁局部剛度、撓度、轉(zhuǎn)角的變化對構件的整體變形影響不大。2006年，黃祥海[1]等研究了多個干式連接的不足并提出了幾種新型連接方式。2011年，朱筱俊[6]等還利用拉壓桿模型和剪力摩擦理論對剛性斜企口梁的受力性能進行了研究。2015年，劉菲菲、張紀剛、于德湖[7]根據(jù)“強柱弱梁、強節(jié)點弱構件”的基本原則提出了新型節(jié)點形式，將連接點設在了梁跨中位置把梁柱節(jié)點變?yōu)榱肆毫汗?jié)點。2016年，高向玲、徐龍標[8]測試了現(xiàn)澆節(jié)點、螺栓連接節(jié)點、套筒連接節(jié)點在低周反復荷載作用下的力學性能，結果表明：螺栓連接節(jié)點具有更加飽滿的滯回曲線，極限承載力和耗能能力更好。同年，劉學春、林娜[9]等，提出梁柱螺栓節(jié)點的剛度對裝配式斜支撐框架結構受力的影響很小，對其工程設計沒有影響。張延年、郭曉磊[10]等提出裝配式混凝土階梯鋼板式梁柱節(jié)點，經(jīng)實驗研究該新型節(jié)點具有良好的抗震性能。

2.2 濕式連接

濕式連接，就是建筑的主要構件在工廠預制，現(xiàn)場通過澆筑節(jié)點實現(xiàn)建筑整體連接，是我國目前預制裝配式結構中應用最多的連接方式。雖然，目前在我國濕連接比干連接性能更為可靠，但是濕連接并沒有走出整體現(xiàn)澆結構的影子，實質(zhì)上仍是整體現(xiàn)澆結構的延續(xù)，并不能作為裝配式混凝土結構未來發(fā)展的方向。經(jīng)過多年的研究，主要的濕式連接方式有整澆式節(jié)點、現(xiàn)澆柱預制梁節(jié)點、漿錨式節(jié)點和疊合節(jié)點等。

漿錨式節(jié)點是目前國內(nèi)比較常見的，我國對其研究進行的也比較早。早在1986年，研究人員就對漿錨技術做了一系列實驗，并探討了錨固和錨固用砂漿的性能。漿錨技術在1970年被美國結構工程師Yee博士研發(fā)出來，后來傳至日本，多年來美國和日本技術人員不斷對其改進，逐步完善至今。對于疊合節(jié)點，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)它的延性及地震作用下的剛度退化要略好于整澆節(jié)點。

近年來，濕式連接在我國多有應用，一座座運用濕式連接技術建造的裝配式建筑拔地而起，國內(nèi)的宇輝集團和萬科集團更是在國外技術的基礎上改進了此技術。雖然濕式連接仍然依托現(xiàn)場澆筑并且無法完全解決現(xiàn)場施工帶來的問題，但是在干式連接技術尚不成熟的今天，濕式連接技術仍然是國家大力推廣整體裝配式建筑不可或缺的關鍵法寶。

2.3 梁柱節(jié)點連接的重要性

在預制裝配式框架結構中梁柱節(jié)點性能的好壞關系著建筑整體性能的好壞。從預制裝配式建筑本身的特點而言，預制構件自身質(zhì)量有絕對的可靠，而將這些構件組合成建筑物依靠的是節(jié)點，所以節(jié)點性能關乎著建筑的整體性能。從梁柱節(jié)點的受力特性來看，梁柱節(jié)點不僅受力、傳力機理復雜，而且節(jié)點極易發(fā)生非延性破壞。故梁柱節(jié)點既是建筑承載受力的關鍵部位，也是建筑最薄弱的一環(huán)，一旦破壞將引起嚴重的后果。

在節(jié)點的諸多性能中，節(jié)點抗震性能是最為關鍵的。由干連接構成的梁柱節(jié)點多是剛性節(jié)點，節(jié)點的延性主要靠充分發(fā)揮節(jié)點鋼材的延性來實現(xiàn)。由此可見，在設計此類節(jié)點時合理地設置塑性鉸是非常重要的。在濕式連接中，可以通過改變梁的上、下部鋼筋的數(shù)量來改變梁的抗彎剛度，即形成X型交叉筋，構成塑性鉸，同時斜筋也可增強了梁的抗剪能力[1]。

3 預制裝配式混凝土結構的期望

目前，國外發(fā)達國家預制裝配式混凝土結構的預制率相對較高，美國能達到35%、俄羅斯為50%、歐洲在35%―40%之間，而我國還處在較低的水平。究其原因，主要是因為我國對預制裝配式混凝土結構的研究不足，致使尚無完整規(guī)范來指導設計與施工。其次，相比現(xiàn)澆整體式結構目前的預制裝配式結構的造價還是比較高的，高造價也阻礙了預制裝配結構的發(fā)展。今后，我國應該繼續(xù)加強對新型節(jié)點的研究，并重點研究裝配式混凝土結構的整體抗震性。還要加強與國外的學術交流，借鑒國外的先進理念。為了方便施工和降低成本更要努力實現(xiàn)裝配式建筑的模數(shù)化、標準化。

目前，預制裝配式混凝土結構已在全世界廣泛應用。在世界潮流的涌動下，我國更應該抓住契機，進一步加強對裝配式混凝土結構的科研力量，緊跟世界發(fā)展的腳步，爭取盡快實現(xiàn)我國預制裝配式建筑的規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化。□

參考文獻：

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