裝配式建筑抗震節(jié)點(diǎn)研究概況

李靜 韓金朋 黃孝義 李欣 陳健偉 賈寧

【摘 要】 建筑工業(yè)化的逐漸推進(jìn)使得傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑逐漸暴露出了它的不足，而一直以來(lái)，制約著預(yù)制裝配式建筑發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題都是裝配式建筑的抗震性能。隨著裝配式建筑近年來(lái)的不斷增多，其研究也在不斷深入。本文將目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的預(yù)制裝配式建筑節(jié)點(diǎn)的抗震做法進(jìn)行了概括總結(jié)，探討了不同的預(yù)制拼裝節(jié)點(diǎn)相較傳統(tǒng)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，以期為綠色建筑的抗震性能發(fā)展提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】 建筑工業(yè)化 裝配式建筑 綠色建筑

1 引言

隨著科技的進(jìn)步和城市的發(fā)展，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的綠色理念[1]，未來(lái)我國(guó)對(duì)于建筑產(chǎn)品的需求將朝著工業(yè)化，高質(zhì)量，低污染的方向發(fā)展。積極推廣綠色建筑與建材，大力發(fā)展裝配式建筑，提高建筑工程標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量。開(kāi)發(fā)更加適合地下管廊的拼裝結(jié)構(gòu)及防水工藝迫在眉睫，打造智慧城市，改善人居環(huán)境要求刻不容緩，因此，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)便成為了人們踐行綠色理念的首選，而預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問(wèn)題是抗震問(wèn)題[2]。越來(lái)越多的學(xué)者意識(shí)到了這一問(wèn)題，目前針對(duì)預(yù)制裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)抗震研究主要分為含減震元件的節(jié)點(diǎn)研究、預(yù)制裝配式焊接節(jié)點(diǎn)研究、預(yù)制預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)研究和后澆裝配式節(jié)點(diǎn)研究幾個(gè)方面[3]。

2 含減震元件的節(jié)點(diǎn)

吳從曉曾嘗試在預(yù)制裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)上安裝減震元件扇形阻尼器，并將此節(jié)點(diǎn)與普通的節(jié)點(diǎn)相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用了減震元件的新型預(yù)制裝配節(jié)點(diǎn)具有更高的初始剛度，初始剛度的提升幅度接近三成，且節(jié)點(diǎn)滯回曲線表現(xiàn)優(yōu)越，相對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)而言，耗能更低。因此，在裝配式建筑中采用減震元件是值得推廣的。

3 預(yù)制裝配式焊接節(jié)點(diǎn)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析[4-8]，對(duì)于裝配式建筑來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)的可靠性是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體性破壞的重要原因，通過(guò)焊接使頂板、側(cè)板和底板相互連接成為整體，這樣就使得節(jié)點(diǎn)的抗震性能增加，Ersoy在對(duì)焊接的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊接的節(jié)點(diǎn)接頭表現(xiàn)令人滿意，因此，預(yù)制裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)采用焊接的方式連接也是可行的。

4 預(yù)制預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)研究

國(guó)外學(xué)者Kaya認(rèn)為采用后張法的預(yù)制預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)中，預(yù)應(yīng)力筋的直徑和節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度、耗能之間存在著正相關(guān)的關(guān)系，耗能方面相較于現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)而言，仍較低。Nishiyama曾對(duì)預(yù)制預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，他發(fā)現(xiàn)預(yù)制預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)剛度、強(qiáng)度都有小幅度降低，但節(jié)點(diǎn)的殘余變形較小，且地震對(duì)于節(jié)點(diǎn)的破壞較小，并具有較強(qiáng)的震后恢復(fù)能力。

5 后澆裝配式節(jié)點(diǎn)

同濟(jì)大學(xué)在經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)后澆裝配式節(jié)點(diǎn)在抗震性能上與現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)相近，近幾年國(guó)內(nèi)外學(xué)者[9，10]對(duì)于后澆裝配式節(jié)點(diǎn)的研究主要集中在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方面和混凝土材料的改良，多采用添加一些添加劑的方式來(lái)提高混凝土的抗震性能，在經(jīng)過(guò)多次改良后的后澆節(jié)點(diǎn)的抗震性能已經(jīng)逐漸超過(guò)了現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

與上世紀(jì)八九十年代相比，如今的預(yù)制裝配式建筑技術(shù)有了很大的提高，不論是建筑質(zhì)量、承載性還是整體性、延性等都與現(xiàn)澆建筑相差無(wú)幾，防水保溫隔熱隔聲問(wèn)題也在不斷完善。隨著綠色理念的逐漸深化，我國(guó)建筑行業(yè)對(duì)于綠色建筑的呼聲越來(lái)越高，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了相關(guān)的指導(dǎo)意見(jiàn)，綠色材料得到越來(lái)越多的應(yīng)用，綠色建筑所占的比例也在逐年增加。預(yù)制裝配式建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑而言，更加節(jié)能環(huán)保，綠色高效，加上國(guó)家政策的大力支持，未來(lái)預(yù)制裝配式建筑一定是社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)。隨著預(yù)制裝配式建筑的不斷發(fā)展，過(guò)去制約著預(yù)制裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)抗震問(wèn)題正逐漸得到解決，相信不久節(jié)點(diǎn)抗震問(wèn)題就不再會(huì)是制約裝配式建筑發(fā)展的阻礙。未來(lái)預(yù)制裝配式建筑在發(fā)展過(guò)程中可能還會(huì)出現(xiàn)難題，但它的優(yōu)越性是不可忽視的，我們會(huì)不斷解決出現(xiàn)的問(wèn)題，裝配式建筑也會(huì)應(yīng)用得更廣。我國(guó)正大力發(fā)展裝配式建筑，相信我們會(huì)在滿足綠色環(huán)保要求的同時(shí)，使預(yù)制裝配式建筑在性能上也接近甚至超過(guò)現(xiàn)澆建筑，進(jìn)而更好地踐行綠色建筑理念，建造環(huán)境美好家園！

【參考文獻(xiàn)】

[1] 孫建，邱洪興，蔣洪波.螺栓連接裝配式一字形鋼筋混凝土剪力墻承載力分析[J/OL].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2019（08）：23-30[2019-07-29].https：//doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0072.

[2] 李哲明，吳從曉，黃青青，吳從永.裝配式混凝土金屬消能減震連接體系抗震性能分析研究[J].地震工程學(xué)報(bào)，2019，41（03）：679-687.

[3] 顏磊. 裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工及抗震性能研究[D].青島理工大學(xué)，2018.

[4] 農(nóng)寶世. 住宅產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)與技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[5] 范力. 裝配式預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2007.

[6] 劉海濤. 預(yù)壓裝配式框架節(jié)點(diǎn)受力性能試驗(yàn)研究及三維有限元分析[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2004.

[7] 黃慎江. 二層二跨預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架抗震性能試驗(yàn)與理論研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[8] 康婷，許高媧，歐進(jìn)萍.承載-耗能鉸節(jié)點(diǎn)裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)抗震彈塑性分析[J].地震工程與工程振動(dòng)，2018，38（06）：43-51.

[9] 謝思昱，鄭七振，龍莉波，陳剛.以UHPC材料連接的裝配式框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J].建筑施工，2016，38（12）：1718-1721.

[10] 董勝，陳盈.后澆高韌性水泥基復(fù)合材料預(yù)制混凝土節(jié)點(diǎn)有限元分析[J].施工技術(shù)，2017，46（03）：55-60.