箱式暗钢托座装配式梁柱节点抗震性能试验研究.docxVIP

1?研究背景

装配式建筑是一种依托工业化生产方式的建筑方式，其核心是将各组件在工厂内完成预制，并运送至施工现场进行安装。相较于传统的现浇结构，在施工质量、施工效率和成本效益上具备显著优势。此外，在现场工作量少、使用环保材料、节约资源等方面也表现突出。因此，装配式建筑成为实现建筑工业化的潜力技术之一，并得到了广泛研究和应用。

从施工方法来看，装配式混凝土的连接方式可以分为湿式和干式连接两种。湿式连接包括半整体连接、灌浆套筒等。这种装配式结构的施工流程较为烦琐，梁柱节点处钢筋分布密集；施工完毕后，预制构件之间连接为刚性整体，为后续的地震损伤修复增加了难度。显然，这样的连接破坏了装配式的固有优点，违背了可持续建筑设计的理念。干式连接则采用焊接、螺栓和销钉等对连接区域进行处理，现场无需混凝土浇筑，安装方便快捷，工期短，污染小，因而逐渐成为研究热点，但大多数干式连接节点的拼装均需大量临时支撑的辅助定位，且对施工的精度要求较高，导致施工过程复杂。

本研究提出一种箱式暗钢托座装配式梁柱节点，如图1所示。预制混凝土梁通过暗钢托座和钢连接件与预制混凝土柱连接。梁柱连接区域预埋了相应的连接件。柱侧连接区域下部设置1个矩形凹槽，槽内伸出高强度螺栓。柱侧连接区域上部预埋螺丝套筒。钢制暗钢托座两端设有螺栓孔，其中一端插入柱侧凹槽后用螺母固定。预制梁端的底部和顶部设置了搭接缺口，缺口内预埋螺丝套筒。

图1?箱式暗钢托座装配式梁柱节点示意

装配施工时，暗钢托座为预制梁的吊装提供临时支撑和定位参照，避免了使用模板或临时支撑的需要。该节点结构简单，可显著提高施工效率，并允许多层构件的同步安装。

在使用阶段，为便于构件地震损伤后的修复与更换，制作了一组装配式节点模型和一个现浇节点对照模型，并对其开展拟静力试验。通过试验中观察到的破坏模式、滞回曲线分析、刚度分析及耗能分析等，对节点抗震性能进行了研究。

2?试验构件设计

2.1?试件概况

为研究干式连接梁柱节点的力学特性，制作了两组梁柱节点模型：一组为本研究提装配式节点，另一组为对比用的现浇节点。两者梁柱的尺寸和截面钢筋相同，柱长均为3?000?mm，梁长为2?000?mm。柱截面为500?mm×500?mm，两组节点的柱顶与柱底均预埋20?mm厚钢板。梁截面为300?mm×500?mm，梁加载端表面预埋20?mm厚钢板，以避免试验中加载装置引起的局部混凝土损伤。

预制柱连接区域设置柱侧预埋件，该预埋件由定位板、上部加长型M24高强螺母、螺母锚固高强丝杆、下部抗剪槽和槽内M24高强丝杆组成。预制梁端部设置梁端预埋件，该预埋件由凸型定位板、上下部加长型M24高强螺母和螺母锚固高强丝杆组成，凸型定位板的上下缺口分别与梁顶连接件和暗钢托座的尺寸吻合。梁顶连接件为内设2块15?mm厚加劲肋的无盖钢箱（300?mm×150?mm×90?mm），暗钢托座为内设2块15?mm厚加劲肋的无底钢箱（300?mm×200?mm×100?mm）。

2.2?试件加工与吊装

试验构件于预制厂加工完成。首先制作钢筋网，安装模板，并将节点的预埋件固定于模板内，随后连接好预埋件、锚筋和钢筋网。最后，浇筑混凝土并标准养护28?d后，将预制梁柱运送至实验室进行连接。

2.3?材性试验

本试验中，所有试件均采用C30普通混凝土，各试件混凝土的抗压强度试验值见表1。

表1?混凝土立方体实测抗压强度MPa

试件中所有钢筋均采用HRB?400，具体尺寸为：柱受力钢筋直径25?mm，梁受力钢筋直径20?mm，梁柱箍筋直径10?mm。此外，梁顶连接件、暗钢托座和预埋件均采用Q345钢材。所涉及各种钢筋、钢材的抗拉强度试验值见表2。用于装配式节点的预埋丝杆、加长型预埋螺母，以及施工现场所需的螺栓均为12.9级高强型，且规格统一为M24。

表2?钢筋、钢材的抗拉强度??MPa

3?试验加载和测量方案

3.1?试验设备

试验采用位移控制的梁端加载模式，试验装置如图2所示。柱垂直安置在地面上的铰支座上，该支座为柱提供垂直方向的支撑，并限制柱底的水平位移，但允许其绕支点旋转。

图2?加载装置示意

同时，柱顶也用铰支座固定，限制柱顶水平位移，但放松竖向自由度。通过预应力筋和液压千斤顶对柱施加轴向荷载。梁的悬挑端与竖向MTS作用器连接，以施加竖向荷载。

3.2?加载制度

试验采用拟静力加载方案，在柱顶施加恒定轴压力1320?kN（轴压比0.28）的条件下，在梁悬挑端施加竖向位移荷载。

试验采用循环加载模式，共设定了20个加载级，每个加载级对应的层间位移角分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.75%、1%、1.25%、1.50%、1.75%、2%、2.25%、2.50%、3%、3.50%、4%、4