装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能分析

装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能分析

黄曦

广西壮族自治区建筑科学研究设计院 广西南宁 530000

摘要：《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）（简称《装配式规程》）把装配式混凝土结构定义为：由预制混凝土构件通过可靠的连接装配而成的混凝土结构。装配式混凝土结构的梁、板、柱等结构构件采用工厂生产的方式进行预制，构件质量相比现浇混凝土构件大大提升，装配式混凝土结构技术的关键在于构件之间的连接。对于装配式混凝土框架结构，梁柱节点既承受上柱传来的压力，同时传递分配梁柱端的弯矩，是框架中的主要受力部分，因此，梁柱连接的可靠性，尤其是梁柱节点的抗震性能，是学者们研究的重点内容。数十年来，国内外研究人员设计了大量不同形式的装配式梁柱节点连接构造，进行了试验研究和理论分析，并从不同梁柱节点连接方式出发，形成了不同的装配式混凝土框架结构体系。

关键词：装配式混凝土框架结构；梁柱节点；抗震性能；

引言

梁柱节点是构成框架主体结构的关键性部位，不但构造形式相对复杂，而且中间柱钢筋接头多、分布密集、工序紧凑、施工空间狭窄受限，在工程实际中操作非常不便，给建筑的工程质量带来许多影响。在国家提高了建筑抗震性能要求后，设计、施工过程中需要更加重视梁柱节点核心区强度、延性设计以及施工质量控制。

1框架结构的基本概念

框架结构是由梁和柱共同组成的框架来承受房屋全部荷载的结构。框架结构体系是利用梁柱组成的纵横两个方向的框架形成的结构体系。它同时承受竖向荷载和水平荷载。其主要优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理比较方便。主要缺点是横向刚度小，当层数较多时，会产生过大的侧移，易引起非结构性构件（如隔墙，装饰等）破坏进而影响使用。在采用框架结构的建筑中，结构的主要承重构件为结构框架，建筑墙体不作为结构承重墙体，因此，建筑墙体的功能和平面布置可以更具灵活性，功能上可分为外围护墙、内隔墙或其他墙体等。再者，由于建筑墙体不具备竖向承重功能，墙体材料的选用更加灵活丰富，可采用轻质或建筑性能更加合理的墙体材料，也更有利于装修和使用。

随着装配式建筑在全国范围内的推广，采用柱梁框架结构体系的装配式建筑也越来越多，主要类型有装配整体式框架结构、装配整体式框架—现浇剪力墙结构、装配整体式框架—现浇核心筒结构等。

2装配式建筑框架结构梁柱节点设计施工中存在的问题

2.1混凝土结构设计中存在的问题

在柱梁框架结构体系的装配式建筑中，往往采用构件预制，节点后浇的形式，梁柱节点本身作为梁的支撑体系，应属柱的一部分，其混凝土强度等级本应等同于柱，在工程实践中，多层建筑框架结构设计时，一般可采取梁柱同等的结构设计，但在《高层建筑混凝土技术规程》（JGJ3-2010）中，并未对高层框架结构的梁柱节点混凝土强度等级做出明确要求。在实际工程中，竖向构件混凝土设计强度高于梁板混凝土设计强度的情况十分常见，由于建筑的自压力自上而下逐渐增大，建筑上部控制柱端轴压与建筑下部所承受的轴压差距明显过大，因此在二者设计强度方面应留出明显差距，以平衡不同区段所面临的实际压力，在混凝土浇筑施工中常常会面对这个问题。一般情况下，框架结构设计当中常常采用“强柱弱梁”的设计理念，在梁柱混凝土强度相差10MPa及以上时，梁柱节点区按高等级施工，但梁端混凝土受抗弯承载力、混凝土收缩应力、温度应力等条件制约，不适合应用强度等级过高的混凝土，而且，现阶段的施工工艺，对于不同混凝土强度的构件交界处的裂缝控制，仍存在不足。因此，装配式建筑后浇节点处的混凝土强度控制，是影响装配式建筑节点抗震性能的重要因素之一。

2.2节点钢筋布置中存在的问题

在装配式建筑的实施过程中，节点后浇连接部位钢筋干涉的问题一直是装配式设计和施工的难点，然而节点部位是提供结构整体刚度、抗震性能的重点部位，节点部位的连接和构造如果无法满足整体抗震和承载力的需求，则会造成严重的安全隐患。

装配式结构设计阶段中，构件拆分设计时，往往对竖向、水平构件进行独立设计，再进行拼接设计。现阶段的装配式构件设计，对节点处钢筋碰撞干涉避让仍然缺乏主动性，结构设计人员缺乏装配式设计经验，仍然遵循传统现浇结构设计的方式，习惯性地弱化构件连接设计，采用构件设计图纸与引用标准图集相结合的表达方式，忽略拼装时节点钢筋碰撞干涉检查，设计图纸缺乏对节点细部做法的表达，把问题抛给施工阶段现场参照图集处理，从而造成节点处钢筋无法避让，构件难以安装，甚至钢筋锚固不足等问题。在装配式施工过程中，后浇梁柱节点的钢筋绑扎作业质量控制是工程管理中的重要环节，也是影响节点抗震性能的重要因素。钢筋绑扎工序常常由于绑扎工人质量意识淡薄、施工管理重视度不足、缺乏装配式施工安装经验等人为原因导致质量问题，除此之外，工艺工法、装配式吊装等现场条件的限制，以及设计源头的表达不完善等原因，导致梁柱节点核心区的钢筋绑扎作业难以严格按照设计图纸或标准图集的要求完成，出现质量问题。常见的问题主要有以下三方面：①钢筋间距问题。梁柱节点钢筋绑扎实际施工中常面临箍筋缺绑、不足数、不分间距、箍筋堆叠等问题，这种问题常常因为节点后浇区箍筋绑扎与预制梁底钢筋发生干涉冲突，施工人员不得不在后浇节点处做出避让，或对已绑好的节点箍筋进行调整与拆除，甚至对预制梁底筋弯钩进行熔断、调整而导致；②纵筋锚固问题。柱截面变化的后浇节点区域，往往采用相对复杂的复合箍筋，叠合梁后浇层纵筋的绑扎往往面临穿筋操作空间不足，使用导筋、U形开口箍或者熔断弯钩，极易导致节点区锚固长度缩短，不拆除模板就无法解决节点区箍筋问题。③装配式连接件无法安装问题。装配式构件安装，常常会使用连接锚固配件，如锚固板、钢筋套筒等，节点安装过程中，除了要考虑钢筋间距、锚固长度之外，还需考虑这些连接锚固配件的安装空间。节点区属于钢筋密集区域，三个方向钢筋交错重叠，如不理顺钢筋的位置关系及构件安装顺序，易造成连接件无法安装，连接质量和锚固强度达不到设计要求。

结束语

装配式建筑是建设现代化城市，全面推进乡村振兴的重要的发展趋势，我国装配式建筑尚处于发展初期阶段，相关规范和标准体系仍处于逐步完善的过程中，装配式建筑实施各个阶段相关人员技术水平尚未成熟，设计、生产、施工各环节协同性不足，导致实施过程中各类问题层出不穷。框架结构梁柱节点的抗震性能与装配式建筑整体抗震安全息息相关，建设各方应当强化装配式建筑建设意识，提升建设能力，从设计源头出发，注重节点设计，深化节点细部做法，施工各方应当加强工作协同，提高基层人员的技术水平和抗震意识，确保梁柱节点施工质量，从而保证框架整体的抗震安全。随着装配式建筑行业的发展，各种不同的装配式结构体系如雨后春笋一般不断涌出，但传统框架仍然是当前最实用且相对较成熟的结构体系，在城市现代化建设及乡村振兴建设中仍占主要地位，充分研究其抗震性能，合理深化设计，提升施工工艺工法，在保证结构安全的前提下，逐步形成稳定高效的建设方法，有助于节约社会资源，减少建筑能耗和碳排放，降低建筑对环境的不利影响，促进人与自然和谐共生的现代化建设。

参考文献

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