装配式结构节点应力分析与抗震性能研究——评《装配式结构节点抗震性能》

陈小兵[广东开放大学（广东理工职业学院）工程技术学院，广东 广州510091]

装配式混凝土建筑结构具有施工速度快、施工工艺简单、环境友好、节省资源的特点，是我国建筑工业化发展的主要方向。影响装配式混凝土结构稳定性的关键环节是梁柱连接处，其直接决定着结构框架的内力分配、弯矩传递及整体性能。目前，我国对装配式结构节点力学性能规律的认识还不足，导致节点实际应用受到限制。为了加强其认识，张延年等人编著了《装配式结构节点抗震性能》一书，该书以物理试验和理论分析为研究方法，从强度、刚度、耗能、抗震、应力、应变等方面，全面系统地对阶梯钢板式节点、钩挂式节点、加强环节点的抗震性能和机理进行了分析，揭示了3类节点抗震承载力、强度退化、刚度退化、耗能行为、力学效应的变化规律。笔者基于该书的学习，总结重点章节如下。

1 阶梯钢板式节点抗震性能及受力机理

在实际工程中，框架中柱阶梯钢板式节点受力具有代表性。该书共制备了5个试件，并对试件施加双向低周往复循环荷载，由试验结果可知：①各试件破坏形式趋同，均呈现梁端弯曲破坏；②其他条件不变，节点承载力分别与混凝土强度和穿心钢板厚度呈正相关；③节点强度在同级荷载下未出现明显退化，只在节点临近破坏时才有显著退化出现；④节点刚度受混凝土强度影响明显，随混凝土强度增加，刚度退化趋缓，而穿心板厚度则对刚度的影响较小；⑤节点核心区穿心钢板的应变均随荷载增加而增大，其横向应变显著大于纵向应变；⑥节点核心区穿心板横向应力、应变远大于纵向应力、应变；⑦外加梁钢筋及混凝土的应力、应变均随外载增加而增大，且混凝土受压区应变明显大于受拉区应变。

2 钩挂式节点抗震性能及受力机理

钩挂式节点是框架结构常见的梁柱连接方式。工程经验表明，钩挂式节点的受力与混凝土强度和钢筋性能直接相关。为掌握它们之间的变化规律，该书设计了5个十字形节点试验模型，柱顶施加恒定荷载，梁端施加水平往复荷载，以模拟地震波作用。试验结果显示：①因节点梁上部配筋不均匀，加载至25 kN时，节点梁根部上侧首先出现裂缝并向梁下部快速扩展，随荷载持续增大，节点梁上下纵筋屈服，梁根部上侧混凝土压碎，但梁端和梁核心区未出现明显破坏；②配筋率相同，混凝土强度越高，试件承载力越大，混凝土强度相同，配筋率越高，试件承载力越大；③节点结构刚度退化与结构的基本形式有关，残余变形较小，方便震后修善；④节点及后浇梁挂钩处钢筋应变较大，能承受较大拉力，但受力较均匀，工作性良好。

3 加强环节点抗震性能及受力机理

框架结构的加强环节点是目前施工中常用的节点类型。为了解节点受力与加强环板形式、尺寸、柱轴压比等的关系，该书使用2种加载方式（柱顶施加恒定荷载、梁端施加往复变荷载），提出了6个试验模型。试验结果表明：①破坏大多在加强环板端部梁翼缘处，且轴压比大的节点破坏较明显；②采用方形加强环、增大加强环尺寸、减小轴压比、节点区加垫板能有效提高节点承载能力、耗能能力和抗震能力；③节点在同级荷载下未出现强度退化，部分试件加载后期出现轻微强度退化，但总体表现出强度增强，直至后期强度退化严重，基本丧失承载能力；④小尺寸圆形加强板、低轴压比、节点区垫板能阻止节点刚度退化；⑤加强环、钢梁翼缘、钢梁腹板、钢管与钢梁交接处等部位易出现应力集中，进入塑性阶段后其应变明显增大。

4 结语

该书对三类常见装配式节点的抗震性能和力学机理进行了详细解析，书中试验方案合理、分析详实、言简意赅，扩展了读者在框结构体节点稳定性分析方面的视野，从理论层面介绍了节点力学行为，让广大读者对建筑抗震有更深的了解，在装配式建筑领域具有一定的指导意义和参考价值，为我国建筑业实现安全发展奠定良好的社会基础，适合建筑从业者参考阅读。