预制装配式混凝土节点连接性能试验研究

摘要：预制装配式混凝土结构因其高效建造、节能环保等优势在现代建筑中得到广泛应用。节点连接作为结构整体性能的关键控制点，其力学行为直接影响结构的承载力与变形能力。本文通过试验研究对多种节点连接方式进行对比分析，探讨连接节点在荷载作用下的受力机制、破坏形式与变形特性，旨在为预制装配式结构的节点设计与工程应用提供技术支撑与理论依据。

关键词：预制装配式；混凝土节点；连接性能

一、预制装配式混凝土节点连接的基本特征

（一）节点连接在结构体系中的作用机理

预制装配式混凝土结构由若干预制构件通过连接节点组装形成，节点连接不仅起到构件之间传力的桥梁作用，更是保障整体结构稳定性的关键环节。在竖向荷载与水平作用共同作用下，节点承担着弯矩、剪力与轴力的协调传递任务，决定了结构刚度分布与变形协调能力。节点连接方式的选择直接影响结构的变形模式与破坏特性，合理设计连接形式能够提升结构的延性与抗震性能。连接节点作为受力集中区，其复杂的受力状态与材料非线性特征使其成为结构弱点，必须通过科学设计与验证手段加以强化。

（二）常见预制节点连接形式及技术路径

常见的预制装配式混凝土节点连接方式包括后浇套筒灌浆连接、钢筋直螺纹连接、U形钢筋连接、湿接缝连接与叠合板连接等多种形式。后浇套筒灌浆连接通过预埋钢筋套筒与后浇砂浆形成刚性结合，适用于竖向构件连接；钢筋直螺纹连接采用机械连接形式确保钢筋端部力的有效传递，具备良好的施工可控性；U形钢筋连接主要用于梁柱节点的抗弯连接，增强构件间的整体性与协同性。湿接缝连接通过现场灌筑实现构件之间混凝土连续性，常用于楼板与墙体节点连接，叠合板连接则通过上下层钢筋锚固与现浇层共同工作提升整体刚度。不同连接方式依据施工工艺、构件布设与荷载特性组合使用，构成复杂的节点体系。

（三）影响节点连接性能的关键参数分析

影响节点连接性能的关键参数包括节点构造形式、钢筋锚固方式、灌浆材料性能、连接缝宽度、构件刚度匹配度与施工质量控制水平。节点构造形式决定力的传递路径与破坏模式，钢筋锚固长度与锚固方式影响连接界面的滑移与开裂程度。灌浆材料的强度、粘结性与膨胀性能直接关系到连接区的变形能力与抗裂能力。连接缝宽度对节点填充材料的密实度与力的传递均匀性产生影响，缝宽控制不当易导致连接强度下降。构件之间刚度差异大时，节点处应力集中显著，容易引发早期破坏。

二、节点连接性能试验研究的实施方法与分析成果

（一）节点连接力学性能试验装置构建与加载流程设计

进行节点连接性能试验需构建符合受力实际的加载装置与边界约束条件，确保加载路径与工程结构受力模式一致。试验台架需具备足够刚度与承载能力，能够模拟节点在剪切、弯曲与轴向共同作用下的受力状态。加载系统通常采用伺服液压加载器，结合位移传感器与荷载传感器实现精确加载控制。加载方式分为单调加载与循环加载，单调加载用于获取节点极限承载力与破坏形态，循环加载用于评估节点的延性与耗能性能。试验过程中设置关键监测点，包括节点开裂区、钢筋应变点与混凝土压碎区，利用应变片、位移计与裂缝观察镜采集试验数据。加载路径应遵循预定速率与加载步骤，按阶段记录节点的变形、开裂、钢筋屈服与破坏过程，获取连接性能演化的全过程信息。

（二）节点破坏形态分类与受力机制分析结果

节点连接的破坏形态在不同连接方式与加载条件下表现出显著差异，常见破坏形式包括钢筋拉断、混凝土压碎、节点滑移与连接界面剥离等。后浇套筒灌浆连接常发生钢筋屈服后拉断，表现出良好的延性破坏特征；U形钢筋连接区在梁端出现塑性铰区，呈现明显的弯曲破坏模式；直螺纹连接节点则由于机械连接集中应力，易发生接口滑移与钢筋脱扣；湿接缝连接中，当界面粘结力不足时会出现开缝与剥离，导致连接强度突降。在受力机制方面，节点连接区域的力传递路径存在非线性过渡带，钢筋锚固、混凝土剪切与界面摩阻共同作用，形成复杂的应力协调体系。节点构造优化与钢筋配置对破坏模式具有主导性影响，合理布设连接构造可延缓裂缝扩展与控制破坏范围。

（三）节点连接刚度、延性与耗能能力对比分析

不同连接方式在节点刚度、延性与耗能能力方面表现各异，试验结果显示，刚性连接方式如后浇套筒灌浆节点与直螺纹连接节点在早期加载阶段展现出较高刚度，承载能力稳定，但延性发展有限，破坏过程较为迅速。柔性连接方式如湿接缝连接节点与U形钢筋连接节点在变形过程中具有更好的延展性，能有效吸收外部能量，表现出优良的耗能性能。节点刚度主要受钢筋锚固长度与混凝土强度影响，延性则与连接区钢筋屈服特性、混凝土裂缝控制能力密切相关。节点耗能能力在循环加载过程中体现最为明显，高耗能节点表现出滞回曲线饱满、能量衰减缓慢等特点，有利于结构在地震荷载下保持完整性。试验对比表明，连接构造的优化与材料性能提升是提高节点综合性能的关键途径。

（四）节点连接性能优化建议与试验数据应用路径

在节点连接性能优化方面，应综合考虑构造细节、钢筋布置、材料选型与施工可行性，提出多维度改进建议。构造上建议采用多级锚固机制与界面加强层设计，增强节点抗滑移能力与应力协调性；钢筋布置方面应提高锚固长度与钢筋交错布设密度，改善节点延性发展空间；材料方面可选用膨胀型高性能灌浆材料与耐腐蚀钢筋，提升界面结合强度与耐久性。针对不同结构类型与使用环境，应制定差异化节点连接构造方案，结合有限元模拟与试验数据建立节点性能数据库，实现性能预测与结构设计一体化。试验数据还可用于校核现行设计规范参数，完善节点连接设计理论模型，构建与实际工程一致性更高的评价体系。通过标准化节点构造与规范化性能指标的推广，推动预制装配式混凝土结构向高可靠、高性能方向发展。

三、结束语

预制装配式混凝土结构的节点连接性能直接关系到结构整体性能与安全水平，节点连接的科学设计与试验研究已成为推动该结构体系广泛应用的关键支撑。通过系统试验研究，不仅掌握了不同连接方式在受力性能、破坏形态与变形能力方面的规律性，也为后续工程应用提供了理论基础与技术路径。构建以试验数据为支撑、以规范要求为指导的节点连接评价体系，是实现结构安全性、耐久性与施工效率协同提升的重要保障。

参考文献

[1]周建中.预制装配式混凝土结构节点连接性能试验研究[J].建筑技术，2023，43（02）：86-90.

[2]刘晓慧.装配式混凝土结构节点连接构造优化与性能分析[J].工程建设，2023，45（05）：101-106.