装配式建筑结构节点抗震性能试验研究

引言

在绿色低碳与建筑工业化推动下，装配式建筑快速发展。其整体性与延性高度依赖节点质量，地震等动力荷载作用下，节点既是力流核心也是薄弱环节，设计不当易致脆性破坏甚至整体失效。因此，研究节点抗震性能、揭示不同连接形式的受力规律并提出优化策略，对提升抗震安全性和推广在高烈度地震区应用具有重要意义。现有研究虽有进展，但在延性、耗能差异及高周次往复荷载下的疲劳退化方面仍不足，亟需系统试验与数值分析，建立适合我国的节点抗震设计与施工体系。

一、装配式建筑结构节点抗震性能的研究背景与意义

装配式建筑节点抗震性能研究的核心在于明确节点在地震荷载作用下的受力模式及破坏机理。与传统现浇结构不同，装配式结构的构件在工厂预制，现场通过机械连接、灌浆套筒、湿接缝或干式连接等方式组合成整体。节点作为构件间的力学纽带，不仅要承受轴力、剪力和弯矩，还需保证地震作用下的耗能与变形协调性。一方面，节点设计合理与否直接影响结构的延性与韧性；另一方面，节点破坏往往会导致力流中断，引发整体结构性能急剧下降甚至失稳倒塌。由于装配式建筑的推广应用已上升为国家战略，且高烈度地震区建筑安全问题日益突出，针对节点抗震性能开展系统性试验研究，能够为行业提供可量化、可验证的抗震设计参数，提升工程设计的科学性与可靠性。同时，该类研究还可为装配式建筑标准体系建设、抗震设计规范修订及相关新型连接技术的推广应用提供重要的技术支撑，并推动装配式建筑在更广泛区域和更高性能等级上的应用落地。

二、装配式结构节点的类型与构造特点

装配式建筑节点按连接方式可分为湿接缝、干式连接及半干湿结合三大类。湿接缝节点通常通过现场现浇混凝土将预制构件稳固连接，整体性与刚度较优，能够有效保证结构的整体传力性能，并在地震等复杂荷载作用下形成连续受力通道，但施工周期相对较长，且受现场施工条件和质量管理水平影响较大。干式连接节点依靠螺栓、钢板、焊接等机械连接方式，施工速度快、工业化程度高、可拆卸性强，便于后期维护与更换，但在延性与耗能能力上可能不如湿接缝连接稳定，尤其在高烈度地震作用下对局部构造和节点防松、防屈曲设计要求更为严苛。半干湿结合方式则在两者之间取得平衡，例如通过灌浆套筒实现钢筋连接，既能保持较高连接强度与延性，又能减少现场湿作业时间，降低施工复杂度与气候影响。在抗震性能方面，节点构造细节如钢筋锚固长度、接缝灌浆料性能、钢板加劲措施等会显著影响滞回曲线的饱满度与延性表现。例如，采用高强无收缩灌浆料不仅能提升钢筋与套筒的握裹力，还能有效减少长期收缩带来的界面损伤，从而增强节点承载力、耗能能力与变形恢复能力；在钢板连接节点中增加加劲肋，可以有效抑制局部屈曲，提高节点在反复加载下的稳定性与承载保持率。这些构造优化措施在大量试验与工程实践中均表现出显著的抗震效果，对提升装配式结构的整体韧性和延长结构使用寿命具有重要价值，并为高烈度地震区的工程设计提供了可借鉴的技术经验。

三、节点抗震性能试验研究方法与指标分析

装配式结构节点的抗震性能试验多采用低周往复荷载试验，通过模拟地震作用下的反复加载过程，系统评估节点的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及耗能能力等核心指标。试验加载可采用位移控制或荷载控制模式，结合应变计、位移计及高精度数据采集系统，实时记录节点在全加载过程中的受力与变形情况，以确保数据的全面性与精确性。滞回曲线能够反映节点在反复荷载下的力—位移关系，其饱满程度、捏拢效应和退化趋势是评价延性与耗能能力的重要依据；骨架曲线揭示屈服点、峰值承载力与极限变形能力，刚度退化曲线反映刚度衰减速率与承载保持性能。此外，延性系数、等效黏滞阻尼比等参数也是抗震性能评估的重要组成部分。试验结果显示，套筒灌浆连接的湿接缝节点普遍表现出较高的延性与耗能能力，而钢板加劲的干式连接节点则在承载力与刚度保持方面具有明显优势。通过对比不同节点形式的性能指标，不仅可为节点选型提供定量依据，还能为完善抗震设计规范和制定标准化构造细则提供坚实的实证数据支撑，进一步推动装配式建筑节点设计向安全化、合理化与标准化发展。

四、节点抗震性能的影响因素与优化措施

节点的抗震性能受到多种因素综合影响，包括连接构造形式、材料性能、施工质量及荷载历史等。钢筋锚固长度不足会使连接提前发生破坏，导致延性与承载力明显下降；灌浆材料强度不足或收缩开裂会削弱钢筋与套筒间的握裹力，降低节点在反复荷载下的稳定性与疲劳耐久性；构造钢板厚度不足或焊缝质量不达标则易引发局部屈曲、脆性断裂等失效模式。优化措施应涵盖设计、施工和验收全过程：在设计阶段合理增加钢筋锚固与搭接长度，确保受力传递连续且可靠；选用高性能、低收缩、早强型的灌浆料提升握裹力与长期耐久性；在钢板连接节点中合理配置加劲肋以抑制局部屈曲并增强整体刚度与抗冲击能力；在施工阶段严格控制装配精度与焊接质量，避免因装配偏差或焊接缺陷造成性能劣化。同时，引入有限元分析与物理试验结合的优化设计方法，可在施工前预测不同构造方案的抗震表现，及时调整设计参数，并通过全过程质量管控确保设计意图的有效落地，从而在保证安全性的前提下实现经济性、耐久性与施工效率的全面提升。

五、结论

装配式建筑结构节点的抗震性能是决定整体结构安全性与耐久性的核心因素之一。通过系统的低周往复荷载试验与性能指标分析，本文验证了不同连接形式在延性、耗能能力及承载力等方面的差异，并明确了构造细节、材料性能及施工质量对节点抗震性能的显著影响。试验结果表明，套筒灌浆连接、钢板加劲等技术措施可有效提升节点的延性和耗能能力，优化节点设计与施工工艺可显著提高装配式建筑的抗震韧性。未来，应进一步结合有限元模拟与大震作用下的足尺试验，深入研究节点在多维荷载耦合作用下的受力机理，推动形成系统的节点抗震设计与施工规范，为装配式建筑在高烈度地震区的安全应用提供更加可靠的技术保障。

参考文献

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