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裝配式結構
以預制構件為受力的混凝土結構
裝配式結構（prefabricated concrete structure）是裝配式混凝土結構的簡(jiǎn)稱(chēng)，是以預制構件為主要受力構件經(jīng)裝配\連接而成的混凝土結構。裝配式鋼筋混凝土結構是我國建筑結構發(fā)展的重要方向之一，它有利于我國建筑工業(yè)化的發(fā)展，提高生產(chǎn)效率節約能源，發(fā)展綠色環(huán)保建筑，并且有利于提高和保證建筑工程質(zhì)量。與現澆施工工法相比，裝配式PC結構有利于綠色施工，因為裝配式施工更能符合綠色施工的節地、節能、節材、節水和環(huán)境保護等要求，降低對環(huán)境的負面影響，包括降低噪音、防止揚塵、減少環(huán)境污染、清潔運輸、減少場(chǎng)地干擾、節約水、電、材料等資源和能源，遵循可持續發(fā)展的原則。
基本信息
| 中文名 | 裝配式結構 |
| 外文名 | prefabricated concrete structure |
| 別名 | 裝配式混凝土結構 |
| 類(lèi)型 | 建筑結構術(shù)語(yǔ) |
| 性質(zhì) | 預制構件為主要受力構件 |
簡(jiǎn)介
而且，裝配式結構可以連續地按順序完成工程的多個(gè)或全部工序，從而減少進(jìn)場(chǎng)的工程機械種類(lèi)和數量，消除工序銜接的停閑時(shí)間，實(shí)現立體交叉作業(yè)，減少施工人員，從而提高工效、降低物料消耗、減少環(huán)境污染，為綠色施工提供保障。另外，裝配式結構在較大程度上減少建筑垃圾(約占城市垃圾總量的30%―40%)，如廢鋼筋、廢鐵絲、廢竹木材、廢棄混凝土等。
抗震性能
按照美國NEHRP(National Earthquake Haz-ardsReduction Program)2000規范，預制混凝土框架連接可以分為等效現澆連接和裝配式連接，等效現澆連接要求達到或超過(guò)現澆混凝土連接的抗震性能，裝配式連接和現澆混凝土連接力學(xué)性能不同,NEHRP另行給出抗震規定。常用的等效現澆節點(diǎn)有后澆整體式和預應力拼接式，常用的裝配式節點(diǎn)有焊接節點(diǎn)和螺栓連接節點(diǎn)。
裝配式結構
1.1等效現澆節點(diǎn)
加利福尼亞大學(xué)Priestley對部分黏結預應力拼接節點(diǎn)進(jìn)行了理論研究，他指出由于預應力筋在節點(diǎn)內和節點(diǎn)兩邊一定范圍內不與混凝土發(fā)生黏結，因此在節點(diǎn)產(chǎn)生較大變形時(shí)預應力筋仍可保持彈性。這種節點(diǎn)在大變形后強度和剛度的衰減及殘余變形都較小，節點(diǎn)復原能力強；由于預應力的夾持約束作用，對節點(diǎn)區抗剪有利，可以減少節點(diǎn)區箍筋用量。Priestley進(jìn)行了8個(gè)無(wú)黏結預應力梁柱節點(diǎn)的低周反復加載試驗。試驗表明：節點(diǎn)最大層間變形可達2.8%~4%,殘余變形約為最大層間變形的2.2%;大變形時(shí)，由于梁柱界面處混凝土的塑性發(fā)展使節點(diǎn)剛度有所下降，但節點(diǎn)只有輕微損壞。與現澆混凝土節點(diǎn)相比，預制混凝土無(wú)黏結預應力拼接節點(diǎn)耗能較小，損傷、強度損失和殘余變形也較小。
1.2黏結預應力筋拼接節點(diǎn)
2004年合肥工業(yè)大學(xué)柳柄康等進(jìn)行了兩榀預壓裝配式預應力混凝土框架梁柱組合體的低周反復加載試驗，試件尺寸和配筋如圖1。試驗表明：由于牛腿的存在，反向加載時(shí)存在掀起效應，正截面受彎承載力應予以折減，梁端剪力摩擦作用能夠抵抗梁端剪力；預應力的作用使得試件有很強的變形恢復能力，有利于震后修復。
2005年北京工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了6個(gè)混合連接裝配混凝土框架內節點(diǎn)試件在低周反復荷載下的加載試驗，試件尺寸及配筋圖如圖2。試驗表明：混合連接裝配混凝土框架節點(diǎn)的耗能力與整體現澆混凝土節點(diǎn)相當，而其延性和變形恢復能力則優(yōu)于整體現澆混凝土節點(diǎn)，其綜合抗震性能優(yōu)于整體現澆混凝土節點(diǎn)。
1.3 后澆整體式節點(diǎn)
1998年,Vasconez進(jìn)行了13個(gè)預制混凝土節點(diǎn)的反復加載試驗，這些節點(diǎn)包括9個(gè)鋼纖維混凝土節點(diǎn)、1個(gè)聚乙烯醇纖維混凝土節點(diǎn)和3個(gè)普通混凝土節點(diǎn)。試驗結果表明：鋼纖維比聚乙烯醇纖維對改善節點(diǎn)性能更為有效；采用后澆鋼纖維混凝土可以提高鋼筋與混凝土的黏結強度，有助于提高節點(diǎn)延性、推遲破壞發(fā)生，同時(shí)還可以提高節點(diǎn)抗剪強度；與普通后澆節點(diǎn)相比，鋼纖維混凝土節點(diǎn)的強度、耗能和變形能力分別增加約30%,35%,65%;使用3%體積含量的鋼纖維混凝土可以使節點(diǎn)區箍筋用量減少50%,并獲得更好的抗震性能。
2004年，同濟大學(xué)趙斌等對高強混凝土后澆整體式梁柱組合件和高強鋼纖維混凝土后澆整體式梁柱組合件在低周反復荷載作用下進(jìn)行試驗研究，試驗表明：預制高強混凝土結構后澆整體式梁柱組合件與現澆高強混凝土結構梁柱組合件具有相同的抗震能力，采用高強鋼纖維混凝土澆筑預制混凝土結構后澆節點(diǎn)，可以減小節點(diǎn)區域箍筋用量，改善節點(diǎn)承載性能。
連接節點(diǎn)
2.1 螺栓連接節點(diǎn)
2004年，同濟大學(xué)趙斌等采用足尺模型對比試驗方法對現澆高強混凝土梁柱組合件、預制混凝土結構高強混凝土后澆整體式梁柱組合件和高強預制混凝土結構全裝配式梁柱組合件在低周反復荷載作用下的試驗研究，全裝配式節點(diǎn)示意圖如圖3及4個(gè)試件的滯回曲線(xiàn)如圖4。試驗表明：全裝配式半剛性節點(diǎn)預制混凝土梁柱組合件由于其短梁接頭的加強作用，其承載力隨加載位移的增加持續增大，相同的極限加載位移，其極限承載力大于現澆高強混凝土梁柱組合件和預制混凝土結構后澆整體式梁柱組合件，但由其滯回曲線(xiàn)可以看出它的耗能指標總體小于現澆高強混凝土梁柱組合件和預制混凝土結構后澆整體式梁柱組合件，建議采取必要措施，增加全裝配式半剛性節點(diǎn)的耗能能力。
整體性能
2005年，合肥工業(yè)大學(xué)柳柄康等對兩榀兩跨預壓裝配式預應力混凝土框架進(jìn)行低周反復荷載作用下的試驗研究，框架尺寸和配筋見(jiàn)圖5。試驗表明：僅依賴(lài)預應力筋抗彎的梁端截面，滯回曲線(xiàn)較為豐滿(mǎn)，具有良好的耗能能力；曲率延性系數達4時(shí)，截面承載力無(wú)明顯降低，可滿(mǎn)足彎矩調幅要求；卸載后殘余變形較小，截面屈服后仍具有變形恢復能力；對稱(chēng)和反對稱(chēng)兩種加載方式對跨中和梁端受力性能和延性無(wú)明顯影響，僅對中柱節點(diǎn)核心區受力狀態(tài)產(chǎn)生較大影響。
2009年，北京工業(yè)大學(xué)韓建強等對一榀預應力裝配式框架KJ2進(jìn)行水平低周反復荷載作用下的試驗，為了保證KJ2梁端混凝土約束較好，對其框架梁端2倍梁高范圍進(jìn)行碳纖維布加固，并在梁的兩端均增設直徑為4mm的螺旋箍筋約束端部混凝土，提高裝配框架梁兩端混凝土的局部抗壓強度，制作完后的框架如圖6所示。試驗表明：與現澆混凝土框架相比，預應力裝配式框架的耗能能力要稍低于現澆框架，而其延性和變形恢復能力則優(yōu)于現澆混凝土框架。
2005年，同濟大學(xué)呂西林等對一個(gè)單層、單跨、三榀、采用橡膠墊螺栓連接梁柱節點(diǎn)的裝配式預制混凝土框架結構1/2縮尺模型進(jìn)行擬動(dòng)力試驗，梁柱、梁板節點(diǎn)詳圖如圖7。試驗表明：此類(lèi)裝配式預制混凝土框架結構具有較好的抗震性能；采用橡膠墊螺栓連接的梁柱節點(diǎn)在試驗中工作狀態(tài)良好，而采用焊接連接的板梁節點(diǎn)在試驗中破壞嚴重；屋面板與梁的焊接節點(diǎn)是此類(lèi)結構的抗震薄弱環(huán)節。
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