新型装配式混凝土框架型钢节点试验
曹 杨 ，孙千伟 ，宫文军 ，魏宏超 ，丁文胜。，王国林
(1．中国二十冶集团有限公司，上海 201999；2．上海应用技术学院城市建设与安全工程学院，上海 201418)
摘要：针对目前装配式混凝土节点连接复杂、湿连接多等问题，设计了3类(工字型钢、双腹板工字
型钢、组合角钢)6个利用型钢连接的预制装配式混凝土梁柱节点，并开展了拟静力试验研究。通
过试验现象及数据分析了各节点的破坏形态、抗震性能，研究了焊接连接形式、梁截面尺寸、截面形
式对型钢节点力学性能的影响。结果表明：预制梁型钢与梁纵筋采用搭焊或预制板塞焊对节点性
能影响不大；与标准现浇混凝土节点相比，工字型钢节点极限承载力显著提高，组合角钢与之相当，
双腹板工字型钢略有降低；3类型钢节点均表现出良好的延性及耗能性能，能量耗散系数比现浇标
准节点提高1倍以上；3类节点不同的破坏形态验证了提出的通过有意识地弱化节点邻近区域刚
度而改善节点抗震性能的装配式节点设计理念。
关键词：预制装配式节点；混凝土结构；型钢连接；拟静力试验
中图分类号：TU375．4 文献标志码：A
Experiment on New Section Steel Joints for Prefabricated
Concrete Frame
CAO Yang ，SUN Qian—wei ，GONG Wen—j un ，WEI Hong—chao ，
DING W en—sheng ．W ANG Guo—lin
(1．China MCC20 Group Corp．Ltd，Shanghai 201999，China；2．College
Safety Engineering，Shanghai Institute of Technology，Shanghai
of Urban Construction and
2O1418．China)
Abstract：In view of the problems of present prefabricated concrete joints such as complex
connection and many wet connections，3 types(I—type，II—type，combined angel stee1)including 6
kinds of prefabricated concrete beam—column joints connected by section steel were designed and
quasi—static experiments were carried out．Based on the phenomenon and data of tests，the failure
modes and seismic performance of joints were analyzed．The influences of welding connection
type，section dimension and section shape on mechanical properties were studied． The results
indicate that the influences of prefabricated section steel and longitudinal reinforcement by lap
welding or prefabricated board plug welding on properties of joints are little．Compared with the
standard cast—in—situ joint，the bearing capacity of the I—type joints is much higher，and the L—type
one is similar，the II—type one is slightly lower．All the three kinds of shape steel joints present
much better ductility and energy dissipation characteristics，the coefficient of energy dissipation
of these joints is twice as high as the standard cast—in—situ joint．The failure modes of the three
kinds of joints validate that the design idea is beneficial to improve the seismic performance of the
joints through weakening the stiffness of the adjacent area of the joint．
收稿日期：2O15-08—11
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAJI3B05)；中冶工程技术中心研发项目(0032012009)
作者简介：曹杨(1978一)，女，安徽合肥人，教授级高级工程师，工学博士，E—mail：caoyang@mcc20．com。
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16 建筑科学与工程学报 2016丘
Key words：prefabricated joint；concrete structure；profiled steel connection；quasi—static test
U 5 J 昌
对于预制装配式混凝土结构体系而言，预制构
件之间的连接方式是装配式混凝土结构研究的核心
问题之一。历史震害(如发生于1994 年的
Northridge地震)资料表明，在整体倒塌的装配式建
筑中，预制梁柱构件破坏较轻，而主要的倒塌原因是
框架结构内各个构件问的连接破坏_1 ]。因此，预制
构件的节点是装配式结构的薄弱环节，也是装配式
结构抗震研究的重点及结构整体抗震研究的前提和
基础。一般而言，装配式混凝土结构预制构件连接
大体可以分为干连接和湿连接2种 ]。为了保证装
配式建筑的整体性，目前预制构件的连接方式主要
采用湿连接 ]，即在构件连接时在节点连接处浇筑
混凝土或水泥浆与其锚固，形成了多种节点类型。
干连接即干作业的连接方式，连接时不浇筑混凝土，
而是通过在连接的构件内植入钢板或其他钢部件，
通过螺栓连接或焊接以达到连接的目的，应用相对
较少[7]。对于装配式建筑，不仅需要考虑装配式建
筑节点的安全性和可靠性，也同时需要考虑建造的
便利性。基于此认识，研发高效便捷的干连接节点
具有重要意义，而发展型钢混凝土(SRC)节点是一
条有利的途径。历史上各国很多学者对型钢混凝土
节点做了多方面的研究 ，一些学者提出了混凝
土柱与含部分型钢混凝土梁结合的装配式节点并进
行了试验研究n。。 。遗憾的是以前研究采用的型钢
节点连接方式是焊接，难以真正改善装配便利性。
因此，本文采用将型钢植入混凝土梁端，研发基于螺
栓连接方式的3类预制装配式混凝土结构新型梁柱
节点。为了考察这些节点的力学特征、抗震性能，进
行拟静力试验研究，根据试件破坏形态、极限承载力
及滞回曲线等，对各类节点进行比较分析，并优选出
适合进一步推广应用及深入研究的节点类型。
1 试验梁柱节点
本文试验共对1个标准现浇节点和6个新型装
配式混凝土节点进行拟静力试验研究，并通过与现
浇节点对比，研究了各类装配式节点的力学特征。
本文试验构件尺寸、现浇柱及预制梁配筋如图1所
示。在6种装配式节点构件中，预制梁有2种截面，
分别为250 mm×400 mm，250 mitt×550 mm。梁
截面250 mm ×400 mm 的箍筋为 @100／200(2)，
纵筋为3中2O；截面250 mlTl×550 mm 的箍筋为
(}8@100／200(2)，纵筋为3 22。试验构件中，柱和
梁的纵筋均为HRB400，箍筋为HPB300。混凝土
保护层的厚度为25 mm。根据材性试验结果，混凝
土等级为C40，标准养护条件下3组150 mm×150
mm×150 miD_立方体混凝土试块强度平均值为
5O．1 MPa。3组直径20 mm 的HRB400钢筋屈服
强度平均值为394 MPa，极限强度平均值为515
MPa，直径8 mm 的HPB300钢筋屈服强度平均值
为283 MPa，极限强度平均值为433 MPa。预制梁
端及现浇柱预埋型钢均为Q235B，型钢连接为高强
螺栓M16。
莩
1 2 160 ． 习 ’ 2 160 r
直径20mm凹槽．／’
用于构件安装
． 2 000 2 000 。
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3~b22(08@100／200)一。
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． ．
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F|
图1 构件尺寸及配筋示意(单位：mm)
Fig．1 Dimensions and Reinforcements of
Component(Unit：mm)
本文试验各装配式节点试件按梁柱节点预埋钢
骨分为3种类型，分别为工字型钢、组合角钢和双腹
板工字型钢。装配式节点具体连接形式以及型钢与
预制梁连接方式见表1及图2～4。
2 节点拟静力试验方案
本文试验对上述3类6个装配式梁柱节点及1
个标准现浇节点进行拟静力试验研究，模拟在地震
等水平反复荷载作用下节点的受力性能，通过与标
准现浇节点对比分析，以把握装配式混凝土梁柱节
点的力学特征以及该类节点在地震作用下的抗震
性能。
2．1 加载装置
本文试验为拟静力往复加载试验，加载装置如
图5所示。50 t液压伺服作动器采用铰接方式连接
于两梁端，采用同步加载模式(一拉一推)，并通

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