近年来,在国家大力推行政策背景下,装配式建筑成为研究的热门课题。钢结构作为一种天然的装配式结构,具备施工速度快、现场湿作业少、便于实现工业化和标准化、质量易控制、绿色环保等诸多优势,在装配式建筑领域中具备巨大的发展前景。介绍了近年来国内外装配式钢结构梁柱连接节点研究情况,根据构造特征分为套筒式、悬臂短梁式、桁架梁、单边螺栓、装配式钢框架体系、带耗能元件等装配式节点形式,对各装配式钢结构节点构造和力学性能进行阐述与总结。
1 、概述
在美国和日本等发达国家,装配式建筑的发展较为领先。美国从19 世纪末开始研究装配式建筑,并成立相关协会,长期进行装配式建筑的研究和推广。日本在装配式建筑的应用上已经达到了较高的水平,相关标准和规范也已相当完善。我国建筑工业化和信息化发展相对落后,粗放式的建设和生产模式正在面临严峻挑战。工业化装配式钢结构建筑是促进建筑工业化转型升级,发展中国全寿命绿色建筑,解决当前钢铁产能过剩的有效途径,同时也是我国建筑业实现现代化的必由之路。
我国对于装配式钢结构建筑的研究相对滞后,装配式钢结构建筑具有抗震性能优越、生产周期短、建筑空间布置灵活、综合经济效益好、舒适度高等诸多优点,在国内的研究和应用也日益增多。钢结构建筑常通过梁柱节点连接来实现装配化。传统钢框架中梁柱刚性连接节点采用的形式有栓焊混合连接、全焊接、全栓接( ,这三种连接形式也属于广义的装配式连接节点形式。前两种连接形式由于受到环境和工人施工水平等因素的影响,焊接质量难以稳定控制,给节点连接受力性能埋下安全隐患。全栓接梁柱连接节点费工费料,工程中鲜有采用,且这些连接装配化程度不高,无法满足真正意义上的装配建筑的要求。
为了能够大幅缩短施工时间,保证施工质量,并实现绿色环保等综合建设目标,新型钢结构装配式梁柱连接形式应运而生,该类节点大多采用螺栓连接替代焊接,避免现场焊接施工带来的不利影响,并通过一定的构造设计提高建筑的装配化程度,为装配式钢结构的发展提供了新的引擎。本文针对国内外装配式钢结构梁柱节点的研究进展进行综述。
2、装配式钢结构梁柱连接节点研究现状
1 )套筒式装配式梁柱连接节点
在钢框架中,对于闭口截面构件,由于螺栓不易施工,装配过程难以实现,有学者提出了套筒式新型装配式连接形式,改善了这一施工难题。套筒是解决闭口截面梁或柱进行装配式连接的有效手段。
2)套筒式方钢管柱与梁装配式连接节点
目前已有文献中套筒主要应用在方钢管柱与工字型梁的连接节点中。通过套筒可以进行上下柱的拼接,加强节点域且便于螺栓施工。依据套筒与柱的相对位置分为外套筒和内套筒。