装配式梁_柱_叠合楼板中节点抗震性能试验研究_高杰

2 试验过程及现象
2. 1 中间层中节点 在往复荷载作用下，第 17 层中节点 JD2-1、JD2-2、
JD2-3 开裂荷载、破坏过程及破坏模式基本一致。3 组构件均经历了构件开裂、钢筋屈服、达到极限承载
能力、破坏 4 个阶段，最终试件均表现为梁端弯剪复 合破坏。
2 组试件裂缝均最先出现在梁根下表面（ 无楼板 一侧） ，当加载反向时在梁顶（ 有楼板一侧） 也出现了 裂缝，随着加载继续进行，裂缝逐渐向加载点延伸形 成斜裂缝并不断加宽； 在节点中间区域形成交叉裂 缝。当梁端及核心区 混凝土裂 缝发展到一定宽度 后，裂缝主要集 中 在 梁 底 部 上、下 端 受 弯 区 域 和 节 点 核心区，最终梁根部混凝土呈斜向三角形剥落，梁承载 力显著降低，试件发生破坏。其中，拼装上柱试件中， 柱底端拼缝没有开裂，梁根拼缝没有发生直剪破坏。
图 4 加载装置示意 Fig． 4 Test setup
试验中，测量了梁端的竖向位移和柱的水平 位 移； 测量节点区的剪切变形，梁端拼接缝、柱端拼缝 以及梁与板之间的相对滑移； 测量节点关键位置的 钢筋和混凝土的应变； 并在试验中随时观察试件的 破坏现象。测点布置如图 5 所示。
在制作试件时，首先预制梁、柱、底板构件； 然后 安装下柱、预 制 梁 及 楼 板 底 板，绑 扎 节 点 钢 筋、梁 上 层钢筋、板钢筋； 之后现浇梁后浇层、板后浇层及节 点区； 最后安装上柱并注浆锚固。试件加工过程见 图 3。
建筑结构学报 Journal of Building Structures 文章编号： 1000-6869（ 2015） S2-0196-07
第 36 卷 增刊 2 2015 年 12 月 Vol. 36 Suppl. 2 Dec． 2015
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DOI： 10． 14006 / j． jzjgxb． 2015． S2． 029
图 1 试验原型结构平面 Fig． 1 Test prototype plan
选择第 17 层中节点和顶层 33 层中节点作为研 究对象。每类中节点各制作 2 个预制拼装试件以及 1 个现 浇 对 比 试 件 JD2-1 和 JD3-1，共 计 6 个 试 件。 节点主要参数列于表 1 中，17 层中节点试件几何尺 寸及配筋见图 2。其中，试件 JD2-2、JD3-2 梁下钢筋 在节点区贯通，试件 JD2-3、JD3-3 梁下钢筋在节点区 错开锚固。
Experimental study on seismic behavior of precast concrete layered slab and beam to column interior joints
GAO Jie1 ，TIAN Chunyu1 ，HAO Wei1 ，TAN Yuang2 （ 1． CABＲ Technology Co．，Ltd，Beijing 100013，China； 2． China Vanke Co．，Ltd，Shenzhen 518083，China）
钢筋直径 / mm 28 25 22 14 12 10
屈服强度 fy / MPa 369. 1 395. 5 411. 0 336. 2 359. 3 382. 1
抗拉强度 fu / MPa 511. 8 526. 5 547. 1 468. 0 490. 5 515. 9
恒定的轴力，梁端荷载分 级 施 加［6-8］，首 先 按 开 裂 荷 载 30% 进行预加载，随后正式进行加载，第 1 级施加 试件的开裂荷载，循环 1 次后，按屈服荷载的 25% 分 级施加，每级荷载循环 1 次； 当梁根部纵筋应变达到 屈服应变时，认 为 试 件 达 到 屈 服，此 后，改 用 位 移 控 制加载，每级位移增量为试件屈服时位移的 1 倍，每 级荷载循环 3 次。
Abstract： In order to study the seismic performance of beam to column joints of high-rise precast concrete structure， the interior joints of the middle story （ the 17th floor） and the top story （ the 33th floor） of a 100 m high precast concrete structures were selected for investigation． An experimental study on full-scale beam to column joint models subjected reversed cyclic loading was conducted． The study focused on joint stiffness，bearing capacity，failure pattern，hysteresis behavior，ductility，energy dissipation，capacity etc．，and emphatically analyzed the influence of splicing interface joint and beam bar anchorage on the seismic behavior of beam column joints． The test results indicate that the precast concrete structure and cast-in-place concrete structure have the similar seismic performance； steel through set or effective anchorage in beam to column joints have the similar seismic performance． Keywords： precast frame structure； interior joint； low-frequency cycle loading test； seismic performance
600 600
600 600
梁截面 hb / bb / mm mm
梁长 / mm
柱高 /பைடு நூலகம்mm
1 400（ 上柱） ， 600 350 1 200
1 400（ 下柱）
600 350 1 700 1 400（ 下柱）
1 试验概况
1. 1 试件设计 以某 100 m 高的装配式混凝土框架-核心筒结构
为原型进行试件设计，结构平面如图 1 所示，结构总 高 100. 45 m，轴网尺寸为 6 m × 6 m，高宽比为 3. 3。 梁、柱均采用预制构件，节点区现浇； 剪力墙为现浇 结构，楼板为叠合板，厚 160 mm。结构首层高 4. 25 m， 标准层高 3 m。
于实际结构 中 梁 的 剪 跨 比，目 的 是 为 了 增 大 试 验 中 梁端的剪 力，考 察 梁 根 拼 缝 的 抗 剪 性 能。 中 间 层 中 节点梁端加载点至柱边距离取 1 000 mm，剪跨比为 1. 8，可使梁端拼缝处均满足受剪承载力与梁端受弯 承载力，使拼缝处发生破坏，观察梁端拼缝开裂甚至 破坏对节点性能的影响。
试件中包 括 部 分 楼 板，作 为 梁 的 上 翼 缘。 板 宽 取梁跨的 1 /4，即 1. 5 m。试件中，梁均为叠合梁，即 在其根部设置混凝土剪力键，按照文献［1］中的要求 设计； 楼板为叠合板； 上柱根部处采用套筒灌浆连 接，并设置抗剪键槽，上柱底根部与后浇节点区之间 拼缝采用高强灌浆料填实。
当梁端荷载加载至 180 kN 时，试件 JD2-2、JD2-3 梁底根部混凝土首先出现裂缝，试件 JD2-1 在梁端荷 载 240 kN 时开裂，其开裂荷载大于试件 JD2-2 和试 件 JD2-3，随着梁端荷载加大，裂缝不断延伸、加宽。 当梁端荷载加载至 370 kN（ 梁下部纵筋受拉） 时，试 件 JD2-2 梁 端 纵 筋 最 早 进 入 屈 服，裂 缝 宽 度 约 0. 3 mm，试件 JD2-1、JD2-3 屈 服 荷 载 分 别 为 465 kN 和 485 kN，屈服位移分别为 6. 2 mm 和 6. 5 mm，此时 对应最大裂缝宽度均为 0. 3 mm，反向加载时情况基 本一致。试件 JD2-1 ～ JD2-3 延性系数分别为 7、6、6。 中间层中节点最终破坏形态如图 6 所示。 2. 2 顶层中节点
图 5 测点布置示意 Fig． 5 Arrangement of measuring points
图 3 试件装配过程 Fig． 3 Construction of precast specimens
1. 2 试验加载与测量 采用电液 伺 服 加 载 设 备 进 行 试 验，加 载 装 置 如
图 4 所示。柱顶、柱底与试验设备铰接，在柱顶施加 198
图 2 中节点试件几何尺寸与配筋 Fig． 2 Dimensions and details of specimens
试件中，柱净长度 1. 4 m，中间层和顶层柱的轴 压比分别取 0. 3 和 0。顶层节点梁端加载点至柱边 距离取梁高的 2. 5 倍，为 1 500 mm，剪跨比为 2. 7，小
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基金项目： “十二五”国家科技支撑计划（ 2011BAJ10B02） 。 作者简介： 高杰（ 1982— ） ，男，北京人，工学博士，工程师。E-mail： cqugaojie@ 126. com 收稿日期： 2015 年 9 月
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0 引言
装配式混凝土结构是工业化建筑的主要结构形 式，通过采用装配式建筑技术，框架结构具有施工质 量高、建设速度快、资 源 节 约 和 环 境 友 好 等 优 点［1-2］。 装配式框架 结 构 中，采 用 梁、柱 预 制，节 点 区 后 浇 的 形式，梁钢筋在节点区内贯通或者有效锚固，柱钢筋 贯穿节点区并采用套筒灌浆连接的形式。装配式梁 柱节点的受力是影响整体装配式框架结构抗震性能 的关键因素［3-5］。目前，关 于 装 配 式 混 凝 土 梁 柱 节 点 的研究主要集中在不同梁柱连接形式的抗震性能， 而对不同轴压比（ 楼层） 下考虑预制梁、板、柱叠合现 浇节点的受力性能研究较少，为此，本文作者设计制 作足尺试件，对 梁 柱 装 配 节 点 进 行 低 周 反 复 荷 载 试 验； 并与现浇节点试件进行对比，研究拼缝、钢筋锚 固方式等对装配节点抗震性能的影响及其施工的安 全可靠性，为此类技术推广及应用提供参考。