预制混凝土梁柱延性连接节点拟静力试验研究

Quasi-static Test Study on Prefabricated Concrete Beam-column Ductile Joints

摘要

基于延性节点理念，提出一种采用低屈服点高延性连杆连接与钢牛腿搭接的预制混凝土梁柱延性节点，并通过拟静力往复荷载试验评估其抗震性能.设计制作了3个足尺试件，包括2个采用不同延性连杆构造的新型预制延性试件和1个现浇对比试件.通过对比3个试件的破坏形态、滞回性能及承载力等受力性能指标发现：新型预制延性节点较现浇节点屈服位移提高约43%，峰值荷载提高约14%，延性及承载能力均有所提高；其中节点核心区内预埋整体式延性杆锚块的节点，整体协调变形能力更优，位移延性及承载性能更佳.

Abstract

Based on the concept of ductile joints， a prefabricated concrete beam-column ductile joint is proposed， in which low-yield-point and high ductility rods and steel brackets are used for linkage. A quasi-static cyclic loading test was carried out to evaluate the seismic response of the new prefabricated ductile joint. Three full-scale specimens were designed and manufactured， including two new prefabricated ductile specimens with different forms of ductile linkage and one cast-in-place connection specimen for comparison. The failure modes， hysteretic performance and bearing capacity of the three specimens were compared and analyzed. The new prefabricated ductile joint had about 43% higher yield displacement and about 14% higher peak load than those of the cast-in-place comparison joint， and both ductility and bearing capacity were improved. Moreover， as an integral ductile rod anchor block was embedded in the core area of the joint， the joint showed better overall compatible deformation ability， higher displacement ductility and bearing capacity.

Graphical abstract

关键词

预制混凝土 / 梁柱节点 / 延性连接 / 拟静力试验 / 抗震响应 / 位移延性

新型建筑工业化促进了我国建筑业新质生产力发展，而预制装配式建筑也是新型建筑工业化绿色发展的主要方向^［1］. 在预制装配式混凝土框架结构中，节点连接构件、传递内力，保证了结构整体性，是影响结构抗震性能的关键部位^［2-3］. 根据节点预制构件的拼接方式及构造形式，预制装配式混凝土框架结构的连接可分为湿式连接和干式连接. 干式连接在现场通过预应力压接、预埋钢部件焊接或螺栓连接等方法，将各部件连接形成整体，避免了湿式连接的后浇湿作业，更符合新型建筑工业化要求^［4］.

采用干式连接节点的核心理念是，地震作用下通过节点自身适应侧向位移耗散能量，从而避免预制构件发生主要损伤. Nakaki等^［5］和Englekirk^［6］提出利用延性连杆连接的延性节点，延性杆预埋在预制柱内，预制梁通过螺栓、连接转换块与延性杆相连实现梁柱构件的连接. 对节点进行往复加载试验发现，延性连接节点具有良好的变形能力和耗能能力，节点构件损伤轻，且塑性变形主要集中在梁柱接触面处. 林宗凡等^［7］提出了预制延性节点，对拉-压屈服、非线弹性以及摩擦滑移等三种受力机理的延性节点进行了抗震性能试验研究. 李向民等^［8］提出的新型装配式高延性节点在节点核心区预埋低屈服点高延性连杆，通过钢转接块与端头刻丝的预制梁架立筋相连后固定于梁端，高强螺栓穿过钢转接块与延性杆相连实现预制构件的有效连接. 节点的拟静力试验结果表明设置有翼缘的连杆延性更高，其耗能主要通过连杆的弹塑性变形实现，梁柱构件基本保持弹性；而当连杆中间无翼缘时，加载过程中连杆滑移严重，节点延性较差. 吕西林等^［9-10］提出一种基于螺栓连接的全装配式混凝土半刚性节点，拟静力试验结果表明节点及整体框架均具有较好的承载力和滞回性能，实际工程中应注意螺栓的锚固情况. 多位学者针对螺栓连接的预制梁柱节点提出增设阻尼器、附加型钢以及腋板等构造措施^［11-13］，试验结果表明，节点具有较好的抗震性能，但节点内部构造复杂，预制梁柱构件拼装难度较大. 部分学者^［14-15］将预应力应用于预制框架干式节点，并进行了拟静力试验研究，结果表明节点承载力、刚度及变形能力等优于传统现浇节点，但其耗能能力较弱. Ersoy等^［16］设计了框架梁跨中焊接连接的预制干式节点，试验结果表明，焊接式干连接节点延性变形能力较差. 总的来说，预制混凝土框架干式连接节点更符合装配式建筑的发展趋势，采用螺栓连接的预制干式节点具有较好的抗震性能，且当节点核心区采用低屈服点高延性连杆而设计为延性连接时，节点具有非常好的耗能能力和延性.

基于延性节点概念，提出了一种预制装配式混凝土延性连接节点，采用延性杆连接预制构件，实现延性设计；预埋钢牛腿实现梁柱构件的搭接，提高节点梁端抗剪性能，且便于现场安装，提高施工效率.

本文提出两种构造形式的新型预制延性连接节点，并设计现浇对比节点，分别开展拟静力往复荷载试验研究. 通过对比分析不同试件的破坏形态、滞回性能、承载能力以及位移延性等抗震性能指标，综合评价该新型预制延性节点的抗震性能，并分析不同构造形式对节点抗震性能的影响，旨在丰富节点连接形式，为建筑工业化中预制框架施工提供更多选择.

1 新型预制延性连接节点设计

为了提升节点抗震性能、提高节点位移延性、降低现场施工难度、提高现场施工效率，提出了新型预制延性节点，如图1所示.节点内预埋延性杆，与高强螺栓连接实现预制构件的有效连接，实现节点的延性设计；预制梁柱构件内预埋方管型钢，实现构件拼装时的搭接，方便了现场施工，并提升了节点的梁端抗剪性能. 在荷载作用下，钢牛腿与高强螺栓共同承担剪力，延性连杆首先屈服，避免其他构件破坏. 具体施工做法为：

1）在预制柱核心区内预埋延性杆钢部件和延性杆锚块，延性杆一端为刻丝螺纹，与钢锚块拧接，另一端为内螺纹，与柱表面齐平. 预制梁架立筋端头螺纹攻丝与梁端钢转接块拧接.

2）预制梁柱内预埋方管型钢，在预制构件拼装时，梁钢牛腿可吊装搭接于柱钢牛腿上，高强螺栓穿过钢转接块与延性杆拧接实现预制梁、柱构件的有效连接.

3）预制构件拼装完成后，在梁柱拼接区域采用高强灌浆料灌浆，避免钢部件锈蚀并提升预制节点的整体性能.

另外对于延性杆锚块提出两种构造形式：其一，两侧延性杆锚固于同一整体式锚块；其二，两侧延性杆锚固于分块式锚块，且锚块间不相连.

2 试验概况

2.1 试件设计

设计了3个足尺节点试件，编号分别为XJ、ZP1、ZP2，其中XJ为现浇对比节点，ZP1和ZP2为预制延性节点. 3个试件混凝土强度等级均为C30，XJ构造及配筋图如图2所示，ZP1和ZP2的柱配筋与XJ相同，柱箍筋均为 8@100，预制梁架立筋采用4 32，整体梁配筋按与XJ等强代换设计，具体配筋图如 图3所示. ZP1试件核心区采用整体式延性杆锚块，ZP2采用分块式延性杆锚块. 预制构件连接完成后，在连接处进行少量非结构高强灌浆处理.

在试件制作过程中，ZP1由于内部采用整体式延性杆锚块，柱钢筋绑扎阶段需先将所有延性杆与钢锚块连接后整体放置于半完成钢筋笼中，而后进行后续钢筋绑扎工作；且由于延性杆及锚块整体钢构件的尺寸和重量较大，在钢筋绑扎、支模固定过程中存在一定的复杂性和难度. ZP2由于内部采用分块式延性杆锚块，钢构件整体尺寸及重量较小，在试件制作阶段更为便捷.

2.2 材料强度

在进行试件混凝土浇筑时，同时制作150 mm立方体混凝土试块，并对钢材进行留样. 分别对混 凝土、钢筋及钢材进行材性试验，得到材料指标如 表1~表3所示.

2.3 试验加载制度及加载装置

根据《建筑抗震试验规程》（JGJ/T 101—2015）^［17］提供的方法，结合试件本身特点，本次试验采用柱端加载的方式，在柱顶施加恒定轴向力，以混凝土立方体抗压强度实测值（见表1）换算得到混凝土轴心抗压强度设计值，取轴压比0.2，柱顶端施加低周往复荷载. 由于屈服荷载难以精确控制，本次试验依据美国混凝土协会（ACI）推荐做法^［18］，采用位移角控制加载，其中位移角定义为作动器加载位移与柱反弯点间距离的比值.

试验加载前有一段预加载过程，每级位移加载一次，正式加载的位移角为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.75%、1%、1.5%、2%、2.75%、3.5%等，每级循环3次，如图4所示. 直至峰值荷载降至最大峰值荷载的85%或试件发生变形无法继续加载，试验终止.

试验加载过程中，预制柱底为固定铰支座，允许发生平面内的转动；预制梁端部控制纵向、面法线方向的位移和转动，允许在梁轴线方向上的平动位移. 加载伊始，在柱顶施加恒定轴压力，而后在柱顶施加水平往复荷载，加载过程中避免试件平面外失稳. 本次试验在构件预制加工现场开展，采用可拆卸式自平衡反力架，轴压力及水平往复力施加均由千斤顶提供. 轴压力采用400 t千斤顶施加，水平往复荷载采用两台200 t千斤顶施加. 现场加载装置如图5所示. 为了满足试验要求，自平衡反力架设置了相应的构造措施，在顶部千斤顶处设置半圆柱体形端板，确保千斤顶加载方向与水平位移加载产生的转动相适应，端板与反力架接触位置处放置PTFE模压板，以减小千斤顶滑动时的摩擦.

为实现试验过程中对千斤顶进行位移控制加载，采用智能张拉控制设备. 设备采用位移控制系统对千斤顶行程进行控制，两台横向千斤顶可同步操作.

2.4 试验测量

试验测量内容包括柱顶水平荷载与位移，梁柱相对转角，梁端、柱端纵筋应变，梁端及节点核心区箍筋应变，延性杆应变及混凝土裂缝观测等.钢筋应变测点标记为“试件名+部位名+上下位置+左右位置”，如XJBTR为试件XJ的梁端（B）测点，位于顶部（T）的右侧（R）. 与XJ对应的标记有试件ZP1和ZP2；与B对应的标记C表示柱部位，Y表示延性杆部位；与T对应的标记B表示底部，M表示中部；与R对应的标记L表示左侧，M表示中部，G表示箍筋.

3 试验现象及破坏过程

3.1 试件XJ

试件XJ为现浇对比节点，试验破坏形态如图6所示. 加载初期，试件表面未出现裂缝，试件荷载-位移曲线加载卸载阶段近似重合，卸载至零位移点时几乎没有残余变形. 柱顶水平位移加载至6 mm时，左右梁端下部混凝土开裂，出现首条细微斜裂缝，并不断发展延伸. 位移加载至12 mm时，左右梁出现大量斜裂缝，右梁已有斜裂缝不断向上延伸接近贯通. 位移加载至15 mm时，左梁柱结合面开始出现细微裂缝.位移加载至30 mm时，左右梁上部开始出现斜向裂缝，梁端200 mm范围内出现大量竖向裂缝，节点梁端范围内形成塑性铰. 位移加载至45 mm时，荷载-位移曲线斜率大幅减小；右梁出现2条近贯通主裂缝，梁底面出现贯通裂缝；左梁柱结合面处裂缝贯通，形成破坏主裂缝，伴随混凝土剥落.位移加载至60 mm时，右梁出现3条贯通主裂缝，混凝土碎块剥落，形成凹坑，肉眼可见梁内粗集料；左梁柱结合面处大量混凝土碎块剥落，梁根顶部压溃，结合面裂缝延伸至柱面，柱侧面起皮逐渐剥落.此时试件水平荷载下降至峰值荷载的85%，加载结束. XJ在整个加载过程中，核心区混凝土基本完好，未出现明显裂缝，试件为梁端受弯破坏，属延性破坏.

3.2 试件ZP1

试件ZP1为预埋整体式延性杆锚块的新型预制延性节点，试验破坏现象如图7所示. 在水平位移加载初期，试件表面未出现明显裂缝. 位移加载至 12 mm时，左右梁下部高强灌浆区域开始出现微细斜裂缝. 位移加载至22.5 mm时，梁混凝土裂缝增多，梁柱结合面处出现微细竖向裂缝. 位移加载至30 mm时，左右梁上部高强灌浆区域出现密集斜向微裂缝，并向梁混凝土区域延伸，左右梁柱结合面处裂缝不断向上扩展接近贯通. 位移加载至45 mm时，试件有微裂声响，左右梁与柱明显脱离，结合面下部裂缝宽度达5 mm，梁柱结合面裂缝整体贯通；节点核心区偏下区域出现交叉型斜裂缝，结合面上方柱混凝土表面出现起皮并不断剥落. 位移加载至60 mm时，结合面裂缝进一步加宽，梁上下部灌浆层有破碎迹象，梁下部钢转接块与混凝土间出现裂隙，并在后续加载过程中逐步发展成为破坏主裂缝；左梁根下部出现斜向主裂缝，其下部灌浆区灌浆块大量剥落，肉眼可见梁纵筋，节点核心区出现大量交叉型裂缝. 位移加载至82.5 mm时，结合面下部裂缝进一步加宽，且因灌浆层剥落，视线已可穿越整个试件的宽度方向，肉眼可见延性杆出现明显塑性变形；左右梁下部灌浆区域严重碎裂剥落，肉眼可见其内高强螺栓螺母及梁纵筋；柱侧面大面积起皮并不断剥落. 为顾及试验现场安全，结束加载. ZP1在整个加载过程中主要依靠延性杆耗能，属于延性破坏.

3.3 试件ZP2

试件ZP2为预埋分块式延性杆锚块的新型预制延性节点，试验破坏现象如图8所示. 在水平位移加载初期，试件表面未出现明显裂缝. 位移加载至 12 mm时，左右梁下部高强灌浆区出现微细斜裂缝，并向混凝土区域扩展. 位移加载至15 mm时，梁混凝土下部开始出现斜裂缝. 位移加载至30 mm时，梁上部灌浆区开始出现斜裂缝，梁柱结合面裂缝接近贯通. 位移加载至45 mm时，试件有微裂声响，左右梁柱结合面处裂缝均贯通，裂缝最宽达5 mm，节点核心区混凝土偏下部出现多条斜向交叉裂缝，柱侧面出现起皮现象. 位移加载至60 mm时，左梁柱结合面裂缝进一步加宽，灌浆块不断碎裂剥落，柱侧边出现横向裂纹；右梁柱结合面可见延性杆，梁下部灌浆区域裂纹加宽，灌浆体成块状不断剥落；节点核心区多条斜裂缝出现，并快速向下扩展延伸. 位移加载至82.5 mm时，梁柱结合面灌浆层逐渐剥落，结合面裂缝逐渐加宽并与下部斜向主裂缝连接，形成试件破坏主裂缝，梁下部灌浆体碎裂剥落，可见梁纵筋及高强螺栓螺母；节点核心区裂缝进一步扩展延伸，柱侧面大面积起皮成碎块剥落. 考虑试验现场安全，结束加载. ZP2在整个加载过程中，主要由延性杆耗能，试件为延性破坏.

4 试验结果分析

4.1 滞回曲线

各试件的荷载-位移滞回曲线如图9所示.

试件XJ加载初期表现出较好的线弹性性质，试件滞回环形状呈现为细长的梭形，面积较小且增长缓慢；加载中期试件发生明显塑性变形，卸载后试件残余变形增大，滞回环形状渐为饱满且面积增加迅速；随水平位移增加，梁端混凝土裂缝迅速发展，钢筋出现滑移，试件滞回环表现出捏缩现象，形状呈现为弓形. 加载后期，梁根部形成塑性铰，钢筋与混凝土间滑移现象严重，滞回曲线呈反S形并向Z形发展. 现浇对比试件XJ在加载前期滞回曲线较为饱满，后期捏缩逐渐严重.

在加载初期，新型预制延性试件ZP1、ZP2与试件XJ表现相似，滞回环均呈细长梭形，残余变形较小. 随着横向位移增大，ZP1、ZP2的残余变形逐渐增大，不仅超过同位移加载等级下的XJ试件，其滞回曲线捏缩效应也更明显，滞回环由弓形迅速向反S形演变. 这是由于随着横向位移增大，ZP1、ZP2主要靠节点核心区内预埋的延性连杆承载耗能，延性杆受拉屈服、残余变形增大使得试件的捏缩现象加剧. 加载中后期，ZP1、ZP2滞回曲线逐渐呈Z形，捏缩现象较同位移加载等级下的XJ更显著. 此时，高强灌浆层剥落严重，预制梁、柱构件在横向位移作用下分离，试件损伤持续累积，且延性杆出现严重的塑性变形，试件梁根部形成塑性铰. ZP1与ZP2在加载过程中滞回特性相似，但ZP2因节点核心区预埋分块式延性杆锚块，其核心区混凝土开裂程度较ZP1更严重；加载后期ZP1表现出更好的耗能性能，滞回环面积比ZP2大约9%.

4.2 骨架曲线

各试件荷载-位移骨架曲线如图10所示. 由骨架曲线可以看出，各试件在达到峰值荷载后均出现了不同程度的下降. XJ在水平位移加载至15 mm时达到峰值荷载，ZP1和ZP2在水平位移加载至60 mm时达到峰值荷载，且峰值荷载较XJ高约14%，同时ZP1峰值荷载略高于ZP2，差值约3%. XJ在达到峰值荷载后下降速度较快，ZP1、ZP2在达到峰值荷载后下降较为平缓，其中ZP1下降速度比ZP2慢. 从整体来看，3个试件正向加载性能略优于反向加载.

图10显示，弹性阶段XJ横向刚度稍高于ZP1、ZP2. 但在往复荷载下，XJ梁混凝土裂缝快速扩展，导致节点刚度和强度快速下降，其承载力、延性及刚度均明显低于新型预制延性试件. ZP1和ZP2的骨架曲线走向相似，且ZP1骨架曲线能够“包络”ZP2，表明ZP1承载力和刚度略大于ZP2，这是因为ZP2节点核心区内预埋分块式延性杆锚块，在往复荷载下锚块对核心区混凝土的局部挤压效应更强，裂缝更多，核心区剪切破坏更显著.

4.3 位移延性

延性是指结构和构件在进入塑性阶段后，承载力未出现明显下降时承受变形的能力. 延性好的结构在破坏前会产生较大塑性变形，具有明显的预兆，而延性差的结构容易发生脆性破坏.

本试验试件的屈服点确定采用能量等效面积法，如图11所示. 位移延性系数µ可以表征试件延性的好坏，各试件的承载力特征值及延性系数见表4.

\mu =\frac{{\Delta }_{\mathrm{u}}}{{\Delta }_{\mathrm{y}}}（1）

因本试验中新型预制节点未加载至最终破坏，无法准确获取其极限位移及位移延性系数. 通过对节点最后两个加载步的强度下降趋势进行直线拟合，得出节点极限位移及位移延性系数如表5所示.

由表4和表5可知，试件ZP1、ZP2的各项承载力特征值均高于XJ，其中屈服位移较XJ提升约43%，峰值荷载提高约14%. 经拟合节点强度下降趋势得出节点极限位移及位移延性系数，发现新型预制节点位移延性系数比现浇对比节点高约116%. 需要说明的是，随横向位移加载，节点损伤持续积累，加载后期节点强度下降速度加快，因此实际中新型预制延性节点极限位移及位移延性系数应小于表5的拟合值，但仍远高于现浇对比节点. 这是因为新型预制延性节点依靠低屈服点高延性的连杆耗能，而现浇对比节点主要耗能的连接处钢筋混凝土易破坏，限制了其位移延性.

对比ZP1和ZP2可知，ZP1屈服位移和屈服荷载以及峰值荷载均高于ZP2，其中屈服位移高约5%，峰值荷载高约3%，位移延性系数拟合值高约7%. 这表明ZP1预制柱内预埋整体式延性杆锚块较ZP2分块式锚块受力性能更优.

4.4 强度退化

强度退化是指试件在同一位移加载等级下，随加载循环次数增加最大承载力降低的现象. 强度退化系数λ可以描述试件的强度退化. 各试件第二循环、第三循环强度退化曲线如图12、图13所示.

{\lambda }_j^i=P_j^i/P_j^{i-\mathrm{1}}（2）

式中：λ_jⁱ 为第j位移加载等级下第i个循环的强度退化系数，计算时对正向和反向分别计算；P_jⁱ 和P_j^i-1表示第j位移加载等级下第i循环与第i-1循环下的峰值荷载.

由图12、图13可见，ZP1、ZP2与XJ强度退化曲线趋势基本相同，第二循环强度退化系数大多在0.93以上，第三循环强度退化系数保持在0.90~0.97区间. 随循环荷载持续作用，试件内部累积损伤加重，强度退化系数逐渐降低. 整体而言，现浇试件的强度退化系数低于预制延性试件，表明现浇节点混凝土耐损伤性能较弱. 而新型预制延性节点在循环荷载下主要通过延性杆耗能，预制梁、柱构件损伤较小，因此经历两次循环荷载作用后仍能维持较高强度.

4.5 梁端塑性铰区转角

梁端塑性铰区转角θ是评价结构抗震性能的重要指标，按式（3）计算.

\theta =\frac{{\Delta }_{\mathrm{2}}-{\Delta }_{\mathrm{1}}}{h}（3）

式中：Δ₁、Δ₂分别为节点测量范围内梁顶处与梁底处的位移值；h为梁顶与梁底位移计间距离，本试验实测h=1 050 mm. 在本试验中，所有试件的塑性铰区均位于梁根部，其中XJ左、右梁的塑性铰区位于梁根部250 mm范围内，ZP1和ZP2塑性铰区位于预制梁、柱构件结合面区域.

各试件的梁端塑性铰区转角如图14所示. 加载初期不同试件转角值差别较小；加载中后期XJ梁端转角逐渐小于ZP1和ZP2，这是因为XJ梁根部混凝土开裂受损严重，而ZP1和ZP2塑性变形主要集中在延性杆上，其极限应变及耐损伤能力较强，且随加载位移增加，预制梁构件结合面区域灌浆层逐渐剥落，为节点梁端转角提供更大空间，使梁端塑性铰在节点破坏前能够发生充分的转动变形.

4.6 节点核心区剪切变形

节点核心区是框架节点的核心组成部分，在构件的轴力、剪力及弯矩作用下会产生剪切变形.采用剪切角评估核心区的剪切变形，如图15所示.

由图15可以看出，XJ在加载过程中仅有较小核心区剪切变形，ZP1和ZP2发生较大的剪切变形，与试验现象相吻合. Paulay等学者^［19］研究表示在梁柱节点中主要有斜压杆传力机构和桁架传力机构两种形式，在新型预制节点中，核心区延性杆锚块为延性杆受力提供锚固作用，而削弱了节点核心区斜压杆传力机构形成的抵抗剪切作用^［8］，因此新型预制试件的核心区剪切变形大于现浇对比试件. 对比ZP1和ZP2可知，加载前期核心区剪切变形基本一致，加载后期ZP2逐渐高于ZP1，当横向位移加载至82.5 mm时，ZP2核心区剪切变形值较ZP1高约20%. 这主要是因为ZP2核心区内预埋分块式延性杆锚块，在横向位移作用下对核心区混凝土内部的局部挤压效应更强，进一步削弱了核心区斜压杆传力机构的抗剪切作用，导致ZP2核心区裂缝比ZP1更严重，剪切变形也更大.

4.7 钢筋应变

通过监测钢筋应变以分析加载各阶段的钢筋受力状态，针对节点梁纵筋、柱纵筋，核心区柱箍筋以及预埋延性杆进行分析，应变曲线如图16~图19所示.

应变曲线绘制方法为，选取试验中不同位移加载等级区段内的钢筋应变最值作为该等级下的应变值，据此绘制钢筋应变曲线.为保证绘图清晰美观，对应变片破坏时的应变值作降值处理并以水平直线表示.

由图16梁纵筋应变可以看出，在加载过程中，XJ梁纵筋大部分屈服，ZP1和ZP2梁纵筋仅有少数在加载末期达到屈服状态. 从图19对应的ZP1和ZP2延性杆应变中可以发现，在加载至22.5 mm时即有部分延性杆达到屈服. 根据梁钢筋应变和延性杆应变的数据可知，在加载过程中新型预制节点梁纵筋起到了很好的传力作用，能够充分发挥延性杆的耗能能力.

由图17节点核心区柱纵筋应变图可以看出，XJ柱纵筋在加载过程中始终没有屈服，ZP1和ZP2在加载后期有部分纵筋屈服. 从对应的图18节点核心区箍筋应变中可以看出，XJ在整个加载过程中核心区箍筋未屈服，ZP1和ZP2在加载后期存在部分核心区箍筋屈服. 纵向钢筋应变和延性杆应变的数据表明，在加载后期新型预制梁柱节点的节点核心区存在较大的剪切变形，与试验现象核心区混凝土开裂相吻合.

5 结 论

本文提出一种基于钢牛腿搭接延性杆连接的新型预制装配式混凝土延性连接节点，对其进行抗震性能拟静力试验研究，并与现浇对比节点进行对比，得出以下结论.

1）新型预制延性节点丰富了节点连接形式，节点较好的抗震性能和较高的施工效率为建筑工业化中预制框架施工提供了更多选择.

2）新型预制延性节点承载力和延性均高于现浇对比节点，满足承载力设计要求，其中屈服位移提高约43%，峰值荷载提高约14%，位移延性系数（拟合值）提高约116%.

3）新型预制延性节点破坏特点：加载前期，节点主要靠混凝土承载，梁混凝土裂缝持续扩展，预制构件结合面处灌浆层开裂；加载中期，试件主要由延性杆承载，随横向位移增加延性杆屈服且部分受拉进入强化阶段，预制构件结合面处出现破坏主裂缝；加载后期，试件依靠延性杆耗能，延性杆发生较大塑性变形，预制构件结合面处主裂缝随往复位移加载而张开闭合.

4）节点核心区预埋整体式延性杆锚块抗震性能更优. 整体式锚块能够提升预制节点整体协调变形能力，提高节点承载力及耗能能力；加载中后期，分块式锚块对节点核心区混凝土的局部挤压效应更显著，导致核心区开裂更为严重，在一定程度上加剧了节点核心区脆性剪切破坏.

5）新型预制延性节点破坏主要出现在预制构件结合面，延性杆性产生充分塑性变形，构件主体未出现严重损坏，符合延性连接设计要求. 但核心区开裂比现浇节点严重，剪切变形较大，建议加大节点核心区箍筋密度，提高预制柱配筋强度.

6）加载时新型预制延性节点上的高强灌浆体出现块状剥落，用于实际工程存在一定风险，需进一步研究灌浆区域材料；此外，新型预制延性节点内部构造复杂，制作精度要求较高，工厂加工难度大、效率低，提升预制构件加工效率仍是研究方向.

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基金资助

上海市科委2022年度“科技创新行动计划”社会发展科技攻关项目（22dz1201600）