鄧宇　郭鎮(zhèn)　張博　郝宇茜　康侃　馬富強(qiáng)

摘 要：為解決傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)梁柱節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度低等一系列問(wèn)題，提出一種嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式，并設(shè)計(jì)4個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)試件（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件，3個(gè)嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件）進(jìn)行試驗(yàn)研究，設(shè)置型鋼翼緣寬度、剪跨比為主要參數(shù)，對(duì)4個(gè)試件的破壞形態(tài)、承載力、變形能力進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)柱端混凝土裂縫較少，裂縫分布和破壞位置基本上發(fā)生于梁端，充分滿足了“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)要求；相較于標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件峰值承載力、極限承載力、變形能力均顯著提高，當(dāng)型鋼翼緣加寬時(shí)，試件峰值承載力和極限承載力提升較為有限，當(dāng)剪跨比大于2.7時(shí)，承載力將會(huì)明顯降低。

關(guān)鍵詞：梁柱節(jié)點(diǎn)；型鋼翼緣寬度；剪跨比；破壞形態(tài)；承載力；變形能力

中圖分類號(hào)：TU392.1；TU317 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2024.02.004

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)和加速，裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)作為最廣泛應(yīng)用的建筑結(jié)構(gòu)形式[1-2]，越來(lái)越多被建筑行業(yè)所使用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點(diǎn)不僅在建筑結(jié)構(gòu)上起著至關(guān)重要的作用，也成為抵抗地震力的關(guān)鍵一環(huán)。而傳統(tǒng)建筑行業(yè)仍然以現(xiàn)澆為主，但這種施工方法降低了施工效率，而且現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了很大污染。隨著我國(guó)勞動(dòng)力成本不斷增加，已經(jīng)不能滿足當(dāng)今可持續(xù)化發(fā)展的要求。裝配式預(yù)制構(gòu)件是在工廠批量加工，并進(jìn)行集中養(yǎng)護(hù)，將減少環(huán)境污染、降低勞動(dòng)成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、保障預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量[3-6]。

近些年來(lái)，裝配式施工方法越來(lái)越成熟，預(yù)制率明顯提升，在歐洲部分地區(qū)已有全預(yù)制的施工方案，在美國(guó)，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)被認(rèn)為發(fā)揮著無(wú)可替代的作用[7]，而我國(guó)建筑工業(yè)化仍處于轉(zhuǎn)型和推廣運(yùn)用的關(guān)鍵階段。雖然裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)還存在研究滯后[8-9]，但也有國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了研究。蔡建國(guó)等[9]對(duì)法國(guó)世構(gòu)體系進(jìn)行了低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究，試驗(yàn)表明，混凝土的開裂以及壓碎主要集中于鍵槽部位，該結(jié)構(gòu)具有理想的梁塑性鉸，鍵槽較寬對(duì)負(fù)向承載力影響較大，鍵槽長(zhǎng)度為50 cm的試件相比于鍵槽長(zhǎng)度為40、45 cm的試件，負(fù)向承載力明顯小于100 kN，3種鍵槽的正向承載力均小于100 kN，但施工相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)施工較為不方便。Choi等[10]提出了在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)置入型鋼，并在后澆區(qū)澆筑ECC材料，通過(guò)擬靜力試驗(yàn)，研究表明預(yù)制節(jié)點(diǎn)的承載力是現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)的1.15倍，由于材料的拉伸變形和連接鋼板的屈服，試件表現(xiàn)出高延性和較好的抗震能力。但ECC材料的加入提高了設(shè)計(jì)難度和成本。趙斌等[11]提出了全裝配式高強(qiáng)混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)，通過(guò)足尺模型在低周反復(fù)加載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用高強(qiáng)鋼纖維混凝土后澆整體式梁柱組合件承載力可達(dá)108.8 kN，相較于現(xiàn)澆梁柱組合件和后澆梁柱組合件分別提升了4.4%、3.8%，其承載力明顯高于現(xiàn)澆及后澆整體式梁柱節(jié)點(diǎn)。徐科杰等[12]對(duì)干連接和濕連接節(jié)點(diǎn)特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果表明濕連接施工工藝復(fù)雜會(huì)導(dǎo)致工期增加，干連接雖便于安裝，但抗震性能和延展性不足。李慧等[13]采用蝶形耗能連接件裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抗震性能有限元分析，結(jié)果表明有限元模擬承載力和試驗(yàn)承載力相差不超過(guò)7.0%，當(dāng)增加螺絲預(yù)緊力時(shí)，節(jié)點(diǎn)承載力最大提升幅度為22.6%，但連接組件較多，會(huì)降低施工效率。

除此之外，還有許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究[14-17]，雖取得相當(dāng)多的研究成果，但仍難以提高施工效率、降低裝配難度。因此，設(shè)計(jì)出一種既能施工便利，又能保證良好的受力性能的梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式成為當(dāng)務(wù)之急。為進(jìn)一步探究節(jié)點(diǎn)受力性能和便捷組裝方法，試驗(yàn)以焊接H型鋼嵌入節(jié)點(diǎn)，梁端采用機(jī)械連接，在后澆帶形成嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)。以剪跨比、型鋼翼緣寬度為主要參數(shù)，對(duì)4個(gè)試件的破壞形態(tài)、承載力、變形能力進(jìn)行對(duì)比分析。試驗(yàn)中所涉及試件為二維構(gòu)件，為還原試件節(jié)點(diǎn)真實(shí)受力，故采用單向擬靜力方式進(jìn)行加載，最終通過(guò)加載試驗(yàn)，分析試件的峰值荷載和位移、極限荷載和位移的力學(xué)性能的影響規(guī)律，為預(yù)制梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提供參考。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 節(jié)點(diǎn)試件設(shè)計(jì)與裝配

試驗(yàn)中所有試件均采用以框架節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，試件梁端長(zhǎng)度為1 100 mm，柱子的長(zhǎng)度為1 600 mm。所有試件具有相同的幾何尺寸（柱截面尺寸為300 mm×300 mm，梁截面尺寸為250 mm×300 mm），其中柱內(nèi)縱筋采用4根直徑為14 mm的HRB400級(jí)的螺紋鋼筋，箍筋采用8 mm的HRB400級(jí)的螺紋鋼筋，箍筋間距布置為加密區(qū)50 mm，非加密區(qū)100 mm；梁縱筋采用4根直徑為14 mm的HRB400級(jí)的螺紋鋼筋，箍筋采用8 mm的HRB400級(jí)的螺紋鋼筋，箍筋間距布置為加密區(qū)50 mm，使型鋼和混凝土保證協(xié)同受力，便于施工，布置非加密區(qū)100 mm。RCJ試件使用C30等級(jí)混凝土進(jìn)行澆筑，SCJ-1、SCJ-2、SCJ-3試件現(xiàn)澆區(qū)和后澆區(qū)分別采用C30、C40等級(jí)混凝土澆筑，所有試件梁、柱的縱筋混凝土保護(hù)層厚度均為30 mm。以上相關(guān)設(shè)計(jì)參考規(guī)范GB 50010—2020[18]。具體的節(jié)點(diǎn)參數(shù)如表1所示。

標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件截面形式如圖1所示，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件截面細(xì)節(jié)如圖2所示。其中在靠近梁端附近，為防止節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)剪切破壞，故對(duì)梁端靠近柱一側(cè)設(shè)置箍筋加密區(qū)。

嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件的柱內(nèi)主要配筋、截面形式與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆混凝土試件一致，在柱內(nèi)的節(jié)點(diǎn)位置預(yù)埋長(zhǎng)度為700 mm、規(guī)格為HW 175 mm×175 mm×8 mm×11 mm的Q235型鋼，在柱內(nèi)型鋼中部處焊接規(guī)格為HW 205 mm×125 mm×6 mm×8 mm或HW 205 mm×145 mm×6 mm×8 mm 的Q235型鋼，且方向?yàn)檠亓悍较蜓由?00 mm，在梁端長(zhǎng)800 mm處配置縱筋和箍筋，靠近柱一側(cè)嵌入300 mm處配置加密箍筋，在長(zhǎng)度為500 mm處配置同規(guī)格H型鋼，將需要連接的型鋼端部預(yù)留一定數(shù)量的螺栓孔，將暫時(shí)無(wú)需澆筑部分進(jìn)行隔離，再支模澆筑C30等級(jí)混凝土成型。

對(duì)于嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件，為確保預(yù)埋型鋼傳力的流暢性，防止型鋼與混凝土之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，參考規(guī)范GB 50017—2017[19]和GB 51367—2019[20]。當(dāng)養(yǎng)護(hù)至嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件C30等級(jí)混凝土達(dá)到初始強(qiáng)度后，對(duì)型鋼連接處采用高強(qiáng)螺栓和鋼板進(jìn)行拼接，并采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40的細(xì)石混凝土進(jìn)行澆筑，直至試件養(yǎng)護(hù)28 d后開展試驗(yàn)研究。

1.2 材料力學(xué)性能

現(xiàn)澆采用C30商品混凝土澆筑，后澆采用C40商品混凝土澆筑，在澆筑前預(yù)留3組（立方體、棱柱體各3組，每組各3個(gè)試塊）150 mm×150 mm×150 mm的標(biāo)準(zhǔn)混凝土立方體試塊和150 mm×150 mm×300 mm的標(biāo)準(zhǔn)混凝土棱柱體試塊。待混凝土達(dá)到足夠強(qiáng)度后，根據(jù)規(guī)范GB/T 50081—2019[21]和GB/T 228.1—2021[22]，利用TYE-A系列數(shù)顯式電液壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)混凝土棱柱體試塊進(jìn)行抗壓性能試驗(yàn)測(cè)試，混凝土試塊的材料性能見表2。利用萬(wàn)能試驗(yàn)儀進(jìn)行鋼筋拉伸，鋼筋力學(xué)性能（見表3）采用廠家提供的參數(shù)。

1.3 試驗(yàn)加載及測(cè)試方式

采用異位試驗(yàn)的方式進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)盡可能還原試件的受力情況，在柱端部放置了鉸支座。通過(guò)千斤頂在柱的一端施加100 kN的軸向壓力來(lái)替代豎向荷載作用，用柱端壓力傳感器以確定力值大小，試驗(yàn)中利用MTS電液伺服加載裝置對(duì)試件梁端施加水平荷載。為了保證力的傳導(dǎo)方向?qū)χ鴥蓚?cè)柱端，用壓梁進(jìn)行固定。柱端用千斤頂施加軸向壓力，在試驗(yàn)中為防止試件產(chǎn)生水平移動(dòng)，在試驗(yàn)裝置的水平向設(shè)置2根固定拉桿，通過(guò)箱梁和反力墻進(jìn)行支撐固定，加載裝置如圖3所示。

試驗(yàn)加載采用混合控制加載方式，在試件未發(fā)生屈服之前，采用荷載控制分級(jí)加載，首次加載時(shí)，以2 kN為增量加載，出現(xiàn)裂縫之后，再以5 kN為增量加載，其中每一級(jí)荷載控制循環(huán)3次，直至加載到試件屈服，此時(shí)記錄梁端位移值1Δ（Δ表示循環(huán)），進(jìn)行位移控制分級(jí)加載，以試件屈服位移1Δ為增量進(jìn)行分級(jí)加載，每級(jí)循環(huán)加載3次，當(dāng)梁端荷載降至最大承載力的85%時(shí)，試件加載工作結(jié)束，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和圖像采集。試驗(yàn)加載制度過(guò)程示意圖如圖4所示。

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞形態(tài)

通過(guò)觀察試件破壞現(xiàn)象及試件裂縫分布可以看出，本試驗(yàn)中的4個(gè)試件主要是以彎曲破壞為主。最終破壞位置基本上發(fā)生在梁端節(jié)點(diǎn)，且在破壞階段時(shí)均發(fā)生了混凝土脫落現(xiàn)象，塑性鉸位置也主要在梁端節(jié)點(diǎn)位置。破壞過(guò)程可以分為3個(gè)階段：彈性階段、彈塑性階段、破壞失效階段，試件破壞失效狀態(tài)如圖5所示。

RCJ試件為標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件，首先在柱端施加10.0 kN軸向力。在加載力值小于10.0 kN時(shí)，RCJ、SCJ-1、SCJ-2、SCJ-3試件均未產(chǎn)生裂縫，表明試件均處于彈性階段。隨著加載力值的加大，當(dāng)加載力值大于10.0 kN時(shí)，RCJ試件最先開裂，在梁柱交界處靠近梁端出現(xiàn)裂縫，SCJ-2、SCJ-3試件均在距離柱高300 mm處開裂，SCJ-1試件在距離柱端高600 mm處出現(xiàn)橫向裂縫。隨著試件進(jìn)入彈塑性階段后，試件RCJ裂縫最先出現(xiàn)貫穿裂縫和斜向裂縫，并在加載過(guò)程中出現(xiàn)輕微脫皮；SCJ-1、SCJ-2、SCJ-3試件分別出現(xiàn)貫穿裂縫并伴有明顯脫皮現(xiàn)象，隨著加載繼續(xù)進(jìn)行，試件出現(xiàn)斜向相交裂縫，最終所有試件逐漸進(jìn)入破壞失效階段。在加載力值為52.8 kN時(shí)試件RCJ出現(xiàn)破壞，在靠近梁柱交界面出現(xiàn)較寬裂縫，且在梁兩側(cè)高約100 mm處出現(xiàn)混凝土壓潰脫落。在加載力值為101.0 kN時(shí)試件SCJ-1出現(xiàn)破壞，在梁柱交界面約200 mm范圍內(nèi)出現(xiàn)混凝土壓潰脫落，箍筋出現(xiàn)部分裸露，峰值承載力下降，進(jìn)入破壞失效階段。在加載力值為104.0 kN時(shí)試件SCJ-2出現(xiàn)破壞，在梁柱交界面約150 mm范圍內(nèi)出現(xiàn)混凝土壓潰脫落，部分箍筋出現(xiàn)裸露。在加載力值為105.7 kN時(shí)SCJ-3試件出現(xiàn)破壞，在梁柱交界面高約200 mm范圍內(nèi)出現(xiàn)混凝土壓潰脫落，且主要分布在梁兩側(cè)，部分箍筋出現(xiàn)裸露。從試件破壞的現(xiàn)象和過(guò)程來(lái)看，可從下面3個(gè)階段總結(jié)分析。

1）彈性階段：隨著試驗(yàn)加載開始，水平荷載和位移處于彈性階段，試件未產(chǎn)生可觀測(cè)裂縫，隨著水平荷載減小到0，試件均無(wú)任何殘余變形。

2）彈塑性階段：試件出現(xiàn)初始裂縫且裂縫開展緩慢，RCJ、SCJ-1、SCJ-2、SCJ-3試件均在加載力值為10.0～14.0 kN內(nèi)產(chǎn)生裂縫，這是由于混凝土本身材料屬性的影響，各試件開裂荷載較小且差別不明顯，未呈現(xiàn)明顯規(guī)律。隨著荷載繼續(xù)增加，此時(shí)荷載和位移不再處于彈性階段，且出現(xiàn)橫向貫穿裂縫。其中RCJ裂縫主要出現(xiàn)在梁端和柱交界截面處，且在梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)位置也出現(xiàn)了裂縫，而SCJ-1、SCJ-2、SCJ-3試件主要出現(xiàn)在梁端型鋼連接節(jié)點(diǎn)后澆位置，充分顯示出嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)受力特性，同時(shí)達(dá)到了“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)思路和要求。

3）破壞失效階段：此時(shí)試件基本上達(dá)到屈服，并通過(guò)屈服時(shí)的最大位移，進(jìn)行位移控制加載，隨著位移循環(huán)加載開始，試件裂縫寬度不斷增大，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)也出現(xiàn)了斜裂縫。隨著循環(huán)位移的增大，梁端節(jié)點(diǎn)位置混凝土出現(xiàn)了脫落現(xiàn)象，并且發(fā)出“噼啪”的響聲，尤其是嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件試驗(yàn)現(xiàn)象相對(duì)明顯，隨著梁端節(jié)點(diǎn)位置混凝土開裂、脫落，并且裸露出部分內(nèi)部箍筋和型鋼，此時(shí)后澆帶處混凝土基本上不再承受荷載，型鋼承受主要荷載。隨著位移循環(huán)荷載的加載，承載力出現(xiàn)緩慢下降，當(dāng)承載力下降到峰值荷載的85%以下或者試件破壞嚴(yán)重時(shí)，所有試驗(yàn)試件徹底破壞失效。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 裂縫形態(tài)分析

從圖5和試驗(yàn)過(guò)程中可以得出，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件初始裂縫更易出現(xiàn)在后澆區(qū)，且剪跨比為3.3的試件（RCJ、SCJ-3）的裂縫分布比剪跨比為2.7的試件（SCJ-1、SCJ-2）更為廣泛。當(dāng)剪跨比較小時(shí)，SCJ-1、SCJ-2試件裂縫均出現(xiàn)在梁端節(jié)點(diǎn)后澆區(qū)位置，且裂縫相對(duì)集中在梁柱交界處節(jié)點(diǎn)位置，這是由于在剪跨比降低之后節(jié)點(diǎn)受到彎矩和剪力的雙重影響。

通過(guò)對(duì)比分析可以看出，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件的梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土裂縫比標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件出現(xiàn)的裂縫少，能夠保證結(jié)構(gòu)在承受地震作用時(shí)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)不會(huì)先發(fā)生破壞，從而保證了結(jié)構(gòu)柱具有一定的抗倒塌能力。通過(guò)各試件最終破壞圖可以看出，試件梁端節(jié)點(diǎn)位置混凝土出現(xiàn)了明顯的脫落和壓潰，這是由于試件破壞時(shí)梁變形較大，梁柱節(jié)點(diǎn)交界處混凝土退出工作，應(yīng)力基本上由型鋼節(jié)點(diǎn)承擔(dān)。

3.2 承載力分析

試驗(yàn)通過(guò)峰值承載力和極限承載力來(lái)評(píng)估試件承載力，其中峰值承載力為試件所能承載的最大荷載，峰值承載力能夠有效反映出試件在地震過(guò)程所能抵御的最大破壞能力。極限承載力是指試件峰值承載力下降至85%左右時(shí)對(duì)應(yīng)的承載力，由于加載方向的不同，故存在正向和負(fù)向的峰值承載力和極限承載力。

圖6、圖7分別為試件的峰值荷載和極限荷載圖。由圖6、圖7可以看出，當(dāng)剪跨比為3.3時(shí)，SCJ-3試件峰值荷載和極限荷載均比RCJ試件高約1.5倍，說(shuō)明嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件具有優(yōu)異的承載力，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足“等現(xiàn)澆”（裝配式與現(xiàn)澆接近的力學(xué)性能）這一基本要求，當(dāng)剪跨比為2.7時(shí)，對(duì)比SCJ-1和SCJ-2試件，增加翼緣寬度可提高正向峰值承載力5.3 kN，提高負(fù)向峰值承載力12.6 kN，說(shuō)明峰值承載力負(fù)向提升較為明顯，而正向提升較小。RCJ和SCJ-1試件正向和負(fù)向峰值承載力差距均小于1.5 kN，SCJ-2和SCJ-3試件正向和負(fù)向峰值承載力均超過(guò)5.0 kN，RCJ、SCJ-2和SCJ-3試件正向和負(fù)向極限承載力差距小于5.0 kN，其中SCJ-3試件正向和負(fù)向極限荷載超過(guò)18.0 kN，明顯大于其他試件。究其原因，當(dāng)剪跨比大于2.7時(shí)，試件更容易損傷，導(dǎo)致承載力下降，且混凝土在開裂后試件受力由混凝土轉(zhuǎn)移至型鋼受力，由于正向和負(fù)向應(yīng)力分布不同，試件加載造成試件存在不同的累計(jì)損傷，也是正向承載力和負(fù)向承載力在數(shù)值上存在差異的原因。

3.3 變形能力分析

通過(guò)峰值位移和極限位移來(lái)衡量試件在分別達(dá)到峰值荷載和極限荷載時(shí)所產(chǎn)生的位移來(lái)評(píng)估試件的變形性能。

由圖8可以看出，所有節(jié)點(diǎn)試件在達(dá)到峰值荷載時(shí)的位移均超過(guò)了25 mm，其中SCJ-1、SCJ-2、SCJ-3試件無(wú)論正向加載還是負(fù)向加載均大于30 mm。通過(guò)對(duì)比可以得出，采用嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件比標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件峰值位移有明顯增大，這反映出試驗(yàn)所設(shè)計(jì)嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件具有較好的延性。但在加載過(guò)程中型鋼與混凝土產(chǎn)生滑移，使得嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件正向和負(fù)向峰值位移不一致。剪跨比為3.3的RCJ、SCJ-3試件相較于剪跨比為2.7的SCJ-1、SCJ-2試件，變形能力明顯降低。在剪跨比為2.7時(shí)，當(dāng)SCJ-2試件翼緣寬度較SCJ-1試件寬時(shí)，SCJ-2試件在負(fù)向具有更好的變形能力，比正向位移高出18 mm，且正向位移和SCJ-1試件差距較小。

極限位移是試件在加載過(guò)程中，峰值荷載下降至85%左右時(shí)所對(duì)應(yīng)的位移，由圖9可以看出，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件極限位移均超過(guò)50 mm，相較于標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)試件，位移大于10 mm，最大位移差超過(guò)20 mm。當(dāng)翼緣寬度增加至145 mm時(shí)，SCJ-2試件相較于SCJ-1試件，極限位移有明顯提升；當(dāng)型鋼翼緣寬度不變時(shí)，剪跨比越大試件極限位移越小。

4 結(jié)論

1）由試件破環(huán)現(xiàn)象及裂縫分布圖可知，4個(gè)試件均經(jīng)歷了彈性階段、彈塑性階段、破壞失效階段，且主要以彎曲破壞為主。節(jié)點(diǎn)采用嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件，其相較于標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)試件，裂縫更易集中于后澆區(qū)連接處，且塑性鉸位置主要在梁端，滿足抗震設(shè)計(jì)要求。

2）通過(guò)承載力分析可以得出，當(dāng)剪跨比為3.3時(shí)，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件比標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)試件具有優(yōu)異的承載力，可達(dá)到裝配式節(jié)點(diǎn)連接可靠力學(xué)性能；當(dāng)剪跨比為2.7時(shí)，增加H型鋼翼緣寬度后對(duì)承載力貢獻(xiàn)有限。

3）通過(guò)試件變形分析得出，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件具有更好的峰值位移和極限位移，當(dāng)增加H型鋼翼緣寬度后對(duì)負(fù)向的峰值位移有明顯提高，但在極限位移中均有明顯提高，在地震荷載中采用嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)將會(huì)擁有更好的變形能力，比現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)擁有更好的受力性能。

4）綜上所述，嵌入式H型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)試件具有良好的塑性鉸分布，且承載力、變形能力均有很好的表現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)所使用的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)，可以滿足裝配式建筑的可靠、施工便利等要求。由于試驗(yàn)試件數(shù)量有限，在后續(xù)研究將深入探討。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧泰昌. 國(guó)內(nèi)外裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2014（8）：48-51.

[2] 吳剛，馮德成. 裝配式混凝土框架節(jié)點(diǎn)基本性能研究進(jìn)展[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2018，39（2）：1-16.

[3] 管東芝，田文華，陳子軒，等. 基于UHPC殼的裝配式混凝土梁柱連接抗震性能研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2023，56（1）：49-56.

[4] HONG J K，SHEN G Q，MAO C，et al. Life-cycle energy analysis of prefabricated building components：an input-output-based hybrid model[J]. Journal of Cleaner Production，2016，112：2198-2207.

[5] 梁永朵，易露軍，付素娟，等．AL網(wǎng)架板裝配式墻體中Ⅴ形連接件力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，33（1）：26-32.

[6] 魏鑫，劉敬敏，秦康，等. 基于BIM技術(shù)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的安全管理[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，32（1）：114-120.

[7] 李曉明. 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 住宅產(chǎn)業(yè)，2011（6）：16-18.

[8] 王俊，趙基達(dá)，胡宗羽. 我國(guó)建筑工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2016，49（5）：1-8.

[9] 蔡建國(guó)，馮健，王贊，等. 預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架抗震性能研究[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，48（2）：136-140．

[10] CHOI H K，CHOI Y C，CHOI C S. Development and testing of precast concrete beam-to-column connections[J]. Engineering Structures，2013，56：1820-1835.

[11] 趙斌，呂西林，劉海峰．預(yù)制高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)后澆整體式梁柱組合件抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2004（6）：22-28．

[12] 徐科杰，應(yīng)森源，張靜，等. 裝配式建筑梁柱節(jié)點(diǎn)干濕連接方法的對(duì)比分析[J]. 住宅與房地產(chǎn)，2019（30）：140-141.

[13] 李慧，許滸，歐盈，等. 蝶形耗能連接件裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能[J].工業(yè)建筑，2023，53（1）：100-107，120.

[14] 張婧琛，陳藝夫，石棚，等. 裝配式鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性節(jié)點(diǎn)研究綜述[C]//第十七屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2017：936-951.

[15] 秦童，劉英利. 預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式研究綜述[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（22）：141-143.

[16] 歐衛(wèi)星，劉康，馬高. 裝配式框架連接節(jié)點(diǎn)研究綜述[J]. 建設(shè)科技，2020（3）：59-62.

[17] 黃宇星，祝磊，葉楨翔，等. 預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)連接方式研究綜述[J].混凝土，2013（1）：120-126.

[18] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50010—2020[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2020.

[19] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50017—2017[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017.

[20] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 51367—2019[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019.

[21] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 50081—2019[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019.

[22] 全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 金屬材料 拉伸試驗(yàn)：第1部分 室溫試驗(yàn)方法：GB/T 228.1—2021[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2021.

Research on mechanical behavior of embedded H-beam column joints

DENG Yu， GUO Zhen， ZHANG Bo， HAO Yuxi， KANG Kan， MA Fuqiang

（School of Civil and Architecture Engineering， Guangxi University of Science and Technology，

Liuzhou 545006， China）

Abstract： To solve a series of problems of complex construction and low joint strength of traditional standard beam-column joints， an embedded H-beam joint structure was proposed， and four beam-column joint specimens （one standard cast-in-place beam-column joint specimen， three embedded H-beam joint specimens） were designed for test. The flange width and shear span ratio of section steel were set as the main parameters， and the failure forms， bearing capacity and deformation capacity of the four specimens were compared and analyzed. The results show that the concrete cracks at the column end in the core area of the embedded H-beam joint specimens are few， and the crack distribution and failure location are basically at the beam end， which fully meets the structural design requirements of strong column and weak beam. Compared with the standard cast-in-place beam-column joint specimen， the peak bearing capacity， ultimate bearing capacity and deformation capacity of the embedded H-beam joint specimens are significantly increased. When the section steel flange is widened， the increase of peak bearing capacity and ultimate bearing capacity is limited， and when the shear span ratio is greater than 2.7， the bearing capacity will decrease significantly.

Keywords： beam-column joint; steel flange width; shear span ratio; pattern of destruction; bearing capacity; capacity of deformation

（責(zé)任編輯：羅小芬）

收稿日期：2022-11-24；修回日期：2023-05-19

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52168016，52268021）；廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2019GXNSFAA245061）；廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2018KY0315）資助

第一作者：鄧宇，博士，教授，研究方向：新型材料與新型結(jié)構(gòu)技術(shù)，E-mail：150784185@qq.com