6.1 概述
我国装配整体式结构采用等同现浇的设计和建造方式，该结构具有整体性强、抗震性能好等优点。但是在现场连接时，连接节点处不可避免会伴随湿作业，因此会加大施工周期，对环境也会产生一定影响。而全装配式混凝土结构在现场对构件进行连接时，采用的是干式连接的装配方式，现场连接完成后即可投入使用，施工周期短，对环境影响小，完全符合我国现阶段的发展需要。相关研究表明，通过合理的节点设计，全装配式混凝土干式连接节点也能具有良好的传力机制和耗能能力。巨大的建筑需求量和节能环保要求的提高、劳动力成本的增长，促使全装配式混凝土结构成为未来我国建筑领域大力推广的技术之一。下面简要介绍目前主要的几种全装配式框架结构体系的构成与研究应用背景。
1）预应力混凝土框架结构体系
图6.1 预应力框架结构体系示意图
预应力混凝土框架结构体系是一种利用后张预应力的方式将待连接的预制构件压紧，实现构件之间连接的结构体系。预应力预制拼装技术最早起源于美国和日本。为推动装配式框架结构在高烈度区的应用，美国和日本联合开展了PRESSS项目（Precast Seismic Structural System Research Program）和NIST（National Institute of Standards and Technology）项目，其中重点提出并系统研究了预应力框架结构体系。图6.1为预应力框架结构体系示意图，各构件在预制时对位预留后张预应力筋孔道，在现场通过后穿预应力筋，并利用后张预应力在节点处压紧，实现主体框架的干式连接。采用后张预应力方式连接的框架结构具有良好的自复位特性。以如图6.2所示的预应力梁柱节点为例，在地震作用下梁柱节点会产生相对转动，由于后张预应力筋的存在，梁端会产生压着力[图6.2（a）]，在压着力作用下可使梁柱节点恢复到初始状态[图6.2（b）]，从而有效减少残余变形。预应力混凝土框架结构体系结合了预制混凝土结构与预应力混凝土结构的优势，具有构件自重小、结构整体性好、变形恢复能力强等优点，在大开间住宅、公共建筑与工业建筑中具有广阔的应用前景。
图6.2 预应力梁柱节点自复位示意图
2）承载型全装配式混凝土框架结构体系
承载型全装配式混凝土框架结构是通过在连接的构件内植入钢板或其他钢构件，或者在构件预制时做成用于支撑的牛腿形状，通过焊接、螺栓连接等方法来保证节点的可靠连接。该结构体系的预制构件之间在连接时无湿作业，施工周期短，各构件之间通过节点连接处的钢构件或牛腿等承担并传递荷载，传力简单明确，因此是目前普遍采用的一种全装配式混凝土结构体系，目前该体系在国内外已有一定实际工程应用。如图6.3所示的西班牙建筑，预制构件之间采用预埋连接件螺栓连接完成。通过这种连接形式，大幅缩短了现场施工时间。充分体现了该结构体系的优势，具有广泛的应用前景。
图6.3 承载型全装配式混凝土框架结构体系
图6.4 装设剪切钢板阻尼器的全装配式混凝土框架
3）承载-耗能型装配式框架结构体系
为了进一步提高全装配式混凝土结构的抗震性能和整体性，在承载型全装配式混凝土框架结构的基础上，在梁端增设如图6.4所示的耗能件。耗能件可用于预制构件之间的连接，同时还可作为结构重要的耗能部位，通过合理设计，可使地震作用下梁端设置的耗能件先于预制构件屈服。耗能件具有良好的塑性变形能力，可在地震过程中耗散大量的能量，因此可大幅提高全装配式混凝土结构节点的耗能能力。全装配式混凝土框架结构在梁端布设耗能件的形式，既保留了承载型全装配式混凝土框架结构的特点，又能提高节点的耗能水平，故称该结构体系为承载-耗能型装配式框架结构体系。该结构体系还具有可更换特性，地震过程中的塑性损伤主要集中在梁端设置的耗能件上，在震后只需要对耗能件进行更换即可完成修复工作，降低了结构震后修复的难度。该结构体系作为一种韧性结构，仍处于研究阶段。目前实际应用较少。