维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷第３期 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ ．２３ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２００７ ２００７年３月 钢筋混凝土现浇框架节点区设计 王宏东 （兰州工业高等专科学校建筑工程系，甘肃兰州７３００５０） 摘 要：钢筋混凝土现浇框架结构在地震作用下，应做到节点基本不破坏，节点应保证框架整体结 构的安全可靠，经济合理和便于施工。影响框架节点抗剪强度的主要因素有混凝土强度等级，柱轴 压力，体积配箍率，四边梁交叉约束作用，梁纵向钢筋的锚固和延伸。建议从这几方面采取措施加 强节点设计。 关键词：框架；节点；设计；抗剪强度 中图分类号：ＴＵ２７１ 钢筋混凝土结构发生破坏最常见的问题发生在 主要结构构件的连接部位，即节点区（梁柱节点，次 梁一主梁节点等）。节点区的基本要求为：构件端部 ２．２剪摩擦机理 这种机理适合于核心区混凝土受剪破坏，水平 箍筋屈服而梁，柱纵向钢筋未发生粘结破坏的情况。 核心区剪切破坏的临界裂缝常沿对角线发生，将核 的各种力必须通过节点区传递到其相邻的各支承构 件上。由于现在越来越多地采用大直径的钢筋和高 强混凝土材料，导致构件，节点区的截面尺寸越来越 小，因此必须更加重视节点区的设计和构造。 心区分成两大块，在两块之间产生滑动摩擦。假定 与斜裂缝相交的水平箍筋受拉屈服，则其抗剪能力 可以有两部分组成，即穿过裂缝的箍筋受拉屈服时 所承担的剪力以及斜裂缝处在弯曲压力下所产生的 混凝土摩擦力，这两者组成的抵抗力即为节点的抗 剪承载力。 ２，３桁架机理 １节点区的受力特点 梁柱节点区是指梁柱连接部位梁高范围内的 柱。设计节点区所用的力并不是通过框架分析得到 的，而是通过构件的名义承载力计算得到的。非抗 震框架结构或抗震等级为三，四级的框架结构顶层 中间节点因左，右梁端只受负弯矩作用，节点中作用 的剪力较小，通常不需要进行节点受剪承载力计算； 一在核心区既配有水平箍筋又有较密的垂直钢筋 情况下，当节点承受很大剪力，核心区产生多条剪切 裂缝时，混凝土的压杆作用降低，大部分剪力可假定 有一个桁架机制来承担。此时由水平箍筋承担水平 ，二级抗震等级的框架结构顶层中间节点因受一 力，由垂直钢筋和柱轴向力承担垂直拉力，由斜裂缝 间的混凝土承担斜压力，组成平衡体系，形成桁架机 侧正弯矩与另一侧负弯矩的组合交变作用，节点中 作用的剪力较大，必须经行节点受剪承载力计算。 理。按照桁架分析方法，节点核心区的抗剪强度将 受混凝土，柱轴向力，水平箍筋和垂直钢筋等因素控 制。 ２节点区的破坏机理 破坏机理是指结构在荷载作用下受力后的行为 表现，或结构通过怎样的作用将荷载传至支座。 ２．１斜压杆机理 当核心区没有箍筋或箍筋很少时，节点的承载 以上３种破坏机理各有其特点，在应用时需根 据实际节点的情况选用不同的模型。 ３框架节点的设计准则 节点的承载力不应低于其连接构件的承载力 （强节点，弱构件）；多遇地震时，节点应在弹性范围 内工作；罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖 向荷载的传递｝梁，柱纵向钢筋在节点区应有可靠的 锚固（强节点，强锚固）；节点配筋不应使施工过分困 难。 力主要由核心区混凝土所控制。这种模式适合于梁 或柱承载力较低而节点核心区未受到严重损坏的情 况。在节点核心区开裂以前已有一条潜在的斜压杆 存在，在核心区出现斜裂缝之后，在两条斜裂缝之间 也形成了一个斜压杆，最后斜压杆的混凝土破坏，节 点强度达到极限值。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 王宏东：钢筋混凝土现浇框架节点区设计 １６１ ４影响框架节点抗剪强度的主要因素 对于以剪切变形为主的钢筋混凝土框架，当承 受地震作用时，框架抗震的薄弱环节是框架节点及 其邻近的柱端和梁端。这主要是在地震作用下，框 架节点经受着很大的水平剪力，使得节点处容易产 生剪切脆性破坏。其破坏特征为：节点核心区出现 斜向交叉裂缝；混凝土和柱纵向钢筋产生粘结开裂， 混凝土保护层剥落；纵向钢筋混凝土被压屈，最终导 致节点核心区失效，同时也意味着交汇于节点的全 部梁，柱失效。影响框架节点抗剪强度的主要因素 有以下几个。 ４．１混凝土强度等级 当采用较低的混凝土强度等级时，框架节点在 水平剪力的作用下会引起节点处平均剪应力过高， 使节点过早出现裂缝而导致混凝土碎裂，同时影响 框架梁纵筋在节点处的锚固效果。在水平剪力作用 下，框架梁纵筋与节点处混凝土的粘结力退化，引起 纵筋滑移进而影响梁端塑性铰的形成，造成强柱弱 梁失效。 ４．２柱轴压力 柱轴压力是指上部结构作用在节点处的组合轴 力。在竖向荷载和地震作用下，梁柱节点主要承受 压力和剪力。在剪压作用下节点处混凝土抗剪强度 随柱轴压力的增大而下降，尤其在高轴压力下，节点 截面上受压区混凝土的压应力将超过混凝土轴心抗 压强度，加速了节点混凝土破坏。而此时即使提高 配筋率，箍筋对核心区混凝土的约束作用影响很小， 从而大大降低了框架节点的抗剪强度。 ４．３体积配箍率 框架节点的严重破坏，大多是由于节点处无箍 筋或少箍筋。在剪压作用下由于箍筋少，配箍率较 低，不能对框架节点混凝土核心区起到约束作用，从 而使混凝土的抗剪强度降低。 ４．４四边梁交叉约束作用 多层钢筋混凝土框架节点，在地震作用下破坏 的一般规律是：角柱，边柱节点震害重于内柱节点。 造成这种状况的原因在于，由于在地震作用下，引起 水平剪力合力作用线不通过结构刚度中心，框架结 构不仅发生平移变形，还会出现扭转，使角柱，边柱 节点所承受的剪力大于内柱节点。 ４．５梁纵向钢筋的锚固和延伸 由于节点区处于复杂的应力状态，内力的方向 发生突变，常用的节点构造只能提供所需承载力的 ３Ｏ 左右，所以应当配置有足够锚固的钢筋承受拉 力。梁的纵向受力钢筋伸进梁柱节点区，必须避开 柱的竖向钢筋。 ５ 建议 ５．１正确选用混凝土强度 框架节点处的混凝土强度等级应与柱的混凝土 强度等级一致或相近，相差不应大于５ＭＰａ． ５．２控制轴压比 合理控制节点轴压比。当轴压比在０．３～０．５ 范围内，对提高抗剪强度是十分有利的。轴压比大 于０．５以后，框架节点抗剪强度也随着轴压比的增 大而降低，此时提高配筋率对改善框架节点的抗剪 强度不明显。设计中将框架节点的轴压比控制在 ０．４～０．５为宜，当轴压比不能满足要求时，可采用 加大柱的截面面积或提高混凝土强度等级来进行调 整。 ５．３经济合理地选择配箍形式和提高配箍率 《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５ｏ０１１—２００１）中采用 了限制最小体积配箍率来控制框架节点核心区的配 箍数量。设计时采用不同的箍筋形式对提高框架节 点的抗剪强度的效果也是不同的，例如在节点区布 置螺旋复合箍筋等。 ５．．在节点区应用钢钎维混凝土 钢钎维混凝土具有抗拉强度高，可提高钢筋与 混凝土的锚固强度及节点的抗剪承载力，降低施工 难度，改善框架节点的抗震性能。 ５．５转移梁端塑性铰 在竖向荷载和地震作用下，一般是柱边梁端的 弯矩最大，首先形成塑性铰，该处纵向受力钢筋达到 屈服，并将向节点区扩展，它将严重影响梁端纵向受 力钢筋的锚固性能，若采取相应的措施（在梁端增设 附加钢筋，在梁端增设交叉弯折钢筋，在梁端水平加 腋等）可满足设计要求。 参考文献： ［１］ 李视令．钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固．建筑技 术．２ＯＯｌ，３２（６）． ［４］金国芳．框架节点加固的抗震性能试验研尧．工程抗 震，２０００（１）；１４—１７． ［５］ＧＢ５００１１—２００１建筑抗震设计规范． ［６］ＧＢＳ００１０－－２００２混凝土结构设计规范． ［７］孙彬．浅谈不同强度等级混凝土梁柱节点的施工方法． 混凝土．２００３（６）：６２—６３．