謅議鋼筋混凝土框架加強環(huán)式節(jié)點的設計

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摘要：本文簡要探討了關于鋼筋混凝土框架節(jié)點、鋼筋混凝土框架結構的節(jié)點型式、鋼筋混凝土框架加強環(huán)式節(jié)點的設計與選型等內容，提出了對節(jié)點設計的建議。

關鍵詞：鋼筋混凝土框架，加強環(huán)式節(jié)點，節(jié)點設計   1、關于鋼筋混凝土框架節(jié)點 近年來，隨著抗震理論的深入發(fā)展，在鋼筋混凝土框架結構的延性設計上，“強剪弱彎，弱梁強柱，更強節(jié)點”已經成為工程界的共識。這種“能力設計”的思路確保鋼筋混凝土結構在地震作用下，依次在梁端和柱端出現塑性鉸，通過塑性耗能機構避免在較強的地震作用下結構產生嚴重損傷和在更強地震作用下發(fā)生危及生命安全的局部或整體失效。而鋼筋混凝土框架節(jié)點在結構達到預計的最不利非彈性反應之前不應出現剪切失效，并具有一定的耗能能力。體現在： 1、1鋼筋混凝土框架結構的延性 這是反映結構在荷載作用下，進入非線性狀態(tài)后在承載力沒有顯著降低情況下的變形能力。對于延性大的結構，其產生的塑性變形也大，但永久變形太大，結構可能在重力作用下引起坍塌，也可能使結構的損壞部位不可修復。因此，在鋼筋混凝土框架結構的設計上，必須綜合考慮一定程度的承載能力和一定范圍的延性。 1、2 鋼筋混凝土框架節(jié)點的受力機理 這是指通過合理的計算假定模式，描述由梁、板、柱傳來的內力（M、N、V、T）在框架節(jié)點核芯區(qū)的傳遞和由此產生的各種破壞型式。目前比較流行的有三種理論：斜壓桿機理、剪摩擦機理、桁架機理。這三種框架節(jié)點的受力機理，應用于各種不同的破壞型式和設計規(guī)范中。新西蘭的框架節(jié)點設計以斜壓桿和桁架機理共同作用為依據，美國則以梁剪機理和斜壓桿機理為主。而我國《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2001）中用于抗震框架節(jié)點設計的主要計算公式是用來確定節(jié)點水平箍筋用量的“框架節(jié)點核芯區(qū)抗震受剪承載力計算公式”，并未全面考慮到影響鋼筋混凝土框架節(jié)點抗震性能的各種因素，值得進一步探究。 2、鋼筋混凝土框架結構的節(jié)點型式 　　對于一榀平面框架，按框架節(jié)點所在位置，節(jié)點主要有四種基本型式：頂層邊柱節(jié)點（┏型）、頂層中柱節(jié)點（┳型）、中間層邊柱節(jié)點（┣型）和中間層中柱節(jié)點（╋型）。對于┏型節(jié)點，梁、柱的縱筋均需在框架節(jié)點核芯區(qū)內錨固，節(jié)點核芯區(qū)受力較復雜，易產生破壞。對于┳型節(jié)點，梁的縱筋可直通錨固，水平荷載作用下，柱抗彎承載力弱于梁，柱端易產生塑性鉸。對于┣型節(jié)點，柱抗彎承載力較大，“強柱弱梁”比較容易滿足，但梁筋的錨固相對薄弱，梁筋易發(fā)生粘結滑移，角柱節(jié)點受力最為不利。對于╋型節(jié)點，強震作用下，框架節(jié)點兩側梁端可能均達到屈服，框架節(jié)點核芯區(qū)受到很大的剪力，容易發(fā)生核芯區(qū)剪切破壞。  3、鋼筋混凝土框架加強環(huán)式節(jié)點的設計與選型 鋼管混凝土框架節(jié)點可分為現澆鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點、預制混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點和鋼梁-鋼管混凝土柱節(jié)點。它是連接梁柱的關鍵部位,在框架中起著傳遞內力、分配內力和保證結構整體性的作用。近幾年,建設部、建材總局和能源部先后頒布了鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程,提供了幾種典型的鋼管混凝土柱節(jié)點型式及構造措施。 3、1節(jié)點設計一般應遵循的原則 包括：（1）節(jié)點傳力途徑簡捷、明確,使計算分析與節(jié)點的實際受力情況一致；（2）保證節(jié)點連接有足夠的強度,使結構不致因連接較弱而引起破壞；（3）節(jié)點連接應具有良好的延性,滿足抗震設計要求；（4）盡量簡化節(jié)點構造,以便于加工及安裝時容易就位和調整。 為了充分發(fā)揮鋼管混凝土的承載力,鋼管混凝土框架梁柱的連接應盡可能將梁端內力可靠地傳遞到柱核心混凝土上。設計時,應用明暗牛腿、抗剪環(huán)箍、鋼梁腹板、抗剪銷等鋼構件傳遞梁端剪力,同時考慮節(jié)點區(qū)混凝土與鋼管壁之間的粘結力和摩擦力的作用;應用加強環(huán)板、混凝土圈梁或連續(xù)鋼筋傳遞梁端彎矩。 3、2加強環(huán)式節(jié)點的設計與選型 根據傳力方式的不同,加強環(huán)式節(jié)點分為加強環(huán)肋板式節(jié)點、加強環(huán)承重銷式節(jié)點、加強環(huán)穿心鋼板式節(jié)點和加強環(huán)腹板式節(jié)點等。其工作機理是利用上下加強環(huán)分別承受拉壓力,形成力偶來抵抗梁端彎矩;利用垂直肋板、型鋼承重銷、穿心鋼板、明牛腿等傳遞梁端剪力。加強環(huán)式節(jié)點沒有任何穿心構件,適用于小直徑的鋼管混凝土柱,尤其是當采用多層鋼管混凝土柱一次泵送頂升澆灌法時,管內沒有障礙物,便于施工。但節(jié)點的用鋼量較大,鋼筋混凝土梁縱筋與加強環(huán)的焊接麻煩,影響鋼筋混凝土梁中鋼筋籠就位,在實用中適應性和靈活性較差。 4、節(jié)點設計建議 例如：（1）盡量減少穿心構件的采用。穿心構件對制作、安裝、澆灌混凝土等工序均有不利影響;節(jié)點鋼材用料多,焊接工作量大,施工技術要求高。（2）提高節(jié)點向鋼管柱傳遞彎矩的能力。鋼管混凝土柱由基礎一直到建筑物的頂端恒為連續(xù)體,各樓層結構中的橫梁都從柱子側面相連,難以實現拉力的直接傳遞,因而影響鋼管柱參與節(jié)點彎矩分配的能力。（3）盡量避免采用局部傳力構造。局部拉力過大,將使鋼管局部被拉裂破壞。多方向的拉力,把鋼管沿徑向外拉,影響鋼管對核心混凝土的緊箍作用。（4）保證焊縫質量,避免和防止焊縫的拉裂和剪切爆裂,力爭焊縫強度和鋼材強度等強,保證節(jié)點柱端和節(jié)點核心區(qū)焊縫的安全。   參考文獻 1、唐九如.鋼筋混凝土框架節(jié)點抗震[M].東南大學出版社，1989.  2、建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001[M].中國建筑工業(yè)出版社，2001.  3、田必云.鋼筋混凝土框架錯層節(jié)點的受壓桿機理初探[J].涼山大學學報，2002年第4卷第3期 4、方小丹,李少云.新型鋼管混凝土柱節(jié)點的試驗研究[J].建筑結構學報,1999,20(5):2~15.