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謅議鋼筋混凝土框架加強環(huán)式節(jié)點的設(shè)計

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

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土框架,加強環(huán)式節(jié)點,節(jié)點設(shè)計   1、關(guān)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(jié)構(gòu)的延性設(shè)計上,“強剪弱彎,弱梁強柱,更強節(jié)點”已經(jīng)成為工程界的共識。這種“能力設(shè)計”的思路確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下,依次在梁端和柱端出現(xiàn)塑性鉸,通過塑性耗能機構(gòu)避免在較強的地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p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(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)計的最不利非彈性反應(yīng)之前不應(yīng)出現(xiàn)剪切失效,并具有一定的耗能能力。體現(xiàn)在: 1、1鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性 這是反映結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),其產(chǎn)生的塑性變形也大,但永久變形太大,結(jié)構(gòu)可能在重力作用下引起坍塌,也可能使結(jié)構(gòu)的損壞部位不可修復(fù)。因此,在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)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(nèi)力(M、N、V、T)在框架節(jié)點核芯區(qū)的傳遞和由此產(chǎn)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(yīng)用于各種不同的破壞型式和設(shè)計規(guī)范中。新西蘭的框架節(jié)點設(shè)計以斜壓桿和桁架機理共同作用為依據(jù),美國則以梁剪機理和斜壓桿機理為主。而我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)中用于抗震框架節(jié)點設(shè)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(jié)構(gòu)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(nèi)錨固,節(jié)點核芯區(qū)受力較復(fù)雜,易產(chǎn)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(chǎn)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(jié)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(cè)梁端可能均達(dá)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(shè)計與選型 鋼管混凝土框架節(jié)點可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點、預(yù)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(guān)鍵部位,在框架中起著傳遞內(nèi)力、分配內(nèi)力和保證結(jié)構(gòu)整體性的作用。近幾年,建設(shè)部、建材總局和能源部先后頒布了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(gòu)造措施。 3、1節(jié)點設(shè)計一般應(yīng)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(jié)構(gòu)不致因連接較弱而引起破壞;(3)節(jié)點連接應(yīng)具有良好的延性,滿足抗震設(shè)計要求;(4)盡量簡化節(jié)點構(gòu)造,以便于加工及安裝時容易就位和調(diào)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(yīng)盡可能將梁端內(nèi)力可靠地傳遞到柱核心混凝土上。設(shè)計時,應(yīng)用明暗牛腿、抗剪環(huán)箍、鋼梁腹板、抗剪銷等鋼構(gòu)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(jié)力和摩擦力的作用;應(yīng)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(shè)計與選型 根據(jù)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(gòu)件,適用于小直徑的鋼管混凝土柱,尤其是當(dāng)采用多層鋼管混凝土柱一次泵送頂升澆灌法時,管內(nèi)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(yīng)性和靈活性較差。 4、節(jié)點設(shè)計建議 例如:(1)盡量減少穿心構(gòu)件的采用。穿心構(gòu)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(shù)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(chǔ)一直到建筑物的頂端恒為連續(xù)體,各樓層結(jié)構(gòu)中的橫梁都從柱子側(cè)面相連,難以實現(xiàn)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(gòu)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(zhì)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(xué)出版社,1989.  2、建筑抗震設(shè)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(xué)學(xué)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(jié)構(gòu)學(xué)報,1999,20(5):2~15.
發(fā)布:2007-07-27 10:14    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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