謅議鋼筋混凝土框架加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

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摘要：本文簡(jiǎn)要探討了關(guān)于鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)型式、鋼筋混凝土框架加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與選型等內(nèi)容，提出了對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的建議。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土框架，加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)   1、關(guān)于鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn) 近年來(lái)，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(jì)上，“強(qiáng)剪弱彎，弱梁強(qiáng)柱，更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”已經(jīng)成為工程界的共識(shí)。這種“能力設(shè)計(jì)”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(guò)塑性耗能機(jī)構(gòu)避免在較強(qiáng)的地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷和在更強(qiáng)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(diǎn)在結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)計(jì)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(jìn)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(duì)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(jì)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(diǎn)的受力機(jī)理 這是指通過(guò)合理的計(jì)算假定模式，描述由梁、板、柱傳來(lái)的內(nèi)力（M、N、V、T）在框架節(jié)點(diǎn)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(jī)理、剪摩擦機(jī)理、桁架機(jī)理。這三種框架節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理，應(yīng)用于各種不同的破壞型式和設(shè)計(jì)規(guī)范中。新西蘭的框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以斜壓桿和桁架機(jī)理共同作用為依據(jù)，美國(guó)則以梁剪機(jī)理和斜壓桿機(jī)理為主。而我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2001）中用于抗震框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的主要計(jì)算公式是用來(lái)確定節(jié)點(diǎn)水平箍筋用量的“框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗震受剪承載力計(jì)算公式”，并未全面考慮到影響鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗震性能的各種因素，值得進(jìn)一步探究。 2、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)型式 　　對(duì)于一榀平面框架，按框架節(jié)點(diǎn)所在位置，節(jié)點(diǎn)主要有四種基本型式：頂層邊柱節(jié)點(diǎn)（┏型）、頂層中柱節(jié)點(diǎn)（┳型）、中間層邊柱節(jié)點(diǎn)（┣型）和中間層中柱節(jié)點(diǎn)（╋型）。對(duì)于┏型節(jié)點(diǎn)，梁、柱的縱筋均需在框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)內(nèi)錨固，節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)受力較復(fù)雜，易產(chǎn)生破壞。對(duì)于┳型節(jié)點(diǎn)，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(duì)于┣型節(jié)點(diǎn)，柱抗彎承載力較大，“強(qiáng)柱弱梁”比較容易滿足，但梁筋的錨固相對(duì)薄弱，梁筋易發(fā)生粘結(jié)滑移，角柱節(jié)點(diǎn)受力最為不利。對(duì)于╋型節(jié)點(diǎn)，強(qiáng)震作用下，框架節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁端可能均達(dá)到屈服，框架節(jié)點(diǎn)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(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與選型 鋼管混凝土框架節(jié)點(diǎn)可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)、預(yù)制混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)和鋼梁-鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)。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(jì)與施工規(guī)程,提供了幾種典型的鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)型式及構(gòu)造措施。 3、1節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循的原則 包括：（1）節(jié)點(diǎn)傳力途徑簡(jiǎn)捷、明確,使計(jì)算分析與節(jié)點(diǎn)的實(shí)際受力情況一致；（2）保證節(jié)點(diǎn)連接有足夠的強(qiáng)度,使結(jié)構(gòu)不致因連接較弱而引起破壞；（3）節(jié)點(diǎn)連接應(yīng)具有良好的延性,滿足抗震設(shè)計(jì)要求；（4）盡量簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,以便于加工及安裝時(shí)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(jì)時(shí),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(shí)考慮節(jié)點(diǎn)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(qiáng)環(huán)板、混凝土圈梁或連續(xù)鋼筋傳遞梁端彎矩。 3、2加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與選型 根據(jù)傳力方式的不同,加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)分為加強(qiáng)環(huán)肋板式節(jié)點(diǎn)、加強(qiáng)環(huán)承重銷式節(jié)點(diǎn)、加強(qiáng)環(huán)穿心鋼板式節(jié)點(diǎn)和加強(qiáng)環(huán)腹板式節(jié)點(diǎn)等。其工作機(jī)理是利用上下加強(qiáng)環(huán)分別承受拉壓力,形成力偶來(lái)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(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)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(shí),管內(nèi)沒有障礙物,便于施工。但節(jié)點(diǎn)的用鋼量較大,鋼筋混凝土梁縱筋與加強(qiáng)環(huán)的焊接麻煩,影響鋼筋混凝土梁中鋼筋籠就位,在實(shí)用中適應(yīng)性和靈活性較差。 4、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)建議 例如：（1）盡量減少穿心構(gòu)件的采用。穿心構(gòu)件對(duì)制作、安裝、澆灌混凝土等工序均有不利影響;節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)拉力的直接傳遞,因而影響鋼管柱參與節(jié)點(diǎn)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(guò)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(duì)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(zhēng)焊縫強(qiáng)度和鋼材強(qiáng)度等強(qiáng),保證節(jié)點(diǎn)柱端和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)焊縫的安全。   參考文獻(xiàn) 1、唐九如.鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗震[M].東南大學(xué)出版社，1989.  2、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.  3、田必云.鋼筋混凝土框架錯(cuò)層節(jié)點(diǎn)的受壓桿機(jī)理初探[J].涼山大學(xué)學(xué)報(bào)，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(diǎn)的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),1999,20(5):2~15.