沈忠

【摘 要】框架節(jié)點是框架結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵部位，應有足夠的強度和延性。國內(nèi)外對框架節(jié)點進行了一系列抗震試驗研究，結(jié)果表明，框架節(jié)點是結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工時，必須高度重視對其實施抗震構(gòu)造措施。

【關(guān)鍵詞】框架節(jié)點；強度和延性；抗震構(gòu)造措施

框架結(jié)構(gòu)中的框架節(jié)點是指框架梁柱相交處，包括梁柱軸線交點（核心區(qū)）及其四周的梁端和柱端?？蚣芄?jié)點是結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵部位，應具有足夠的強度和延性。本世紀初國內(nèi)外已對框架節(jié)點進行了一系列抗震試驗研究，結(jié)果表明，框架節(jié)點是結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)。隨著鋼筋砼高層建筑快速發(fā)展，高強砼和高強度、大直徑變形鋼筋被廣泛采用，材料強度提高了，截面尺寸減小了，柜架節(jié)點的截面尺寸也隨之減小，框架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)自然就轉(zhuǎn)移到框架節(jié)點區(qū)域了?，F(xiàn)行《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和相關(guān)圖集中都提出了梁柱節(jié)點的構(gòu)造要求，但對于實際工程中的各種特殊情況應如何處理卻未提及，一些結(jié)構(gòu)設(shè)計師又未在設(shè)計文件中明確其具體的構(gòu)造措施，造成在工程施工中因處理不當而留下一定的質(zhì)量隱患。

1 框架結(jié)構(gòu)中間層端節(jié)點的抗震構(gòu)造措施

1.1 框架結(jié)構(gòu)中間層端節(jié)點梁上部縱筋的錨固

梁上部縱向鋼筋在中間層端節(jié)點處的錨固原則是：先考慮直線錨固，再考慮彎折錨固；《規(guī)范》對梁上部縱筋在中間層端節(jié)點處的錨固規(guī)定如下。

1.1.1 直線錨固

當采用直線錨固時，梁上部縱筋伸入端節(jié)點的錨固長度應滿足兩個條件：錨固段總長不應小于其基本錨固長度值LaE；鋼筋應伸過柱中心線不小于5d。

1.1.2 彎折錨固

當鋼筋較粗或柱截面較小時，一般采用彎折錨固，此時應滿足三個條件：一是應將鋼筋伸至柱外側(cè)縱向鋼筋內(nèi)側(cè)后向下彎折90°，二是彎折前水平段長度應大于0.4LaE，三是彎折后垂直段長度應為15d。試驗研究表明，這種彎折錨固的錨固力由水平段的粘結(jié)力和彎弧與垂直段的彎折錨固作用所組成，在承受靜力荷載為主的情況下，水平段的粘結(jié)力起主要作用，而垂直段的錨固力只在水平段滑移變形很大時才起作用。國內(nèi)外試驗結(jié)果均表明，當水平段長度不小于0.4LaE，垂直段長度為15d時，已能可靠地保證梁縱筋的錨固強度；垂直段長度內(nèi)加配的箍筋也同樣只在水平段縱筋滑移很大時才開始受力。

1.1.3 特殊情況時的處理措施

當平直段長度不能滿足0.4LaE時，可以有三種方式單獨或聯(lián)合采用，即改變鋼筋直徑、加大柱截面和采用機械錨固。但若采用機械錨固，務必有相應的構(gòu)造措施，即在錨固長度范圍內(nèi)的箍筋不應少于3個，其直徑不小于0.25d，其間距不應大于5d。

1.2 框架結(jié)構(gòu)中間層端節(jié)點梁下部縱筋的錨固

該縱筋錨固原則與梁上部縱筋的錨固相同，能直線錨固就直線錨固，如需彎折則必須滿足上述上部縱筋彎錨條件要求；但應注意：在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，豎直段應向上彎入節(jié)點內(nèi)，在結(jié)構(gòu)非抗震設(shè)計中，豎直段可向下彎折。

2 框架結(jié)構(gòu)中間層中節(jié)點的抗震構(gòu)造措施

國內(nèi)外框架節(jié)點抗震試驗結(jié)果表明，當非彈性變形較大時，仍不能避免梁端的鋼筋屈服區(qū)向節(jié)點內(nèi)蔓延，貫穿節(jié)點的梁縱筋粘結(jié)失效與滑移加劇，從而使框架剛度和耗能進一步減弱。對此，《規(guī)范》規(guī)定，對梁內(nèi)貫穿中柱的每根縱筋直徑，對于一、二級抗震等級，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20，對于圓柱截面，不宜大于縱筋所在位置柱截面弦長的1/20。

2.1 框架結(jié)構(gòu)中間層中節(jié)點梁上部縱筋的錨固

由于樓面使用功能需要，框架梁上表面一般均在同一水平面上，因此，其上部縱筋不應切斷，而應貫穿中間節(jié)點，這既可簡化施工，又可使左、右鋼筋應力差通過節(jié)點寬度范圍內(nèi)砼的粘結(jié)作用達到平衡。

2.2 框架結(jié)構(gòu)中間層中節(jié)點梁下部縱筋的錨固

在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，框架中間層中節(jié)點梁下部縱筋的錨固，與框架中間層端節(jié)點梁下部鋼筋的構(gòu)造做法相同；對于結(jié)構(gòu)非抗震設(shè)計的框架梁，其下部縱筋一般受壓，但當水平荷載較大或與鄰跨跨度相差太多時也有受拉的可能。因此，對不同受力情況下的錨固也有不同要求。

3 框架結(jié)構(gòu)頂層中節(jié)點的抗震構(gòu)造措施

3.1 框架結(jié)構(gòu)頂層中節(jié)點梁縱筋的錨固

頂層中節(jié)點梁的上、下縱筋與中間層中節(jié)點處的錨固措施相同，但由于貫穿頂層中節(jié)點的梁上部縱筋較之貫穿于中間層中節(jié)點的上部縱筋更易發(fā)生粘結(jié)失效和滑移，對于一、二級抗震等級設(shè)計時，要求貫穿頂層中節(jié)點的梁上部縱筋的直徑，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/25。

3.2 框架結(jié)構(gòu)頂層中節(jié)點柱縱筋的錨固

由于框架柱主要受力的縱向鋼筋不能中斷，因此，在中間層，無論是中節(jié)點還是端節(jié)點，均不應切斷柱的縱筋，而應貫穿整個節(jié)點；柱縱筋伸到框架的頂層后，仍存在切斷后的錨固問題，對此，《規(guī)范》有如下規(guī)定：（1）直線錨固。此時柱內(nèi)縱筋伸入頂層中節(jié)點及端節(jié)點內(nèi)側(cè)的縱筋的錨固需滿足兩個條件，即自梁底算起應不小于其基本錨固長度和這些柱內(nèi)縱筋還必須伸至柱頂，以實現(xiàn)可靠的錨固。（2）彎折錨固。當頂層框架梁的高度不大而無法實現(xiàn)直線錨固時，可將柱縱筋彎折后錨固，柱內(nèi)縱筋還必須伸至柱頂；根據(jù)彎折方向還可分為以下兩種形式：①向節(jié)點內(nèi)彎折。當充分利用柱筋的抗拉強度時，彎折前的垂直段長度不應小于0.5LaE，彎折后的水平段長度不宜小于12d；②向樓板內(nèi)彎折。當框架頂層有現(xiàn)澆樓板且其厚度大于80mm，砼強度等級大于C20時，柱的縱筋也可向外彎折，彎折后的水平長度不宜小于12d。

4 框架結(jié)構(gòu)頂層端節(jié)點的抗震構(gòu)造措施

頂層端節(jié)點相當于一段折梁，整個節(jié)點都處于負彎矩受力狀態(tài)，在此范圍內(nèi)的鋼筋均承受很高的拉力，因此，頂層端節(jié)點的主要問題是縱向受拉鋼筋的搭接問題，《規(guī)范》對頂層端節(jié)點的相應構(gòu)造措施是：梁上部縱筋在柱外側(cè)與柱縱向鋼筋在節(jié)點處搭接，并提出了兩種做法，一種做法是在梁范圍內(nèi)搭接，搭接長度為1.5LaE，另一種做法是在柱內(nèi)搭接，搭接長度為1.7LaE。另外，頂層端節(jié)點因承受彎矩而易形成斜向擠壓，如節(jié)點截面較小而負彎矩鋼筋配置又較多時，容易發(fā)生節(jié)點核心區(qū)砼擠壓破壞。

4.1 在梁范圍內(nèi)搭接

柱外側(cè)鋼筋可沿節(jié)點外邊和梁上邊與梁上部縱筋搭接，這種做法有利于施工操作，當澆筑砼的施工縫設(shè)置在梁底柱截面附近時，鋼筋搭接只能在梁范圍內(nèi)。

4.1.1 柱縱筋

梁寬范圍內(nèi)的柱縱筋伸至柱頂，沿梁頂與梁上部縱筋作有效搭接，搭接總長度不應小于1.5LaE，伸入梁內(nèi)不少于500mm；梁寬范圍以外的柱筋可伸入砼強度等級不低于C20、厚度不小于80mm的現(xiàn)澆板內(nèi)，其長度與伸入梁內(nèi)的柱縱筋相同；在特殊情況下：當柱截面較大或梁較高，并采用在梁內(nèi)搭接時，1.5LaE可能使搭接部分不能到達柱截面的內(nèi)側(cè)，此時應注意滿足柱鋼筋伸入梁內(nèi)不小于500mm或伸至柱內(nèi)邊向下彎折8d、且不小于現(xiàn)澆板厚度后方可截斷等構(gòu)造要求。

4.1.2 梁縱筋

梁上部縱向鋼筋應沿節(jié)點外邊緣伸至柱外邊并向下彎折，至梁底處截斷；如梁底有腋則應伸至腋底。

4.2 柱范圍內(nèi)搭接

當澆筑砼的施工縫設(shè)置在梁底截面以下時，縱向鋼筋的搭接可在柱范圍內(nèi)進行，這種搭接可使柱頂水平縱向鋼筋數(shù)減少，便于澆筑砼。

4.2.1 柱縱筋

柱縱筋在梁寬范圍內(nèi)伸至柱頂，與梁縱筋形成有效搭接；柱縱筋伸至柱頂后宜向節(jié)點內(nèi)彎折后切斷，其水平長度不宜小于12d。

4.2.2 梁縱筋

伸至節(jié)點外邊緣向下彎折，與柱外側(cè)縱筋形成足夠的有效搭接長度后截斷；梁縱筋在柱內(nèi)的搭接長度不應小于1.7LaE。

5 框架結(jié)構(gòu)節(jié)點的配箍要求

框架節(jié)點作為框架結(jié)構(gòu)承受豎向壓力且受力狀態(tài)十分復雜的一種構(gòu)件，也必須有箍筋加以約束。在框架節(jié)點內(nèi)，應設(shè)水平箍筋，以維持其對節(jié)點核心區(qū)砼的有效約束，確保其承載力和延性。當頂層端節(jié)點的柱外側(cè)縱筋與梁上部縱筋搭接時，節(jié)點內(nèi)應配置足夠的水平箍筋并按受拉搭接的要求配箍。

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