淺析框架節點抗震構造措施

沈忠

【摘 要】框架節點是框架結構傳力的關鍵部位，應有足夠的強度和延性。國內外對框架節點進行了一系列抗震試驗研究，結果表明，框架節點是結構抗震的薄弱環節，結構設計和施工時，必須高度重視對其實施抗震構造措施。

【關鍵詞】框架節點；強度和延性；抗震構造措施

框架結構中的框架節點是指框架梁柱相交處，包括梁柱軸線交點（核心區）及其四周的梁端和柱端。框架節點是結構傳力的關鍵部位，應具有足夠的強度和延性。本世紀初國內外已對框架節點進行了一系列抗震試驗研究，結果表明，框架節點是結構抗震的薄弱環節。隨著鋼筋砼高層建筑快速發展，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，柜架節點的截面尺寸也隨之減小，框架結構的薄弱環節自然就轉移到框架節點區域了。現行《砼結構設計規范》和相關圖集中都提出了梁柱節點的構造要求，但對于實際工程中的各種特殊情況應如何處理卻未提及，一些結構設計師又未在設計文件中明確其具體的構造措施，造成在工程施工中因處理不當而留下一定的質量隱患。

1 框架結構中間層端節點的抗震構造措施

1.1 框架結構中間層端節點梁上部縱筋的錨固

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

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縱向鋼筋內側后向下彎折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。國內外試驗結果均表明，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，務必有相應的構造措施，即在錨固長度范圍內的箍筋不應少于3個，其直徑不小于0.25d，其間距不應大于5d。

1.2 框架結構中間層端節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：在結構抗震設計中，豎直段應向上彎入節點內，在結構非抗震設計中，豎直段可向下彎折。

2 框架結構中間層中節點的抗震構造措施

國內外框架節點抗震試驗結果表明，當非彈性變形較大時，仍不能避免梁端的鋼筋屈服區向節點內蔓延，貫穿節點的梁縱筋粘結失效與滑移加劇，從而使框架剛度和耗能進一步減弱。對此，《規范》規定，對梁內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 框架結構中間層中節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，而應貫穿中間節點，這既可簡化施工，又可使左、右鋼筋應力差通過節點寬度范圍內砼的粘結作用達到平衡。

2.2 框架結構中間層中節點梁下部縱筋的錨固

在結構抗震設計中，框架中間層中節點梁下部縱筋的錨固，與框架中間層端節點梁下部鋼筋的構造做法相同；對于結構非抗震設計的框架梁，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 框架結構頂層中節點的抗震構造措施

3.1 框架結構頂層中節點梁縱筋的錨固

頂層中節點梁的上、下縱筋與中間層中節點處的錨固措施相同，但由于貫穿頂層中節點的梁上部縱筋較之貫穿于中間層中節點的上部縱筋更易發生粘結失效和滑移，對于一、二級抗震等級設計時，要求貫穿頂層中節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 框架結構頂層中節點柱縱筋的錨固

由于框架柱主要受力的縱向鋼筋不能中斷，因此，在中間層，無論是中節點還是端節點，均不應切斷柱的縱筋，而應貫穿整個節點；柱縱筋伸到框架的頂層后，仍存在切斷后的錨固問題，對此，《規范》有如下規定：（1）直線錨固。此時柱內縱筋伸入頂層中節點及端節點內側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縱筋還必須伸至柱頂，以實現可靠的錨固。（2）彎折錨固。當頂層框架梁的高度不大而無法實現直線錨固時，可將柱縱筋彎折后錨固，柱內縱筋還必須伸至柱頂；根據彎折方向還可分為以下兩種形式：①向節點內彎折。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向樓板內彎折。當框架頂層有現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 框架結構頂層端節點的抗震構造措施

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

4.1 在梁范圍內搭接

柱外側鋼筋可沿節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置在梁底柱截面附近時，鋼筋搭接只能在梁范圍內。

4.1.1 柱縱筋

梁寬范圍內的柱縱筋伸至柱頂，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的現澆板內，其長度與伸入梁內的柱縱筋相同；在特殊情況下：當柱截面較大或梁較高，并采用在梁內搭接時，1.5LaE可能使搭接部分不能到達柱截面的內側，此時應注意滿足柱鋼筋伸入梁內不小于500mm或伸至柱內邊向下彎折8d、且不小于現澆板厚度后方可截斷等構造要求。

4.1.2 梁縱筋

梁上部縱向鋼筋應沿節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 柱范圍內搭接

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

4.2.1 柱縱筋

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

4.2.2 梁縱筋

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

5 框架結構節點的配箍要求

框架節點作為框架結構承受豎向壓力且受力狀態十分復雜的一種構件，也必須有箍筋加以約束。在框架節點內，應設水平箍筋，以維持其對節點核心區砼的有效約束，確保其承載力和延性。當頂層端節點的柱外側縱筋與梁上部縱筋搭接時，節點內應配置足夠的水平箍筋并按受拉搭接的要求配箍。

[責任編輯：湯靜]