建筑結構設計中梁柱的交接處理

鮑奕杉

【摘要】對于建筑結構設計中梁柱交接位置處理，本文先提出梁柱交接位置節(jié)點核心區(qū)的重要性，通過經(jīng)驗和規(guī)范總結梁柱節(jié)點核心區(qū)的設計要點。

【關鍵詞】結構設計;梁柱節(jié)點核心區(qū);強節(jié)點弱構件

1、關于建筑結構設計中梁柱交接核心區(qū)的重要性

1.1梁柱節(jié)點的抗震問題

地震作用下，節(jié)點核心區(qū)經(jīng)受著很大的水平剪力，容易產(chǎn)生脆性破壞。而梁柱節(jié)點在地震作用下破壞的主要原因是：1.節(jié)點的受剪承載力不足，2.箍筋稀少，3.梁筋錨固長度不夠。在結構設計時，設計師應該從整體結構體系進行設計，尤其應關注電算結果中節(jié)點位置剪扭參數(shù)是否超限。因為節(jié)點的位置，在整體結構中相對也會比較脆弱，一旦發(fā)生地震，最受影響的就是節(jié)點。另外，在建筑物的節(jié)點位置必須設置滿足規(guī)范要求的箍筋，這是預防混凝土出現(xiàn)裂縫、防止形狀發(fā)生改變的主要方式。在進行設計時應該準備充足量的鋼筋，設置在梁柱的節(jié)點位置，在施工中也要保證混凝土的使用性能可以得到最好的發(fā)揮，減少混凝土裂縫的發(fā)生，使節(jié)點位置能夠有足夠的支撐力，使建筑物更加具有穩(wěn)定性。

1.2結構設計中對于梁柱交接位置問題的忽視

建筑設計人員在進行建筑結構設計時要未能深入考慮梁柱交接位置的抗震要求或者忽略了節(jié)點設計的重要性。在對相鄰各大構件進行計算后，通常假定比它所連接構件大一些的節(jié)點并無危險，僅僅采用一般的構造措施作為節(jié)點設計。因此，設計人員在進行相關的設計工作時，要能做好其梁柱交接位置的設計方案，設計人員要在結構說明中明確具體的注意事項和其詳細的施工方法，以便于在實際施工時工作人員可以做好梁柱交接工作，對其承重梁和支承柱兩端進行加固。可就當前設計人員的梁柱交接設計圖紙分析，其設計圖紙嚴重忽視梁柱交接處的處理的問題。因此需要設計人員要能在圖紙中明確節(jié)點核心區(qū)鋼筋錨固長度，箍筋處理、混凝土澆筑等注意事項，這樣就可以有效對提升承載能力。

2、建筑結構設計中梁柱節(jié)點核心區(qū)設計要點

2.1梁柱節(jié)點核心區(qū)滿足“強節(jié)點弱構件”要求

在"小震不壞，中震可修，大震不倒"的抗震設計原則下，鋼筋混凝土框架結構都應該設計成延性結構，合理的設計梁、柱、節(jié)點，防止構件過早發(fā)生脆性破壞，控制構件破壞的先后順序，在一定程度上實現(xiàn)"強柱弱梁"、"強剪弱彎"、"強節(jié)點弱構件"的抗震概念設計要求。“強柱弱梁”可有效的防止柱鉸破壞機制的出現(xiàn)，保證結構在強震作用下不會整體倒塌;“強剪弱彎”可有效防止脆性破壞的發(fā)生，使結構具有良好的耗能能力;“強節(jié)點弱構件”，節(jié)點是梁與柱構成整體結構的基礎，在任何情況下都應使節(jié)點的剛度和強度大于構件的剛度和強度。

因此，首先在結構設計中要有意識的制造“弱梁、強柱和更強的節(jié)點”，應避免剪切破壞先于彎曲破壞，以保證結構構件有足夠的強度，也保證整個結構的安全性。其次，實現(xiàn)強節(jié)點，應避免鋼筋錨固破壞先于構件破壞。這就要求貫穿節(jié)點的梁柱鋼筋有足夠的粘結和錨固，不至于使節(jié)點發(fā)生粘結錨固失效。最后，節(jié)點構造應該簡單，便于施工，確保混凝土的澆筑質(zhì)量。

2.2提高梁柱節(jié)點核心區(qū)性能設計要點

根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》中第11.6.1條規(guī)定，一、二、三級抗震等級的框架應進行節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力驗算;四級抗震等級的框架節(jié)點可不進行計算。以及根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范 GB 50011-2010》[2016年修訂版] 的 附錄D中規(guī)定：

D.1.3節(jié)點核心區(qū)組合的剪力設計值，應符合下列要求：

Vj≤（0.30ηjfcbjhj）/γRE? ? ? ? ? ? ? ?（D.1.3）

根據(jù)上述公式，提高框架梁柱節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力的途徑有很多，如提高節(jié)點區(qū)混凝土強度等級、加大框架梁寬度、減小柱截面、梁水平加腋等等。具體分析如下：

2.2.1節(jié)點核心區(qū)周邊有現(xiàn)澆混凝土樓板時，加大周邊梁板對節(jié)點核心區(qū)的約束

根據(jù)《抗規(guī)》公式D.1.3，當框架梁截面寬度略小于 0.5倍的框架柱截面寬度時，可根據(jù)結構位移情況適當減小柱截面寬度或加大梁截面寬度，這樣可使放大系數(shù)ηj變成1.5，輕松滿足要求。

當梁柱節(jié)點核心區(qū)周邊有現(xiàn)澆混凝土樓板時，對于中柱節(jié)點盡量滿足梁柱中心線重合，并確保正交方向梁高與寬滿足要求（即滿足公式中放大系數(shù)取值1.5的要求），即可采用放大系數(shù)ηj1.5或1.25。

2.2.2提高節(jié)點核心區(qū)混凝土強度

根據(jù)公式D.1.3，提高混凝土強度，核心區(qū)抗剪承載力隨即提高，該辦法簡單直接，設計過程中常被采用，但是需要注意的是梁柱混凝土標號不一致，且在節(jié)點核心區(qū)鋼筋縱橫交錯，會增加實際施工過程中的難度。

根據(jù)施工規(guī)范要求，梁柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土實行先高后低的原則，即先澆筑節(jié)點核心區(qū)的強度較高柱混凝土，后澆筑梁板混凝土。但是由于節(jié)點核心區(qū)混凝土用量少，施工組織困難，強度等級不同的部位應在混凝土初凝前完成澆筑，不太容易做到。。另一方面梁端箍筋加密區(qū)箍筋間距小，若同時箍筋肢數(shù)較多，在高強度等級混凝土與低強度等級混凝土之間為了分隔兩者而設置的斜向鋼絲網(wǎng)板不易放置在準確位置，也不易固定。總之，如果施工處理不好，施工質(zhì)量不易保證，那么將達不到設計設想的目的。

2.2.3加大節(jié)點核心區(qū)的范圍

根據(jù)《抗規(guī)》公式D.1.3，可以通過加大節(jié)點驗算方向的柱截面高度即hc和加大梁寬bb的兩種辦法提高剪力設計值。該辦法在設計中常常被設計人員使用，但是其缺點也顯而易見。梁柱截面加大，增加結構成本，且造成使用空間的浪費。

另外，可以考慮采用在框架梁端部設置水平加腋的方法，加大框架梁對梁柱節(jié)點的約束寬度。依據(jù)《高規(guī)》6.1.7條，當加腋后，節(jié)點核心區(qū)的計算寬度bj也隨之加大，因此節(jié)點核心區(qū)的抗剪承載力也加強。但是需要注意的是，采用此方法時，結構施工較為復雜。

結語：

總而言之，鑒于梁柱交接位置的重要性，對其進行合理的設計顯得尤為重要。相關的設計人員需從應結構的安全性和施工難易程度進行綜合分析，根據(jù)實際的施工情況，做好其建筑結構的設計。施工質(zhì)量也是結構延性形成的關鍵環(huán)節(jié)，施工單位的精心施工是對結構延性的強有力的保證，只有兩種完美配合才能帶來良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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