影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素
建筑物抗震设计应该考虑的因素

建筑物抗震设计应该考虑的因素地震是一种非常严重的自然灾害,它能够在短时间内造成巨大的破坏和伤亡。
因此,为了减少地震对建筑物的影响,我们需要在设计和建造过程中考虑建筑物的抗震能力。
建筑物抗震设计是一件非常复杂的任务,需要从多个方面考虑,下面我们就来看看,建筑物抗震设计应该考虑的因素。
建筑物的地质环境建筑物的地质环境是一个非常重要的因素,因为它会直接影响地震对建筑物的影响。
地质环境包括地基、地貌、地形等因素。
如果建筑物位于地质环境复杂的地区,比如山区或者断裂带,那么它的抗震能力就需要更加具备,因为这些地区地震的频率和强度都较高。
此外,地震波传播的方式也与地质环境相关,因为地质环境会影响地震波的传播速度和路径。
因此,建筑物在设计时需要考虑周边地质环境的影响。
建筑物的结构类型不同的建筑物结构类型会对其抗震能力产生不同的影响。
在抗震设计中,通常会采用各种结构类型来增加建筑物的抗震能力。
常见的建筑物结构类型包括框架结构、剪力墙结构、桥梁结构、组合结构等。
框架结构是一种常见的抗震建筑设计方案,它通过在建筑物的墙体之间安装钢管或木材进行连接,从而使建筑物具有更加坚固的结构。
剪力墙结构是加强钢筋混凝土或钢板混凝土墙壁的一种方法,能够在地震时防止墙体的倾斜、弯曲和破裂。
桥梁结构是一种能够跨越大距离的结构,它通常由桥墩和桥梁拱形结构组成,可以提供很强的抗震能力。
组合结构是将多种结构类型组合起来形成一种新的结构,以实现更好的抗震性能。
对于不同类型的建筑物,需要选取合适的结构类型,以保证其在地震中稳定。
建筑物质量建筑物质量是影响其抗震能力的一个重要因素。
建筑物质量越大,其抗震能力就越强。
这是因为建筑物质量大,需要更大的力量才能让其倾斜或者摇晃。
因此,在建筑物的设计和建造过程中,需要注意保证建筑物的质量,防止出现质量不合格或者低质量建筑物的情况。
建筑物的地基工程建筑物的地基工程是保证其抗震性能的关键因素之一,而且其数量、质量与地震灾害影响密切相关。
钢结构框架梁柱节点性能分析

钢结构框架梁柱节点性能分析摘要:钢结构框架梁柱节点施工是提升建筑抗震性的主要工序,因此应优化梁柱节点的质量。
本文通过概述钢结构框架梁柱节点内容,围绕有限元模型、载荷等方面研究钢结构框架梁柱节点性能,分析多种要素对于节点性能的影响,为优化节点质量提供参考意见,提升建筑工程整体质量,突出项目结构的抗震性能。
关键词:建筑工程;钢结构框架;梁柱节点前言:钢结构具有韧性塑性强、重量轻、制造简便的优势,该模式在建筑工程中的应用可以缩短施工周期、提升抗震性能。
其中梁、柱节点是框架关键连接位置,其性能会决定框架结构在载荷基础下的整体性。
因此,有必要深入分析钢结构框架梁柱节点的实际性能,实现构件和节点的标准化设计,优化节点性能。
1钢结构框架梁柱节点概述1.1刚性连接模式其一,全焊连接。
借助融透的方式焊接梁上下翼,通过双面胶焊接腹板。
上述连接模式对于焊接技术要求较高,若操作失误会导致应力集中,对施工结构受到影响。
其二,全栓焊接。
借助T型钢,使用高强螺栓连接梁翼和柱翼,不会产生三向应力和残余应力。
其三,混合连接。
该模式包含两方面内容:一方面是利用融透焊接梁上下翼,并通过大刚度角钢连接高强螺栓,借助剪力板连接柱翼和高强螺栓。
多层钢结构中主要利用刚性连接梁柱,通过柱贯通方式连接框架柱和梁。
针对抗震部分,应确保梁翼缘厚度和加劲肋相同。
若属于非抗震区域,加劲肋的厚度应≥梁翼缘厚度的1/2,满足板件的实际宽厚比值,防止连接节点受到破坏。
1.2柔性连接模式柔性连接又称为铰接连接,在梁侧无线位移,不过可以进行自由的转动。
该模式包含承托、端板以及角钢三方面。
其中,角钢主要连接柱和梁腹板,可以借助连接板替代角钢。
端板连接模式和角钢相同,但不可替代。
利用承托连接模式连接柱的腹板时,主要将厚板当作承托构件,防止柱腹板弯矩较大,确保偏心力矩传输至柱翼位置。
2钢结构框架梁柱节点性能研究2.1构建有限元模型本课题主要借助有限元软件,依据相关学者关于连接节点的研究内容,构建建筑工程中钢框架梁的非线性节点有限元模型,分析其中力学性能的差异性,为后续工程梁柱节点连接模式提供新思路[1]。
钢筋混凝土框架结构设计中的优化与安全性分析

钢筋混凝土框架结构设计中的优化与安全性分析钢筋混凝土框架结构是现今建筑工程中最常用的一种结构,其安全性和可靠性对于保障人员生命财产安全至关重要。
而在设计阶段,如何优化结构设计,提高建筑物的承载能力和抗震性,成为设计师面临的重要任务。
本文将从优化设计和安全性分析两个方面进行探讨。
一、优化设计钢筋混凝土框架结构设计阶段,需要根据建筑物的地理环境、建筑物使用功能以及承重情况等多种因素进行考虑,通过合理的结构设计方案,提高建筑物的整体安全性和抗震能力。
1. 材料的选择钢筋混凝土框架结构的优化设计中,材料的选择是至关重要的因素,主要从以下三个方面进行考虑:1)力学性能在结构设计阶段,需要根据建筑物的使用功能和设计荷载,选择具有良好力学性能的钢筋和混凝土材料。
通常情况下,采用大直径的高强钢筋、高强混凝土等材料,可以提高材料的承载能力和抗震性能。
2)耐久性钢筋混凝土结构的使用寿命是一个重要的考虑因素,在材料的选择上,需要考虑材料的耐久性能。
钢筋材料选用不含氢、磷等杂质的优质钢筋,混凝土材料选用优选掺合料,有利于提高混凝土的耐久性能。
3)经济性经济性是针对使用性能特别要求不高的情况下考虑的一个因素。
例如,在需要降低造价的情况下,采用增强弹性模量材料、有机纤维等加强剂,可以起到一定的经济效益。
2. 结构的布局结构布局是钢筋混凝土框架结构优化设计中另一个十分重要的环节。
通常情况下,优化的结构布局应该是结构安全可靠、布局合理且美观大方,具备好的通风采光性能,并且考虑到建筑物的使用功能,增加使用时的舒适性。
3. 抗震设计抗震性能是钢筋混凝土结构设计中最为关键的考虑因素,通常情况下,钢筋混凝土结构的抗震能力依赖于材料的强度、布局和连接方式,因此,进行抗震设计是优化结构设计的主要环节之一。
抗震设计包括结构形式、轴力比、刚度比和拐点等因素的确定,建筑物的抗震能力通常需要根据设计标准进行评估和检验。
二、安全性分析钢筋混凝土框架结构的安全性分析主要涉及到以下方面:1. 结构的承载能力承载力是钢筋混凝土结构安全性的重要因素,设计师需要考虑建筑物的使用功能、地理环境等多个方面指标,应根据设计标准确定建筑结构布置、墙体开口、集中力的作用部位等因素,进行合理的结构设计和布置。
钢筋混凝土建筑抗震鉴定

(二)、建筑体型布置
1、平面布置 刚度不均匀; L形等不对称平面的建筑; 开口房屋由于刚度极不均匀,破坏率显著增高; 电梯间布置上存在较大偏心也将使震害加重; 带有较长翼缘或凸出的T形、十字形、U形、H形、 Y形平面由于地震时侧移差异而使震害加重。
2、立面布置
a 有裙房等的大底盘建筑,若裙房与主楼相连而不设缝, 体形的突变引起刚度突变,使主楼在接近裙房的楼层 相对较为柔弱,地震时因塑性变形集中效应而产生过大 层间侧移,导致严重破坏; b 房屋高度与高宽比。房屋愈高,受到的地震作用和倾覆力 矩愈大,破坏的可能性也愈大; c 上部为抗震墙等刚性结构,下部为框架,出现的倾覆破坏; d 突出屋顶的收进建筑破坏严重; e 顶层空旷大房间震害严重; f 高低层毗连房屋震害加重。
整体倒塌或倾覆;
薄弱层倒塌(底层破坏、顶层塔楼破坏、中间层破坏); 框架节点破坏、强梁弱柱破坏;
填充墙与主体结构连接不牢倒塌;
填充墙设置不合理使框架柱形成短柱而剪切破坏等形式。
(2)有填充墙钢筋混凝土框架 这种结构形式主要在上世纪八十年代前应用较多。 特点:
嵌砌于框架间的填充砖墙在地震时与钢筋混凝土框架 共同承受地震水平作用,在一定程度上约束了填充墙框架 的侧移; 填充墙的破坏是最为普遍; 框架平面内嵌砌砖填充墙时,柱上端易发生剪切破坏。 外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切 破坏。
2
b、楼层综合抗震能力指数可按下列公式计算:
1 2 y
y Vy / Ve
2、 钢筋混凝土房屋的外观和内在质量宜符合下列要求: 梁、柱及其节点的混凝土仅有少量微小开裂或局部剥落, 钢筋无露筋、锈蚀; 填充墙无明显开裂或与框架脱开; 主体结构构件无明显变形、倾斜或歪扭。
钢筋混凝土框架结构设计要点及注意事项

关键词:钢筋混凝土框架结构设计、建筑结构、混凝土、设计原则
钢筋混凝土框架结构设计的基本 概念和原则
钢筋混凝土框架结构是一种由混凝土和钢筋为主要材料,通过一定的构造形式 将钢筋与混凝土组合在一起形成的结构体系。这种结构形式具有较高的承载能 力和抗震性能,同时具有较好的耐久性和防火性能。在钢筋混凝土框架结构设 计中,应遵循以下基本原则:
(2)剪力墙的厚度和配筋应合理设计,以满足承载力和稳定性要求。
(3)对于高层建筑,剪力墙的数量和长度应适当增加,提高结构的抗震性能。
2、楼板设计
楼板是钢筋混凝土框架结构的水平承重构件,对于楼板的设计应注意以下几点: (1)楼板的厚度和配筋应合理设计,以满足承载力和稳定性要求。
(2)楼板跨度较大时,应采用双层双向配筋,提高板的整体性和抗震性能。
(3)对于结构边缘和转角部位,应适当增加配筋和板厚,以提高结构的抗裂 性和延性。
二、钢筋混凝土框架结构设计注 意事项
1、合理布置剪力墙
剪力墙是钢筋混凝土框架结构中的重要组成部分,对于提高结构的侧向刚度和 整体性具有关键作用。在剪力墙布置过程中,应注意以下几点:
(1)剪力墙的位置应均匀分布,避免集中布置在某一轴线上,以减小结构的 扭转效应。
1、刚度适宜:钢筋混凝土框架结构的刚度直接影响其承载能力和稳定性。刚 度过大可能导致结构变形能力下降,而过小则可能导致结构失稳。因此,设计 时需对结构的刚度进行合理控制,以达到最佳的承载能力和稳定性。
2、荷载合理:荷载是影响钢筋混凝土框架结构设计的重要因素之一。设计时 应根据建筑物的使用功能和结构形式,合理确定作用于结构上的荷载类型和大 小,以保证结构的安全性和稳定性。
(3)结构应具有良好的抗震性能,采取有效的抗震设计和构造措施,提高结 构的抗震烈度指标。
钢筋混凝土框架结构的抗震设计原则

钢筋混凝土框架结构的抗震设计原则钢筋混凝土框架结构是一种常用的抗震结构形式,具有较好的抗震性能。
在设计过程中,需要遵循一些抗震设计原则,以确保结构在地震中的安全性和稳定性。
本文将从结构的整体设计、构件的设计以及施工过程等方面介绍钢筋混凝土框架结构的抗震设计原则。
一、结构的整体设计钢筋混凝土框架结构的抗震设计首先需要确定结构的整体布局和尺寸。
在选择结构形式时,应根据地震烈度、场地条件和建筑用途等因素综合考虑,选择适当的结构形式。
一般情况下,多层建筑采用刚性钢筋混凝土框架结构,高层建筑则采用刚性钢筋混凝土剪力墙结构或框架-剪力墙结构。
在确定结构尺寸时,应考虑到结构的刚度和强度要求,以及地震荷载的影响。
结构的刚度和强度需满足相关规范的要求,以确保结构在地震中具有足够的抗震能力。
同时,还需考虑结构的减震和消能设计,采用合适的减震措施和消能装置,提高结构的抗震性能。
二、构件的设计钢筋混凝土框架结构的构件设计是抗震设计的关键。
首先,梁柱等构件的截面尺寸应满足强度和刚度要求,以承受地震力的作用。
同时,还需考虑构件的延性,即在地震中能够产生适度的变形能力,吸收和耗散地震能量。
构件的配筋设计也十分重要。
配筋应满足强度和延性的要求,同时还需考虑钢筋的粘结性能和混凝土的抗压性能。
在配筋布置时,应合理分布钢筋,避免出现集中破坏,提高结构的整体抗震性能。
三、施工过程的控制在钢筋混凝土框架结构的施工过程中,需要严格控制施工质量,以确保结构的抗震性能。
首先,需要合理选择建筑材料,并进行质量检验。
钢筋的质量应符合规范要求,混凝土的配合比应合理,以保证结构的强度和耐久性。
施工过程中还需注意钢筋的加工和安装。
钢筋的加工应满足规范要求,避免出现钢筋损伤、弯曲或错位等问题。
在钢筋的安装过程中,应按照设计要求进行布置,保证钢筋的覆盖层和间距等参数符合规范要求。
施工过程中还需进行质量检验和监控。
对结构的关键部位和节点应进行质量检验,以确保施工质量。
房屋建筑框架结构抗震设计要点
房屋建筑框架结构抗震设计要点摘要:钢筋混凝土框架结构具有良好抗震性能,结构抗震的本质就是延性,提高延性可增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。
结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下非弹性变形。
本文分析了结构延性在抗震设计中的重要性及其作用,影响结构延性的主要因素以及结构延性的抗震设计。
关键词:房屋建筑;框架结构;抗震设计前言地震是一种能对人类的生产和生活带来极大破坏的自然灾害,为了预防地震灾害,减轻地震损失,我国加强了地震预报、工程抗震和地震控制方面研究工作,其中工程抗震是一项有效的措施,其目的是寻求最合理的抗震设计,保证建筑物的安全。
工程中结构抗震的设计是依据抗震设防烈度通过地震作用的取值和抗震措施的采取来实现结构抗震设防目标。
一、框架结构延性的作用对于受弯构件来说,随着荷载增加,首先受拉区混凝土出现裂缝,表现出非弹性变形。
然后受拉钢筋屈服,受压区高度减小,受压区混凝土压碎,构件最终破坏。
从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎,是构件的破坏过程。
在这过程中,构件的承载能力没有多大变化,但其变形的大小却决定了破坏的性质。
当结构设计成为延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升,内力也不会再加大,因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求,也可以说,延性结构是用它的变形能力来抵抗罕遇地震作用;反之,如果结构的延性不好,则必须有足够大的承载力来抵抗地震作用。
结构或构件的延性具有以下作用:1、防止脆性破坏脆性破坏是突然的、无明显征兆的破坏,因此破坏的后果较严重。
工程设计中应避免脆性破坏,应按塑性破坏的原则进行设计,使结构或构件具有一定的延性,保证结构或构件在破坏之前有足够的变形能力,防止突然的脆性破坏发生。
2、对脆性构件起稳定作用在实际建筑结构中,延性构件与非延性构件(脆性构件)往往是并存的。
例如框架结构的长柱与短柱。
实验研究说明,在保证延性构件与非延性构件一定比例的条件下,延性构件对脆性构件起稳定作用,使结构有较好的变形能力而不致失效。
钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的未来发展趋势
钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的未来发展趋势钢筋混凝土框架结构是应用较为普遍的一种形式,其结构抗震的本质在于延性的提高,进而抵抗和预防抗倒塌能力。
近年来,随着城市化进程的不断推进,多高层建筑结构的抗震能力备受重视。
基于此,本研究在概述钢筋混凝土框架结构抗震相关理论相关理论的基础上,分析了其抗震延性设计的要点,并对钢筋混凝土框架结构抗震延性进行设计,以对其未来的发展趋势进行展望。
标签:钢筋混凝土框架结构;抗震延性设计;未来趋势0 前言目前,我国的建筑抗震设计主要采用的是三水准抗震防设(大震不倒,中震可修,小震不坏),为实现这一目标,对钢筋混凝土框架结构的延性提出了更高的要求[1]。
现阶段我国多高层建筑中,钢筋混凝土框架结构由于其具有较好的延性和整体性而备受欢迎。
然而,对于地震烈度超过抗震防设标准时,钢筋混凝土框架结构还是存在一定的问题的。
因此,本研究主要从其本质出发,对其进行了研究。
1 钢筋混凝土框架结构抗震相关理论概述框架结构由两部分组成,即压弯构件和弯剪构建,也就是竖向框架柱和水平框架梁组成[2]。
其中,梁是钢筋混凝土框架结构的主要耗能件,因而钢筋混凝土框架结构的延性在很大程度上是取决于梁的延性的。
钢筋混凝土框架结构抗震的关键就在于框架结构的延性,即在保证承载力的前提下,具备的塑性变形能力,也就是延性比[3]。
延性比的提高,对于框架结构抗震能力的提升具有重要的意义。
2 钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的要点(1)强柱弱梁。
强柱弱梁要求结构柱子的承载力要大于梁的承载力。
也就是说发生地震时柱子的破坏一定要晚于梁。
为进一步提升钢筋混凝土框架结构抗震延性,在设计时,应注重强柱弱梁的设计,为做到这一点,应主要从以下三方面进行:第一,注重改变塑性的部位,促使其出现在梁端,进而促使其能够最大限度耗散地震能量。
第二,注重加强柱的抗弯能力,进而促使其形成梁铰机构,从而产生更多的塑性铰,以起到耗散地震能量的作用。
最后,注重塑性铰分布的均匀性。
如何提高建筑钢筋混凝土框架结构的抗震性能
达到消耗地震能量的作用 。但梁正常工作和梁端塑性 铰形 成的 基本前提是保证梁纵筋在节点区有可靠的锚固 ,不造成钢筋 的 锚 固破坏 。若强震引起梁断裂 ,只要梁端钢筋的锚 固未失效 , 悬索作用也能维持楼面不立即坍塌 ,以达到人员 安全撤离 的 目 的。 因此施工监理人员务必加强梁端钢筋锚 固质量 的检查验收。 梁端 节点钢筋 的锚 固一般 分为有 弯折 的锚固 和无 弯折 的锚 固 ( 锚固长度满足 ) 。弯折锚固分为水平段 和弯折段两部分。试验 证明弯折锚 固钢筋的主要持力段是 水平段 ,只有 到加 载后期水 平段发生粘结破 坏锚 固力 才转移 由弯折段承担 。在弯折段较短 时 ,若 无足够的箍筋约束 或柱侧 面混凝 土保护层较弱 ,都会发 生锚 固破坏 。因此施 工监理人员必须仔细对照施工 图纸 ,认真 审查钢筋下料单 ,严把纵 向钢筋 的下料长度 ,保证纵筋在柱 内 水平段满足 ≥0 5L e和弯折段 ≥1 . a 4 5 d的要求 。
3 结论
( )电泵井防砂采用二步法 防砂 ,保证每个射孔 孔眼 、 1 近 井地带填满砾石 ,提高砾 石层 渗透 率 ,是提 高防砂井产能 的根 本保证 。
( 地 层 砂 分 选 差 的 粉 细 砂 井 防 砂 时 ,应采 取 多级 砾 石 充 2)
填 ,从 而达 到降低压力损失 ,提高供 液能力 的目的。 ( )防砂后增加 了井底流动阻力 ,但可以通过产能预测 , 3 合理选择泵型及泵挂深度 ,满足液量要求 。
科学之友
Fe d f c ne m t r rn i c a u i oS e A e sLeabharlann 2 1 年0 月 00 7
如何提高建筑钢筋混凝土框架结构 的抗震性能
许 汉明
( 茂名建筑集团第二有限公司,广东 茂名 550 ) 200
钢筋混凝土框架结构抗震设计原则
钢筋混凝土框架结构抗震设计原则
钢筋混凝土框架结构抗震设计的原则主要包括以下几点:
1.合理布置结构:在设计过程中,要合理布置结构的位置、形状和选取适当的间距,以保证结构的整体稳定性和均匀性。
2.增强结构刚度:通过增加结构的刚度,可以减小结构在地震作用下的变形,提高结构的抗震能力。
可以采用适当的加强措施,如增加梁柱截面尺寸、设置剪力墙等。
3.提高结构的耗能能力:结构在地震作用下会发生能量耗散,减小地震作用对结构的影响。
可以采用适当的抗震构造形式,如柔性铰接和弹性支承等,以提高结构的耗能能力。
4.加强连接节点的设计:连接节点是结构的薄弱环节,容易发生破坏。
因此,在设计中要特别关注连接节点的强度和刚度,采用合适的节点形式和连接方式,提高节点的抗震性能。
5.考虑结构的地震荷载:在抗震设计中,要合理考虑结构的地震荷载,包括重力荷载、地震作用荷载和风荷载等。
通过合理的荷载计算和结构布置,保证结构在地震作用下的安全性。
6.进行抗震分析:在设计过程中,要进行抗震各种工况的强度验算和位移限值验算等抗震分析。
在分析中要考虑结构的整体受力性能,通过合理的分析和验算,找出结构的薄弱环节,采取相应的措施进行加固。
7.施工质量控制:在钢筋混凝土框架结构抗震设计中,施工质量直接影响结构的抗震性能。
因此,在施工过程中要严格控制质量,确保钢筋布置、混凝土浇注质量和施工工艺的合理性,提高结构的抗震能力。
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影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素
摘要:本文讨论了影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的一些因
素,供钢筋混凝土框架节点的抗震设计参考。
关键词:钢筋混凝土框架节点 抗震性能 核芯区
1 问题的提出
近年来,随着抗震理论的深入发展,在钢筋混凝土框架结构的
延性设计上,“强剪弱弯,弱梁强柱,更强节点”已经成为工程界
的共识。这种“能力设计”的思路确保钢筋混凝土结构在地震作用
下,依次在梁端和柱端出现塑性铰,通过塑性耗能机构避免在较强
的地震作用下结构产生严重损伤和在更强地震作用下发生危及生
命安全的局部或整体失效。而钢筋混凝土框架节点在结构达到预计
的最不利非弹性反应之前不应出现剪切失效,并具有一定的耗能能
力。
钢筋混凝土框架结构的延性是反映结构在荷载作用下,进入非
线性状态后在承载力没有显著降低情况下的变形能力。对于延性大
的结构,其产生的塑性变形也大,但永久变形太大,结构可能在重
力作用下引起坍塌,也可能使结构的损坏部位不可修复。因此,在
钢筋混凝土框架结构的设计上,必须综合考虑一定程度的承载能力
和一定范围的延性。
钢筋混凝土框架节点的受力机理指通过合理的计算假定模式,
描述由梁、板、柱传来的内力(m、n、v、t)在框架节点核芯区的
传递和由此产生的各种破坏型式。目前比较流行的有三种理论:斜
压杆机理、剪摩擦机理、桁架机理。这三种框架节点的受力机理,
应用于各种不同的破坏型式和设计规范中。新西兰的框架节点设计
以斜压杆和桁架机理共同作用为依据,美国则以梁剪机理和斜压杆
机理为主。而我国《建筑抗震设计规范》(gb50011—2001)中用于
抗震框架节点设计的主要计算公式是用来确定节点水平箍筋用量
的“框架节点核芯区抗震受剪承载力计算公式”,并未全面考虑到
影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的各种因素,值得进一步探讨研
究。
2 影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素
2.1 材料强度
混凝土强度直接影响框架节点抗剪承载力,对于承受一定荷载
的框架节点,混凝土强度越高,则梁、柱的截面尺寸越小,框架节
点核芯区混凝土的承剪截面也相应减小,在一定配箍率下,对其抗
震性能反而不利。
我国《混凝土结构设计规范》(gb50010—2002)提倡使用hrb400
级钢筋,钢筋强度虽然大于hrb335级钢筋,在相同的设计条件下,
用钢量相对减少,但是钢筋表面与周边的混凝土粘结锚固能力下
降,在框架节点的高粘结应力区,钢筋和混凝土的共同作用相对较
差,钢筋易滑移。
2.2 节点型式
对于一榀平面框架,按框架节点所在位置,节点主要有四种基
本型式:顶层边柱节点(┏型)、顶层中柱节点(┳型)、中间层边
柱节点(┣型)和中间层中柱节点(╋型)。对于┏型节点,梁、
柱的纵筋均需在框架节点核芯区内锚固,节点核芯区受力较复杂,
易产生破坏。对于┳型节点,梁的纵筋可直通锚固,水平荷载作用
下,柱抗弯承载力弱于梁,柱端易产生塑性铰。对于┣型节点,柱
抗弯承载力较大,“强柱弱梁”比较容易满足,但梁筋的锚固相对
薄弱,梁筋易发生粘结滑移,角柱节点受力最为不利。对于╋型节
点,强震作用下,框架节点两侧梁端可能均达到屈服,框架节点核
芯区受到很大的剪力,容易发生核芯区剪切破坏。
2.3 轴压比
试验研究表明,在一定范围内轴向压力可提高框架节点核芯区
混凝土的抗剪承载力。由于柱轴向压力的作用,在框架节点核芯区
混凝土开裂以前,柱截面受压区面积加大,斜压杆作用加强。当混
凝土出现裂缝时,混凝土块体间产生咬合力。随着轴压比的增大,
抗剪承载力相应增大,但当轴压比超过某一临界值时,框架节点受
压区混凝土产生微裂缝,使混凝土压碎,抗剪承载力反而下降。
2.4 剪压比
为了防止框架节点核芯区出现斜拉破坏或斜压破坏,必须控制
剪压比,即限制配箍率,避免框架节点核芯区混凝土的破坏先于箍
筋的屈服。
2.5 水平箍筋
在框架节点内配置水平封闭箍筋,一方面对框架节点核芯区混
凝土产生有利约束,增强传递轴向荷载的能力,另一方面承担部分
水平剪力,提高框架节点的抗剪承载力。试验表明,配箍适当的框
架节点核芯区出现贯通裂缝后,混凝土承担的剪力继续增加,箍筋
全部屈服,混凝土与箍筋同时充分发挥作用,使节点核芯区受剪承
载力在破坏时达到最大。对于配箍较高的节点,当节点核芯区产生
贯通斜裂缝时,混凝土抗剪承载力达极值,但箍筋应力还很低,混
凝土破坏先于箍筋屈服,使得节点核芯区的抗剪承载力达不到预期
的最大值,箍筋不能充分发挥作用。
2.6 竖向箍筋
在水平反复荷载作用下,框架节点核芯混凝土出现交叉斜裂缝
后,剪力的传递由斜压杆作用过渡到水平箍筋承担水平分力、柱纵
向钢筋承担竖向分力以及平行于斜裂缝的混凝土骨料咬合力所构
成的桁架抗剪机制,设置竖向箍筋可承担框架节点剪力的竖向分
量,减少混凝土的负担,从而提高框架节点的抗剪承载力,但施工
不便。
2.7 柱纵向钢筋
柱纵向钢筋通常按抗弯要求设置,沿柱截面的高度方向,按构
造规定也相应配置一定数量的纵向钢筋。这些纵筋与水平箍筋联合
对框架节点核芯区混凝土形成双向约束。因此,合理布置柱纵向钢
筋对提高框架节点抗剪承载力有一定贡献,但增加柱纵向钢筋不像
增加水平箍筋那样能显著地提高框架节点的抗剪承载力。
2.8 直交梁
国内外的实际震害与试验研究表明,垂直于框架平面与节点相
交的直交梁对框架节点核芯区混凝土具有约束作用,从而提高框架
节点的抗剪承载力。但是,如果斜向地震的双轴效应使两个方向梁
的纵筋都屈服,则降低了直交梁对节点的约束作用。对于仅一侧有
直交梁的框架节点,抗剪性能并未改善框架节点的抗剪承载力。
2.9 楼板
框架节点四周的楼板对节点核芯区具有约束作用,与梁轴平行
的楼板钢筋与梁上部受力钢筋协同工作。如果考虑楼板作为梁翼缘
在受弯过程中发挥的作用,则应相应地提高节点的剪力计算值。
2.10 预应力作用
对钢筋混凝土框架节点施加预应力,可使框架节点核芯区混凝
土增加约束,处于双向受力状态,从而提高框架节点的抗剪承载力。
但通过框架节点核芯区的无粘结预应力筋,削弱核芯区混凝土的面
积,降低框架节点的抗剪承载力。因此,对于无粘结预应力混凝土
框架节点,可将预应力作用对框架节点的抗剪承载力的提高作为结
构的安全度储备。
2.11 偏心影响
在高层建筑设计中,为了使建筑立面产生与外墙或柱面齐平的
效果或产生凹凸错落的效果,经常要求梁、柱中心线错开,甚至要
求梁侧面与柱侧面重合,出现大量的大偏心框架节点,这时框架节
点受到附加扭矩之类的次内力作用,剪力在节点内的传递比较复
杂。通过实际震害和试验研究可以发现,与无偏心框架节点相比,
偏心框架节点抗剪承载力明显下降。
2.12 异形柱节点
t型柱框架节点的抗剪承载力较低,框架节点在梁一屈服后马上
进入通裂状态。当梁宽大于柱腹板宽度时,处于柱腹板外的梁纵筋
在节点处锚固较差。
2.13 反复荷载
在反复荷载作用下,材料强度和构件强度降低,粘结锚固性能
退化,剪切变形加大。由于框架节点内剪应力方向交替变化,核芯
区斜向裂缝的张开与闭合交替产生,导致框架节点核芯区抗剪承载
力和剪切刚度降低。框架节点两侧的梁纵向钢筋可能产生一侧受拉
达到屈服,另一侧受压达到屈服,产生很高的粘结应力,使钢筋滑
移,发生粘结破坏。随着梁端变形的逐步增加,框架节点核芯区抗
剪承载力相应逐渐衰减。
2.14 斜向地震的双轴效应
当地震作用方向与建筑物主轴方向不一致时,可能使两个方向
的梁都达到屈服,这时作用于节点对角斜面上的水平剪力约为其中
一个方向的2倍,然而斜裂缝遇到的箍筋与一个方向受剪时遇到的
箍筋数目仍然相同。如果这些水平箍筋与柱截面各边平行,则钢筋
的斜向分力仅仅是单向受剪时可抵抗剪力的1/2。对于双向对称的
框架,双向受剪所需要的剪力钢筋约为单向受剪所需剪力钢筋的2
倍。因此,斜向地震作用下,框架节点的强度和刚度迅速降低,梁
筋较早出现粘结滑移破坏。
3 建议
通过以上对影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的各种因素的讨
论,在钢筋混凝土框架节点的设计上,综合“概念设计”和“构造
措施”,确保结构设计安全经济。
参考文献
[1] 唐九如,钢筋混凝土框架节点抗震,东南大学出版社,
1989.
[2] 建筑抗震设计规范gb50011-2001,中国建筑工业出版社,
2001.
[3] 混凝土结构设计规范gb50010-2002,中国建筑工业出版
社,2002.