RC框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點核心區(qū)的受力機理及施工缺陷的特點

郎亞超

摘 要 本文通過對現(xiàn)有RC框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點核心區(qū)受力機理及節(jié)點破壞方式進(jìn)行梳理和總結(jié)，為節(jié)點力學(xué)性能的分析提供理論依據(jù)和實際工程中研究節(jié)點施工缺陷的影響提供參考。

關(guān)鍵詞 施工缺陷 RC框架結(jié)構(gòu) 梁柱節(jié)點

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0前言

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有空間布置自由、工程造價經(jīng)濟合理的特點，是我國建筑工程中使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一。本文對國內(nèi)外多次地震災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的地震損傷有很多產(chǎn)生于框架梁柱節(jié)點區(qū)域，梁柱節(jié)點處的損傷是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)發(fā)生震害的主要表現(xiàn)之一，該部位一旦遭遇嚴(yán)重破壞將直接導(dǎo)致整個建筑物的破壞甚至倒塌。

1梁柱節(jié)點核心區(qū)的等效斜壓桿機理

等效斜壓桿機理是指當(dāng)梁、柱端部彎矩較大時，節(jié)點核心區(qū)所受剪力直接由核心區(qū)混凝土來承擔(dān)，并在核心區(qū)混凝土中形成了斜壓力場，試驗證明在節(jié)點核心區(qū)混凝土開裂之前，大致沿核心區(qū)對角線方向，混凝土壓應(yīng)變值幾乎是相等的，兩個受壓角的連線上會形成一根混凝土受壓桿。在節(jié)點核心區(qū)出現(xiàn)剪切斜裂縫之后，裂縫之間的混凝土實體就形成了斜壓桿。因此，核心區(qū)的混凝土可以簡化成一個等效的斜壓桿。

2梁柱節(jié)點核心區(qū)的桁架機理

貫穿節(jié)點的梁柱一端的拉力和另一端的壓力將通過貫穿段的粘結(jié)效應(yīng)傳入其周圍的混凝土，在分別抵消了相應(yīng)的梁、柱截面剪力之后，以邊緣剪力形式傳入核心區(qū)，并在核心區(qū)形成剪應(yīng)力場，所謂“桁架機理”即是由核心區(qū)的剪應(yīng)力場與斜壓桿機理的壓應(yīng)力場組成。

3梁柱節(jié)點核心區(qū)的破壞方式

結(jié)合以往根據(jù)對國內(nèi)外地震災(zāi)害調(diào)查分析和試驗研究，可以將梁柱節(jié)點核心區(qū)的破壞形式劃分為以下幾種類型：

3.1斜拉破壞型節(jié)點

斜拉破壞型節(jié)點是由于當(dāng)核心區(qū)受較大剪力作用，同時節(jié)點內(nèi)箍筋設(shè)置不足。此時，節(jié)點“桁架機構(gòu)”承受很大的主拉應(yīng)力。破壞特征：節(jié)點區(qū)域的箍筋承受較大的拉應(yīng)力，節(jié)點區(qū)裂縫數(shù)量少、寬度大。

3.2斜壓破壞型節(jié)點

斜壓破壞型節(jié)點是由于節(jié)點內(nèi)配箍量比較大，同時梁柱通過節(jié)點區(qū)域的縱筋數(shù)目較多，節(jié)點區(qū)域受到較大的剪力作用。破壞特征：節(jié)點區(qū)域內(nèi)的混凝土被壓碎，同時節(jié)點區(qū)域內(nèi)的箍筋未達(dá)到屈服。

3.3斜拉破壞與斜壓破壞復(fù)合型節(jié)點

斜拉破壞與斜壓破壞復(fù)合型節(jié)點是由于節(jié)點區(qū)域在配箍量不高的情況下承受了較大的剪力。當(dāng)與節(jié)點區(qū)域連接的梁端或柱端的縱向鋼筋受拉達(dá)到屈服時，節(jié)點內(nèi)部的箍筋承受較大的拉應(yīng)力。特征破壞：節(jié)點區(qū)域的混凝土被相互交叉的斜裂縫分割，在核節(jié)點區(qū)破壞加劇的情況下，核心區(qū)箍筋的拉應(yīng)力有所下降。

4梁柱節(jié)點施工缺陷的成因、類型、特點及一般處理方法

采用整體沉梁時，節(jié)點區(qū)下部箍筋無法綁扎，致使在施工中，該梁柱節(jié)點部位不放或少放柱箍筋，留下了工程隱患。

在實際施工過程中，由于施工縫留置和處理未達(dá)到規(guī)范要求而在澆筑節(jié)點區(qū)域的混凝土?xí)r，柱頭施工縫附近區(qū)域浮漿較多。這將嚴(yán)重影響柱頭部位混凝土層的強度，導(dǎo)致新舊混凝土未能很好的結(jié)合成一體。

節(jié)點區(qū)域密集的鋼筋分布使得澆筑時混凝土無法順利下落，在下料、澆筑及振搗過程中易出現(xiàn)振搗不實及漏漿、澆筑量不足等施工質(zhì)量問題。造成梁柱節(jié)點區(qū)域混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，甚至存在空洞。

目前工程界針對不同類型、不同嚴(yán)重程度的框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點施工缺陷，有著如下這些加固處理方案：

（1）增大截面法：主要通過加大柱截面尺寸同時在擴大的新增混凝土部分設(shè)置箍筋以加強節(jié)點核心區(qū)的承載力。造價低但施工過程較為復(fù)雜，施工周期較長，增加了節(jié)點的體積和結(jié)構(gòu)的自重。

（2）粘鋼加固法：應(yīng)用特殊的結(jié)構(gòu)膠在有缺陷的節(jié)點表面粘貼鋼板或者角鋼，粘貼的鋼板和角鋼在為節(jié)點核心區(qū)提供自身承載力的同時對節(jié)點內(nèi)的混凝土起到了約束作用。施工簡便，工期短，基本上不改變原結(jié)構(gòu)的幾何外形。

（3）碳纖維加固法：在有缺陷的梁柱節(jié)點表面粘貼碳纖維材料，可以利用碳纖維布自身的抗拉能力對核心區(qū)混凝土進(jìn)行約束，從而提高其承載能力。施工方便，材料剛重比高、強度大，可靠度高，抗腐蝕性和耐久性好。

（4）外包型鋼加固法：使用型鋼包裹在節(jié)點區(qū)混凝土的表面，通過水泥漿灌縫或者鋼板之間的焊接進(jìn)行固定和連接。但是型鋼與節(jié)點區(qū)域混凝土無有效連接，加固后的構(gòu)件協(xié)同性能較差，鋼材的性能得不到充分的發(fā)揮，從而造成嚴(yán)重的浪費。

（5）灌縫法：將環(huán)氧樹脂膠等材料填充進(jìn)入核心區(qū)的裂縫內(nèi)。該方法能夠帶來節(jié)點核心區(qū)延性及抗震性能的提升，但對于核心區(qū)承載力的提高并不明顯。

5結(jié)論

對現(xiàn)有RC框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點核心區(qū)受力機理進(jìn)行梳理和總結(jié)，介紹和對比了節(jié)點核心區(qū)的等效斜壓桿機理和桁架機理的機構(gòu)傳力特點，歸納了RC框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點的三種破壞方式，即斜拉破壞、斜壓破壞和復(fù)合型破壞。此外，本文從成因、類型及特點幾個方面總結(jié)了現(xiàn)階段施工過程中存在的節(jié)點施工缺陷，介紹了增大截面法、外包鋼加固法、碳纖維加固法等常用的節(jié)點加固處理措施。

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