建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁柱的交接處理

鮑奕杉

【摘要】對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁柱交接位置處理，本文先提出梁柱交接位置節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的重要性，通過經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范總結(jié)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū);強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件

1、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁柱交接核心區(qū)的重要性

1.1梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震問題

地震作用下，節(jié)點(diǎn)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(diǎn)在地震作用下破壞的主要原因是：1.節(jié)點(diǎn)的受剪承載力不足，2.箍筋稀少，3.梁筋錨固長(zhǎng)度不夠。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)該從整體結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其應(yīng)關(guān)注電算結(jié)果中節(jié)點(diǎn)位置剪扭參數(shù)是否超限。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的位置，在整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)也會(huì)比較脆弱，一旦發(fā)生地震，最受影響的就是節(jié)點(diǎn)。另外，在建筑物的節(jié)點(diǎn)位置必須設(shè)置滿足規(guī)范要求的箍筋，這是預(yù)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(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該準(zhǔn)備充足量的鋼筋，設(shè)置在梁柱的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于梁柱交接位置問題的忽視

建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(diǎn)設(shè)計(jì)的重要性。在對(duì)相鄰各大構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算后，通常假定比它所連接構(gòu)件大一些的節(jié)點(diǎn)并無危險(xiǎn)，僅僅采用一般的構(gòu)造措施作為節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要能做好其梁柱交接位置的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)人員要在結(jié)構(gòu)說明中明確具體的注意事項(xiàng)和其詳細(xì)的施工方法，以便于在實(shí)際施工時(shí)工作人員可以做好梁柱交接工作，對(duì)其承重梁和支承柱兩端進(jìn)行加固?？删彤?dāng)前設(shè)計(jì)人員的梁柱交接設(shè)計(jì)圖紙分析，其設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)重忽視梁柱交接處的處理的問題。因此需要設(shè)計(jì)人員要能在圖紙中明確節(jié)點(diǎn)核心區(qū)鋼筋錨固長(zhǎng)度，箍筋處理、混凝土澆筑等注意事項(xiàng)，這樣就可以有效對(duì)提升承載能力。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”要求

在"小震不壞，中震可修，大震不倒"的抗震設(shè)計(jì)原則下，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)都應(yīng)該設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計(jì)梁、柱、節(jié)點(diǎn)，防止構(gòu)件過早發(fā)生脆性破壞，控制構(gòu)件破壞的先后順序，在一定程度上實(shí)現(xiàn)"強(qiáng)柱弱梁"、"強(qiáng)剪弱彎"、"強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件"的抗震概念設(shè)計(jì)要求?！皬?qiáng)柱弱梁”可有效的防止柱鉸破壞機(jī)制的出現(xiàn)，保證結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下不會(huì)整體倒塌;“強(qiáng)剪弱彎”可有效防止脆性破壞的發(fā)生，使結(jié)構(gòu)具有良好的耗能能力;“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”，節(jié)點(diǎn)是梁與柱構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，在任何情況下都應(yīng)使節(jié)點(diǎn)的剛度和強(qiáng)度大于構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度。

因此，首先在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要有意識(shí)的制造“弱梁、強(qiáng)柱和更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)”，應(yīng)避免剪切破壞先于彎曲破壞，以保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度，也保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。其次，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)避免鋼筋錨固破壞先于構(gòu)件破壞。這就要求貫穿節(jié)點(diǎn)的梁柱鋼筋有足夠的粘結(jié)和錨固，不至于使節(jié)點(diǎn)發(fā)生粘結(jié)錨固失效。最后，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)該簡(jiǎn)單，便于施工，確?；炷恋臐仓|(zhì)量。

2.2提高梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)性能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中第11.6.1條規(guī)定，一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的框架應(yīng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗震受剪承載力驗(yàn)算;四級(jí)抗震等級(jí)的框架節(jié)點(diǎn)可不進(jìn)行計(jì)算。以及根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)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(diǎn)核心區(qū)組合的剪力設(shè)計(jì)值，應(yīng)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(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力的途徑有很多，如提高節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、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(diǎn)核心區(qū)周邊有現(xiàn)澆混凝土樓板時(shí)，加大周邊梁板對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的約束

根據(jù)《抗規(guī)》公式D.1.3，當(dāng)框架梁截面寬度略小于 0.5倍的框架柱截面寬度時(shí)，可根據(jù)結(jié)構(gòu)位移情況適當(dāng)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(dāng)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)周邊有現(xiàn)澆混凝土樓板時(shí)，對(duì)于中柱節(jié)點(diǎn)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(diǎn)核心區(qū)混凝土強(qiáng)度

根據(jù)公式D.1.3，提高混凝土強(qiáng)度，核心區(qū)抗剪承載力隨即提高，該辦法簡(jiǎn)單直接，設(shè)計(jì)過程中常被采用，但是需要注意的是梁柱混凝土標(biāo)號(hào)不一致，且在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)鋼筋縱橫交錯(cuò)，會(huì)增加實(shí)際施工過程中的難度。

根據(jù)施工規(guī)范要求，梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土實(shí)行先高后低的原則，即先澆筑節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的強(qiáng)度較高柱混凝土，后澆筑梁板混凝土。但是由于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土用量少，施工組織困難，強(qiáng)度等級(jí)不同的部位應(yīng)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(shí)箍筋肢數(shù)較多，在高強(qiáng)度等級(jí)混凝土與低強(qiáng)度等級(jí)混凝土之間為了分隔兩者而設(shè)置的斜向鋼絲網(wǎng)板不易放置在準(zhǔn)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(dá)不到設(shè)計(jì)設(shè)想的目的。

2.2.3加大節(jié)點(diǎn)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(diǎn)驗(yàn)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(shè)計(jì)值。該辦法在設(shè)計(jì)中常常被設(shè)計(jì)人員使用，但是其缺點(diǎn)也顯而易見。梁柱截面加大，增加結(jié)構(gòu)成本，且造成使用空間的浪費(fèi)。

另外，可以考慮采用在框架梁端部設(shè)置水平加腋的方法，加大框架梁對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的約束寬度。依據(jù)《高規(guī)》6.1.7條，當(dāng)加腋后，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的計(jì)算寬度bj也隨之加大，因此節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力也加強(qiáng)。但是需要注意的是，采用此方法時(shí)，結(jié)構(gòu)施工較為復(fù)雜。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，鑒于梁柱交接位置的重要性，對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需從應(yīng)結(jié)構(gòu)的安全性和施工難易程度進(jìn)行綜合分析，根據(jù)實(shí)際的施工情況，做好其建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。施工質(zhì)量也是結(jié)構(gòu)延性形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工單位的精心施工是對(duì)結(jié)構(gòu)延性的強(qiáng)有力的保證，只有兩種完美配合才能帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]林利堅(jiān).淺談框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).福建建筑：2013，（08）.

[2]張梅，陳培霞，蘇學(xué)勇.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁柱的交接處理方法探析[J].中國(guó)高新區(qū)，2018，（14）.