11.6 框架梁柱节点及预埋件

11.6.1~11.6.2

地震震害分析表明,不同烈度地震作用下,钢筋混凝土框架节点的破坏程度不同。对于未按抗震要求进行设计的节点,在 7 度地震作用下,破坏较少;在 8 度地震作用下,部分节点尤其是角柱节点发生程度不同的破坏;在 9 度以上地震作用下,多数框架节点震害严重。因此,对节点应提出不同的抗震受剪承载力要求以使其适应与其相连接的梁端和柱端塑性铰区的塑性转动要求。条文规定,对一、二级抗震等级的框架节点必须进行抗震受剪承载力计算,而三、四级抗震等级的框架节点按照规定配置构造箍筋,不再进行抗震受剪承载力计算。

对于纵横向框架共同交汇的节点,可以按各自方向分别进行节点计算。

地震作用对节点产生的剪力与框架的延性及耗能程度有关。对于延性要求很严格的 9 度设防烈度的各类框架以及一级抗震等级的框架结构,考虑到节点侧边梁端已出现塑性铰,节点的剪力应完全由梁端实际的屈服弯矩所决定,在其剪力设计值的计算中梁端弯矩应取实际的抗震受弯承载力所对应的弯矩值。

 

11.6.3~11.6.6

规定节点截面限制条件,是为了防止节点截面太小,核心区混凝土承受过大的斜压应力,致使节点混凝土首先被压碎而破坏。

框架节点的抗震受剪承载力由混凝土斜压杆和水平箍筋两部分受剪承载力组成。

依据试验,节点核心区内混凝土斜压杆截面面积虽然可随柱端轴力的增加而稍有增加,使得在节点剪力较小时,柱轴压力的增大对节点抗震性能起一定有利作用;但当节点剪力较大时,因核心区混凝土斜向压应力已经较高,轴压力的增大反而会对节点抗震性能产生不利影响。本次修订综合考虑上述因素后,适度降低了轴压力的有利作用。

节点在两个正交方向有梁时,增加了对核心区混凝土的约束,因而提高了节点的受剪承载力。但若两个方向的梁截面较小,则其约束影响就不明显。因此,规定在两个正交方向有梁,梁的宽度、高度都能满足一定要求且有现浇板时,才可考虑梁与现浇板对节点的约束影响,并对节点的抗震受剪能力乘以大于1.0 的约束系数。对于梁截面较小或只有一个方向有直交梁的中间节点以及边节点、角节点均不考虑梁对节点的约束影响。

根据国外资料,对圆柱截面框架节点提出了抗震受剪承载力计算方法。

 

11.6.7

本条对抗震框架节点的配筋构造规定作了如下修改和补充:

1. 近期国内足尺节点试验表明,当非弹性变形较大时,仍不能避免梁端的钢筋屈服区向节点内渗透,贯穿节点的梁筋粘结退化与滑移加剧,从而使框架刚度和耗能性能进一步退化。这一结论与国外试验结果相符。为此,要求贯穿节点的每根梁筋直径不宜大于柱截面高度的 1/20 。同时补充了圆柱节点纵筋直径与贯穿长度比值的限制条件。

2. 原规范对伸人框架中间层端节点的梁上部钢筋建议当水平锚固长度不足时,可以在 90°弯弧内侧加设横向短粗钢筋。经近期国内试验证明,这种钢筋只能在水平锚固段发生较大粘结滑移时方能发挥部分作用,故取消。另经国内近期试验证实,水平锚固长度取为 0.4ιaE正能够满足对抗震锚固端的承载力和刚度要求,故将水平锚固长度由不小于 0.45ιaE改为不小于 0.4 ιaE

3. 在顶层中间节点处,塑性铰亦允许且极有可能出在柱端(因顶层中间柱上端轴压力小而弯矩相对较大)。故根据近期国内试验结果给出了柱筋在顶层中间节点处的锚固规定,要求柱纵向钢筋宜伸到柱顶,当采用直线锚固方式时,自梁底边算起,满足ιaE要求;当直线锚固长度不足时,要求柱纵向钢筋伸至柱顶,且满足 0.5ιaE要求后可向内弯折 12d ;当楼板为现浇混凝土,且混凝土强度等级不低于 C20 ,板厚不小于 80mm 时,可向外弯折12d 。

经近期国内顶层中间节点试验证明,贯穿顶层中间节点的上部梁筋较之贯穿中间层中间节点的上部梁筋更易发生粘结退化和滑移,在地震引起的结构非弹性变形较大时,将明显降低节点区的耗能能力。为此采用比中间层中间节点更严的限制钢筋直径的办法。

4. 根据国内足尺顶层端节点抗震性能试验结果,给出了对顶层端节点的相应构造措施。当梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在节点处搭接时,提出两种做法供工程设计应用。一种做法是将梁上部钢筋伸到节点外边,向下弯折到梁下边缘,同时将不少于外侧柱筋的65%的柱筋伸到柱顶并水平伸入梁上边缘。从梁下边缘经节点外边到梁内的折线搭接长度不应小于1.5ιaE。此处为钢筋100%搭接,其搭接长度之所以较小,是因为梁柱搭接钢筋在搭接长度内均有 90°弯折,这种弯折对搭接传力的有效性发挥了较重要作用。采用这种搭接做法时,节点处的负弯矩塑性铰将出在柱端。这种搭接做法梁筋不伸入柱内,有利于施工。另一种做法是将外侧柱筋伸到柱顶,并向内水平弯折不小于 12d ,梁上部纵筋伸到节点外边向下弯折,与柱外侧钢筋形成足够的直线搭接长度后截断。试验证明,此处直线搭接长度应取为不小于1.7ιaE。这一方案的优点是,柱顶水平纵向钢筋数量较少(只有梁筋),便于自上向下浇注混凝土。顶层端节点内侧柱筋和下部梁筋在节点中的锚固做法与顶层中间节点处柱纵向钢筋和中间层端节点处梁上部纵向钢筋相同。另外,需要强调的是,在顶层端节点处不能采用如同上部梁筋在中间层端节点处的锚固做法,因为这种做法不能满足顶层端节点处抗震受弯承载力的要求。

 

11.6.8

本条对节点核心区的箍筋最大间距和箍筋最小直径以及节点箍筋的配箍特征值和最小配筋率做了规定,其目的是从构造上保证在地震和竖向荷载作用下节点核心区剪压比偏低时为节点核心区提供必要的约束,以及在未预计的不利情况使节点保持基本抗剪能力。

 

11.6.9

预埋件反复荷载作用试验表明,弯剪、拉剪、压剪情况下锚筋的受剪承载力降低的平均值在 20%左右。对预埋件,规定取γRE=1.0 ,故考虑地震作用组合的预埋件的锚筋截面积应比本规范第 10 章的计算值增大 25%。构造上要求在靠近锚板的锚筋周围设置一根直径不小于 10mm 的封闭箍筋,以起到约束端部混凝土、提高受剪承载力的作用。