首页 理论教育节点核心区破坏机理与剪力设计:高层建筑结构概念设计

节点核心区破坏机理与剪力设计:高层建筑结构概念设计

【摘要】:可以从节点核心区的受力机理进一步了解斜裂缝的产生原因,了解纵向钢筋的锚固和箍筋的作用。图6-18 节点核心区a)受力示意图 b)核心区混凝土破碎 c)钢筋成灯笼状图6-19 节点的拉杆—压杆模型a)实测得到的斜向压应变 b)拉杆—压杆模型我国规范采用了保证核心区的抗剪承载力的设计方法,配置节点核心区的箍筋以抵抗斜裂缝的开展,要求在梁端钢筋屈服以前,核心区不发生剪切破坏,体现了强节点的要求。

可以从节点核心区的受力机理进一步了解斜裂缝的产生原因,了解纵向钢筋的锚固和箍筋的作用。在竖向荷载和地震作用下,梁柱核心区应力状态复杂,为两向应力或三向应力。通过试验可明显观察到斜向的压力流,因而可以用拉杆—压杆模型来描述节点的受力机理,梁内上、下纵筋的反向拉力靠混凝土斜压杆来平衡[5]。图6-19a图为试验实测的压应变分布,b图中建立了拉杆—压杆模型,阴影线部分为承受压力的混凝土斜杆,拉杆是上、下纵向钢筋。通过这个机理可以了解:①作为拉杆的梁上、下纵向钢筋必须有足够的抗拉能力,当钢筋不能直通时必须有良好的锚固;②核心区出现斜向裂缝的原因是压应变超过了混凝土的峰值应变,通过箍筋约束可以提高混凝土的应变能力;③当梁钢筋屈服以后,箍筋也可起到拉杆作用以抵抗拉力。

978-7-111-47838-6-Chapter06-31.jpg

图6-18 节点核心区

a)受力示意图 b)核心区混凝土破碎 c)钢筋成灯笼

978-7-111-47838-6-Chapter06-32.jpg

图6-19 节点的拉杆—压杆模型

a)实测得到的斜向压应变(西安建筑科技大学) b)拉杆—压杆模型

我国规范采用了保证核心区的抗剪承载力的设计方法,配置节点核心区的箍筋以抵抗斜裂缝的开展,要求在梁端钢筋屈服以前,核心区不发生剪切破坏,体现了强节点的要求。取梁端截面达到受弯承载力时相应的核心区剪力作为核心区的剪力设计值,图6-20为中柱节点受力简图,取上半部分为隔离体,由平衡条件可得到核心区剪力Vj如式(6-11),式中剪力Vc为柱剪力,由梁柱平衡求出Vc后代入:

978-7-111-47838-6-Chapter06-33.jpg

978-7-111-47838-6-Chapter06-34.jpg

图6-20 梁柱节点受力平衡,隔离体简图

我国设计规范要求抗震等级一、二、三级时,根据剪力设计值验算框架节点核心区的抗剪承载力(剪力设计值和承载力计算公式详见混凝土规范(GB 50010—2010)),并计算所需要的箍筋数量,四级和非抗震框架的核心区,可不验算节点区抗剪承载力,只要求按构造设置箍筋。规范还给出了不同抗震等级时核心区箍筋的最小配箍特征值、最小箍筋体积配箍率、箍筋最大间距和最小直径等要求。也就是说,核心区必须配置一定数量的箍筋,非抗震设计的框架梁柱节点核心区也要配置箍筋。