框架梁柱节点核心区截面抗震验算教程

2023-08-28 理论教育版权反馈

【摘要】：扁梁框架的梁柱节点核心区应根据梁纵向钢筋在柱宽范围内、外的截面面积比例，对柱宽以内和柱宽以外的范围分别计算受剪承载力。抗震设计时，一、二、三级框架的节点核心区应按上面各规定进行抗震验算；四级框架节点可不进行抗震验算。

1.一般框架梁柱节点

（1）节点核心区一、二、三级框架梁柱节点核心区组合的剪力设计值，应按下列公式计算：

设防烈度为9度的框架结构以及一级抗震等级的框架结构：

其他情况：

式中 V_j——梁柱节点核心区组合的剪力设计值；

h_b0——梁截面的有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；

a_s′——梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；

H_c——柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之间的距离；

h_b——梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；

η_jb——强节点系数，对框架结构一级宜取1.5，二级宜取1.35，三级宜取1.2；对于其他结构中的框架，一级宜取1.35，二级宜取1.2，三级宜取1.1；

∑M_b——节点左、右梁端反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左、右梁端弯矩均为负值时，绝对值较小的弯矩应取零；

∑M_bua——节点左、右梁端反时针或顺时针方向按实配钢筋面积（计入受压钢筋）和材料强度标准值计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩设计值之和。

（2）核心区截面有效计算宽度

1）当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时，可采用该侧柱截面宽度；当小于柱截面宽度的1/2时，可采用下列二者的较小值：

b_j=b_b+0.5h_c （6.3-30）

b_j=b_c （6.3-31）

式中 b_j——节点核心区的截面有效计算宽度；

b_b——梁截面宽度；

h_c——验算方向的柱截面高度；

b_c——验算方向的柱截面宽度。

2）当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时，可采用式（6.3-30）、式（6.3-31）和下式计算结果的较小值。

b_j=0.5（b_b+b_c）+0.25h_c-e （6.3-32）

式中 e——梁与柱中线偏心距。

（3）节点核心区受剪截面限制条件

式中 η_j——正交梁的约束影响系数，楼板为现浇、梁柱中线重合、四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时，可采用1.5，抗震设防烈度为9度的一级宜采用1.25，其他情况均采用1.0；

h_j——节点核心区的截面高度，可采用验算方向的柱截面高度h_c；

γ_RE——承载力抗震调整系数，可采用0.85；

f_c——混凝土轴心受压强度设计值。

（4）节点核心区截面受剪承载力验算公式

9度的一级：

其他情况：

式中 N——对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向力设计值，当N为轴向压力时，不应大于柱的截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的50%；当N为拉力时，应取为零；

f_yv——箍筋的抗拉强度设计值；

f_t——混凝土轴心抗拉强度设计值；

A_svj——核心区有效计算宽度范围内同一截面验算方向各肢箍筋的全部截面面积；

s——箍筋间距。

2.梁宽大于柱宽的扁梁框架的梁柱节点

（1）楼盖应采用现浇，梁柱中心线宜重合。

（2）扁梁框架的梁柱节点核心区应根据梁纵向钢筋在柱宽范围内、外的截面面积比例，对柱宽以内和柱宽以外的范围分别计算受剪承载力。

（3）节点核心区计算除应符合一般梁柱节点的要求外，尚应符合下列要求：

1）按6.3.4节1中（3）验算核心区剪力限值时，核心区有效宽度可取梁宽与柱宽之和的平均值。

2）四边有梁的节点约束影响系数，计算柱宽范围内核心区的受剪承载力时可取1.5，计算柱宽范围外核心区的受剪承载力时宜取1.0。

3）验算核心区受剪承载力时，在柱宽范围内的核心区，轴力的取值可同一般梁柱节点；柱宽以外的核心区可不考虑轴向压力对受剪承载力的有利作用。

4）锚入柱内的梁上部纵向钢筋宜大于其全部钢筋截面面积的60%。

3.圆柱的梁柱节点

（1）梁中线与柱中线重合时，圆柱框架梁柱节点核心区受剪截面应符合下式要求：

式中 η_j——正交梁的约束影响系数，可按6.3.4节1中（3）确定，其中柱截面宽度可按柱直径采用；

A_j——节点核心区有效截面面积，当梁宽b_b不小于圆柱直径D的一半时，可取为0.8D²；当梁宽b_b小于柱直径的一半但不小于柱直径的0.4倍时，可取为0.8D（b_b+D/2）。

（2）梁中线与柱中线重合时，圆柱框架梁柱节点核心区截面抗震受剪承载力应按下式验算：

9度的一级：

其他情况：

式中 A_sh——单根圆形箍筋的截面面积；

A_svj——计算方向上同一截面的拉筋和非圆形箍筋的总截面面积；

D——圆柱截面直径；

N——轴向力设计值，可按6.3.4节1中（4）的规定取用。

抗震设计时，一、二、三级框架的节点核心区应按上面各规定进行抗震验算；四级框架节点可不进行抗震验算。各抗震等级的框架节点均应符合构造措施的要求。

【例6.3-13】某10层框架结构，框架抗震等级为一级。框架梁、柱混凝土强度等级为C30（f_c=14.3N/mm²）。该框架中某柱截面尺寸为650mm×650mm，剪跨比为1.8，节点核心区上柱轴压比0.45，下柱轴压比0.60，柱纵筋直径为28mm，其混凝土保护层厚度为30mm。节点核心区的箍筋配置，如图6.3-7所示，采用HPB235级钢筋（f_y=210N/mm²）。试问，满足规程构造要求的节点核心区箍筋体积配箍率的取值，应与下列何项数值最为接近？

图6.3-7 【例6.3-13】图

提示：1.按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）作答。

2.C35级混凝土轴心抗压强度设计值f_c=16.7N/mm²。

（A）ρ_v=0.8% （B）ρ_v=1.0% （C）ρ_v=1.1% （D）ρ_v=1.2%

答案：（D）

解答：根据6.3.3节内容，抗震等级一级时，箍筋最小直径为10mm，最大间距为100mm，

要求配箍特征值≥0.12，且体积配箍率≥0.6%。

根据本节内容，柱剪跨比不大于2的框架节点核心区的配箍特征值不宜小于核心区上、下柱端配箍特征值中较大值，根据表2.15-8，故配箍特征值应≥0.15。

混凝土强度等级C30低于C35，按C35（f_c=16.7N/mm²）计算。

【例6.3-14】已知条件同【例6.3-11】。

问题：该结构中某中柱的梁柱节点如图6.3-8所示，梁受压和受拉钢筋合力点至梁边缘的距离为a_s=a_s′=60mm，节点左侧梁端弯矩设计值M^l_b=474.3kN·m，节点右侧梁端弯矩设计值M^r_b=260.8kN·m，节点上下层柱反弯点之间的距离H_c=4150mm。试问，该梁柱节点核心区截面沿x方向的组合剪力设计值（kN），应与下列何项数值最为接近？