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混凝土结构设计-框架节点核心区抗震设计

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：四级框架节点核心区，可不进行抗震验算，各抗震等级框架节点均应满足构造措施要求。

在进行框架结构抗震设计时，除了保证框架梁、柱具有足够的强度和延性外，还必须保证框架节点的强度。震害调查表明，框架节点破坏主要是由于节点核心区箍筋数量不足，在竖向荷载和水平地震作用下产生的压力和剪力导致节点核心区混凝土出现斜裂缝，箍筋屈服甚至被拉断，柱的纵向钢筋被压屈引起的，如图4-27所示。在地震作用下，通过节点核心区的梁中纵向钢筋一侧受拉，另一侧受压，循环往复，很容易出现黏结力的破坏，导致纵向钢筋在核心区内滑移，使核心区的抗剪承载力降低，也会加大梁端塑性铰区的裂缝宽度。为此，设计中应处理好纵向钢筋在核心区内的锚固构造，做到强锚固。

1.节点核心区剪力设计值

图4-27 节点核心区斜裂缝

根据核心区的抗震设计概念，在梁端出现塑性铰时，核心区不应剪切屈服，取梁端达到受弯承载力的核心区剪力为剪力设计值。图4-28所示为中柱节点核心区受力简图，取上半部分为隔离体，由平衡条件得

图4-28 节点核心区受力简图

一﹑二、三级框架节点心核区的剪力设计值，按下列公式确定：

（1）顶层端节点和中间节点

一级抗震等级框架结构和9度设防烈度的一级抗震等级框架

其他情况

（2）其他层端节点和中间节点

一级抗震等级框架结构和9度设防烈度的一级抗震等级框架

其他情况

式中 V_j——梁柱节点核心区剪力设计值；

h_b0——梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；

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——节点剪力增大系数，对框架结构，一、二、三级分别取1.5、1.35、1.2，其他结构类型中的框架，一、二、三级分别取1.35、1.2、1.1；

M^l_b+M^r_b——节点左﹑右梁端逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和，一级时节点左、右梁端均为负弯矩，绝对值较小的弯矩应取零；

M^l_bua+M^r_bua——节点左﹑右梁端逆时针或顺时针方向按实配钢筋面积和材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩值之和，实配钢筋面积应计入受压筋。

四级框架节点核心区，可不进行抗震验算，各抗震等级框架节点均应满足构造措施要求。

2.节点核心区受剪承载力验算

（1）节点核心区截面验算为防止节点核心区水平截面过小，造成节点混凝土先被压碎，节点核心区受剪水平截面应满足下式要求

式中 η_j——正交梁的约束影响系数，楼板为现浇板，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，取1.5，其他情况取1.0；

h_j——节点核心区截面高度，取验算方向柱截面高度，h_j=h_c；

γ_RE——承载力抗震调整系数，取0.85；

b_j——节点核心区有效计算宽度。

节点核心区有效计算宽度可按下列规定采用：

1）当验算方向的梁宽不小于该方向柱截面宽度的1/2时，可采用该侧柱截面宽度，当小于该侧柱截面宽度的1/2时

b_j=min{（b_b+0.5h_c），b_c} （4-54）

2）当梁柱的中线不重合且偏心距e不大于柱宽的1/4时，取式（4-54）和式（4-55）的较小值

b_j=0.5（b_b+b_c）+0.25h_c-e （4-55）

式中 b_b——梁截面宽度；

h_c、b_c——验算方向柱截面高度、宽度。

当梁、柱的中线不重合且偏心距e大于该方向柱宽的1/4，可采取增设水平加腋（见图4-29）的方法，改善梁柱节点的受力性能。《高层建筑混凝土结构技术规程》对此进行了规定：

图4-29 水平加腋梁

1）梁水平加腋的厚度可取梁高，其水平尺寸宜满足下列要求

b_x/l_x≤1/2 （4-49）

b_x/b_b≤2/3 （4-50）

b_b+b_x+x≥b_c/2 （4-51）

式中 b_x——梁水平加腋宽度（mm）；

l_x——梁水平加腋长度（mm）；

b_c——沿偏心方向柱截面宽度（mm）；

x——非加腋侧梁边到柱边的距离（mm）。

2）梁采用水平加腋时，框架节点有效宽度b_j宜符合下式要求：

当x=0时，b_j按下式计算

b_j≤b_b+b_x （4-56）

当x≠0时，b_j取下列二式计算的较大值

b_j≤b_b+b_x+x （4-57）

b_j≤b_b+2x （4-58）

且满足b_j≤b_b+0.5h_c，其中h_c为柱截面宽度（mm）。

（2）受剪承载力验算

9度设防烈度的一级抗震等级框架

其他情况

式中 N——对应于考虑地震组合剪力设计值的节点上柱底部的轴向力设计值，当N为压力时，取轴向压力的较小值，且当N＞0.5f_cb_ch_c时，取0.5f_cb_ch_c，当N为拉力时，取N=0；

A_svj——核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋各肢的全部截面面积。