高层建筑梁柱节点区结构设计探析.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2014年5月高层建筑梁柱节点区结构设计探析黄来建（福建超平建筑设计有限公司福建省三明市365000）摘要：梁柱节点区主要是框架梁与框架柱相交的部位，其不仅是联系整个建筑结构体系的枢纽，而且承受这来自于柱端、梁段传递来的剪力、弯矩和轴力，受力状况相对复杂。在结构设计时，除了保证梁、柱构件具备足够的强度和延性以外，还应保证梁柱节点区的承载能力，使之不过早破坏。本文结合实际工作经验，从梁柱节点区主要受力破坏形态出发，并以某高层住宅建筑为例，就其梁柱节点区的结构设计与相关参数计算方面的要点进行了探讨。关键词：高层建筑；梁柱节点区；结构设计；要点中图分类号：TU20

2、8.3文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）18-0048-02高层建筑梁柱节点区的受力破坏形式主要为剪切破坏，并可能导致框架失效。另外，在地震反复作用下，伸入梁柱节点区的纵紧和混凝土之间的粘结容易受到破坏，并极大降低梁截面后期受弯承载力和节点刚度，造成破坏。因此，对高层建筑框架结构设计的重要内容之一，即是应当对梁柱节点区采取强节点、强锚固的设计措施，以避免梁柱节点区在梁、柱构件破坏之前破（a）（b）坏，同时保证梁、柱纵向钢筋在节点区内有可靠的锚固。图2柱端破坏高层建筑结构的安全和抗震是非常不利的。1梁柱节点区的受力破坏形态及提高延性的设1.2提高节点区延性的设

3、计措施计措施为有效提高节点区延性，以避免上述节点区破坏形态的发1.1梁柱节点区的受力破坏形态生，可主要采取以下几类设计措施：高层建筑梁柱节点区的受力较为复杂，但主要是受到压力和（1）限制柱的轴压比，并减少柱对节点的压力。剪力的作用，其破坏主要有以下三种形态：（2）确保塑性铰首先在梁端出现，而不是先在柱端出现。（1）梁柱节点区出现交叉斜向贯通裂缝。如图1（a）所示，这（3）尽量避免梁柱节点受到剪力或压力所导致的脆性破坏。种破坏主要是由于柱轴向压力和梁两端反弯矩所引起的。由于首先应通过计算和构造要求节点区有足够的节点箍筋，以约束梁端反弯矩使得节点区出现较大的剪力，再加上柱轴向压力的

4、混凝土提高其变形能力和强度，并防止柱端纵筋受压或受到反作用，导致节点区混凝土处于剪、压复合应力状态。当其主拉应复荷载而疲劳破坏。同时，还应保证节点区混凝土应具备足够的力超过混凝土抗拉强度时，则会出现贯通斜裂缝。同时，由于地强度等级和密实性。震所具有的正负反复作用的特点，使得节点区往往呈现交叉斜（4）控制柱纵向受拉钢筋的最大配筋率和受压筋的最小配筋裂缝状态，见图1（b）所示。率，以防止柱端因超筋或少筋而发生脆性破坏。（5）采取相应的构造措施，以防止梁、柱因纵筋的锚固或搭接不良而受到破坏。2工程实例及梁柱节点区设计要点2.1工程实例概况某高层住宅建筑共15层，总高度为53m，总建筑

5、面积为12000m2，为框架-剪力墙结构。建筑位于遇度设防区，域类场地（a）（b）图1节点区破坏形态土上，框架结构抗震等级为三级。首层顶的梁柱中节点，横向左（2）柱端混凝土被压酥、剥落、钢筋外鼓。这种破坏主要是由侧梁截面尺寸为300mm伊800mm，右侧梁截面尺寸为300mm伊于柱竖向压力、弯矩和剪力共同作用所引起的。如果压力较大600mm，纵向梁截面尺寸为300mm伊700mm，柱截面尺寸为时，则会出现图2（a）中的破坏形态；如果柱端弯矩较大时，则可600mm伊600mm（见图3所示）。节点区左侧梁端弯矩设计值Mb1能出现图2（b）中的破坏形态。为430kN·m，右侧梁端弯矩

6、设计值Mb2为245kN·m，上柱底部考（3）梁端钢筋被拉脱而破坏。这种破坏主要是由于梁端钢筋虑地质作用的轴向压力设计值N为3570kN·m，节点上下层柱弯锚固不足所引起的，在破坏时，节点区混凝土和柱钢筋会一起被点之间的距离Hc为4.5m，as为65mm。梁、柱的混凝土等级均为拉掉。C30，箍筋为HPB300。综合而言，以上三种破坏形态均属于脆性破坏，一旦发生对2.2梁柱节点区剪力设计值计算·48·2014年5月建材与装饰规划与设计应与柱端箍筋加密区的构造要求相同，并不应小于柱端配箍筋。该高层建筑为三级框架节点区，可不进行抗剪承载力计算。要求工程中梁柱节点区配箍筋的特征值不宜小

7、于0.08，且体积配筋率不宜小于0.4%。2.5梁、柱端钢筋锚固及钢筋搭接要求（a）平面图（b）剖面图在反复荷载作用下，钢筋和混凝土的粘结强度将出现退化，图3梁柱节点区平面和剖面示意图梁、柱的纵筋锚固破坏即是常见的脆性破坏之一。因钢筋锚固或在我国设计规范中，要求抗震等级为一、二、三级时，应根据钢筋搭接不当，将极大降低梁、柱截面后期受弯承载力和节点刚剪力设计值验算框架梁柱节点区的抗剪承载力，并计算所需的度，并容易使混凝土更易破碎，因此必须做好这方面的构造设箍筋数量。四级抗震等级的节点区可不验算