框架结构的节点设计探讨之物理论文

　　摘要：框架结构的节点是梁柱的交接点和结构的受力核心区，起到传递弯矩和剪力的作用。框架结构的节点设计是结构设计的重要内容之一，它将直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力分析。本文物理论文针对框架结构梁柱连接节点的形式及其设计进行了探讨。
　　关键词：框架结构，节点设计，整体性，抗震
　　0论文引言
　　现在建筑行业大量采用钢筋混凝土框架结构，而梁柱节点更是其主体结构的重要组成部分。根据大多数工程资料表明，框架结构的震坏大多发生于梁柱节点这一核心区，其主要破坏形式主要表现为钢筋锚固的破坏和节点核心的剪切破坏。我国的建筑抗震规范也提出了“强节点”的概念。但是仍有部分设计人员忽视或不能正确理解框架结构的节点设计，而节点设计对工程质量的影响是极其关键的，这种忽视可能会导致一定的安全隐患。
　　1框架节点设计的重要性
　　1.1节点在整体框架中的重要性
　　节点在建筑工程中起着非常重要的作用。在框架结构中，它不仅能传递和分配内力，还保障了工程结构的整体性，它还是连接梁柱的重要部分。它在框架中起着传递内力、分配内力和保证结构整体性的作用，但框架结构易受各种因素的影响，所以这就在混凝土框架结构的设计上有更高的要求。
　　1.2框架节点在梁柱构件中的重要性
　　国内外大地震震害表明，在地震作用下，钢筋混凝土框架节点发生了不同程度的破坏。震害表现为节点核心区的剪切破坏；梁纵筋在节点核心内的粘结破坏；正交梁与柱交角处节点的局部破坏；也有不少由于预埋件锚筋剪断或被拔出引起构件塌落或房屋倒塌的。因而，在抗震设计时，框架节点应进行受剪承载力计算，并满足有关节点抗震的构造要求。
　　2框架节点设计中常见问题分析
　　2.1强梁弱柱问题
　　在框架结构的设计中，“强梁弱柱”是我们极力所要避免的一个问题。强梁弱柱，即梁的承载力大于柱的承载力。根据建筑抗震要求小震不坏、中震可修、大震不倒，在地震时如果柱子比梁先受到震坏，整个建筑物将会遭到毁灭性的打击。因此在地震到来时要保证柱子后坏，使梁的两端产生塑性铰，来消耗地震的能量。
　　2.2强弯弱剪问题
　　“强弯弱剪”也是框架结构设计中要避免的一个问题。相反，在建筑设计中通常有”强剪弱弯“这样的规定，这是与脆性破坏和延性破坏的概念有关。脆性破坏是指结构在没有或几乎没有任何征兆的情况下突然破坏。延性破坏是指结构在破坏之前有明显的征兆，比如过大的变形，较大裂缝等。从破坏特点来看我们当然希望结构发生延性破坏，因为这会给我们很多的反应时间，以将损失最小化。一根受弯矩和轴力共同作用的构件——比如柱子，对于满足要求的设计，构件由于抗剪承载力不足而导致的破坏属于脆性破坏，而由于抗弯能力不足而导致的破坏为延性破坏，因此要求柱子的抗剪承载力要高于抗弯承载力。
　　3框架节点设计的要点
　　3.1加强框架整体结构的概念设计
　　整体结构的概念设计是结构工程师在建筑方案阶段，运用人的判断和思维能力，从宏观上构思结构设计中的基本问题，有效选择结构体系，使其与建筑方案和结构功能相协调。概念设计的宗旨是在特定的环境条件及建筑空间下，用整体概念来考虑结构的总体方案，在方案阶段用概念性近似计算方法，迅速有效地对结构体系进行构思、比较与选择。
　　3.2强柱弱梁的设计理念
　　强柱弱梁是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的破坏，而柱子破坏将危及整个结构的安全--可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”。
　　强柱弱梁指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。
　　3.3强节点弱构件的设计理念
　　强节点弱构件是指节点的承载理应高于连接构件，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。一个结构无论其构件的承载能力有多强，如果构件与构件的连接处（节点）发生破坏了，那么这些构件也就不能组成结构了，也即不能满足需要了。
　　3.4加强对节点处的构造处理
　　从节点处混凝土强度方面看，混凝土强度直接影响框架节点抗剪承载力，对于承受一定荷载的框架节点，混凝土强度越高，则梁、柱的截面尺寸越小，框架节点核心区混凝土的承剪截面也相应减小，在一定配箍率下，对其抗震性能反而不利。从节点配筋角度看，在框架节点内配置水平封闭箍筋，一方面对框架节点核心区混凝土产生有利约束，增强传递轴向荷载的能力；另一方面承担部分水平剪力，提高框架节点的抗剪承载力。在水平反复荷载作用下，框架节点核心混凝土出现交叉斜裂缝后，剪力的传递由斜压杆作用过渡到水平箍筋承担水平分力、柱纵向钢筋承担竖向分力以及平行于斜裂缝的混凝土骨料咬合力所构成的桁架抗剪机制，设置竖向箍筋可承担框架节点剪力的竖向分量，减少混凝土的负担，从而提高框架节点的抗剪承载力，但施工不便。柱纵向钢筋通常按抗弯要求设置，沿柱截面的高度方向，按构造规定也相应配置一定数量的纵向钢筋。这些纵筋与水平箍筋联合对框架节点核心区混凝土形成双向约束。
　　4论文结束语
　　在建筑工程施工中，框架结构的节点是联系整个结构体系的枢纽，节点承受由梁端和柱端传递来的各种荷载的共同作用且受力复杂。因此，节点要求具有足够的强度,以保证整个结构体系的安全可靠。
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