浅析框架节点抗震构造措施

沈忠

【摘 要】框架节点是框架结构传力的关键部位，应有足够的强度和延性。国内外对框架节点进行了一系列抗震试验研究，结果表明，框架节点是结构抗震的薄弱环节，结构设计和施工时，必须高度重视对其实施抗震构造措施。

【关键词】框架节点；强度和延性；抗震构造措施

框架结构中的框架节点是指框架梁柱相交处，包括梁柱轴线交点（核心区）及其四周的梁端和柱端。框架节点是结构传力的关键部位，应具有足够的强度和延性。本世纪初国内外已对框架节点进行了一系列抗震试验研究，结果表明，框架节点是结构抗震的薄弱环节。随着钢筋砼高层建筑快速发展，高强砼和高强度、大直径变形钢筋被广泛采用，材料强度提高了，截面尺寸减小了，柜架节点的截面尺寸也随之减小，框架结构的薄弱环节自然就转移到框架节点区域了。现行《砼结构设计规范》和相关图集中都提出了梁柱节点的构造要求，但对于实际工程中的各种特殊情况应如何处理却未提及，一些结构设计师又未在设计文件中明确其具体的构造措施，造成在工程施工中因处理不当而留下一定的质量隐患。

1 框架结构中间层端节点的抗震构造措施

1.1 框架结构中间层端节点梁上部纵筋的锚固

梁上部纵向钢筋在中间层端节点处的锚固原则是：先考虑直线锚固，再考虑弯折锚固；《规范》对梁上部纵筋在中间层端节点处的锚固规定如下。

1.1.1 直线锚固

当采用直线锚固时，梁上部纵筋伸入端节点的锚固长度应满足两个条件：锚固段总长不应小于其基本锚固长度值LaE；钢筋应伸过柱中心线不小于5d。

1.1.2 弯折锚固

当钢筋较粗或柱截面较小时，一般采用弯折锚固，此时应满足三个条件：一是应将钢筋伸至柱外侧纵向钢筋内侧后向下弯折90°，二是弯折前水平段长度应大于0.4LaE，三是弯折后垂直段长度应为15d。试验研究表明，这种弯折锚固的锚固力由水平段的粘结力和弯弧与垂直段的弯折锚固作用所组成，在承受静力荷载为主的情况下，水平段的粘结力起主要作用，而垂直段的锚固力只在水平段滑移变形很大时才起作用。国内外试验结果均表明，当水平段长度不小于0.4LaE，垂直段长度为15d时，已能可靠地保证梁纵筋的锚固强度；垂直段长度内加配的箍筋也同样只在水平段纵筋滑移很大时才开始受力。

1.1.3 特殊情况时的处理措施

当平直段长度不能满足0.4LaE时，可以有三种方式单独或联合采用，即改变钢筋直径、加大柱截面和采用机械锚固。但若采用机械锚固，务必有相应的构造措施，即在锚固长度范围内的箍筋不应少于3个，其直径不小于0.25d，其间距不应大于5d。

1.2 框架结构中间层端节点梁下部纵筋的锚固

该纵筋锚固原则与梁上部纵筋的锚固相同，能直线锚固就直线锚固，如需弯折则必须满足上述上部纵筋弯锚条件要求；但应注意：在结构抗震设计中，竖直段应向上弯入节点内，在结构非抗震设计中，竖直段可向下弯折。

2 框架结构中间层中节点的抗震构造措施

国内外框架节点抗震试验结果表明，当非弹性变形较大时，仍不能避免梁端的钢筋屈服区向节点内蔓延，贯穿节点的梁纵筋粘结失效与滑移加剧，从而使框架刚度和耗能进一步减弱。对此，《规范》规定，对梁内贯穿中柱的每根纵筋直径，对于一、二级抗震等级，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20，对于圆柱截面，不宜大于纵筋所在位置柱截面弦长的1/20。

2.1 框架结构中间层中节点梁上部纵筋的锚固

由于楼面使用功能需要，框架梁上表面一般均在同一水平面上，因此，其上部纵筋不应切断，而应贯穿中间节点，这既可简化施工，又可使左、右钢筋应力差通过节点宽度范围内砼的粘结作用达到平衡。

2.2 框架结构中间层中节点梁下部纵筋的锚固

在结构抗震设计中，框架中间层中节点梁下部纵筋的锚固，与框架中间层端节点梁下部钢筋的构造做法相同；对于结构非抗震设计的框架梁，其下部纵筋一般受压，但当水平荷载较大或与邻跨跨度相差太多时也有受拉的可能。因此，对不同受力情况下的锚固也有不同要求。

3 框架结构顶层中节点的抗震构造措施

3.1 框架结构顶层中节点梁纵筋的锚固

顶层中节点梁的上、下纵筋与中间层中节点处的锚固措施相同，但由于贯穿顶层中节点的梁上部纵筋较之贯穿于中间层中节点的上部纵筋更易发生粘结失效和滑移，对于一、二级抗震等级设计时，要求贯穿顶层中节点的梁上部纵筋的直径，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/25。

3.2 框架结构顶层中节点柱纵筋的锚固

由于框架柱主要受力的纵向钢筋不能中断，因此，在中间层，无论是中节点还是端节点，均不应切断柱的纵筋，而应贯穿整个节点；柱纵筋伸到框架的顶层后，仍存在切断后的锚固问题，对此，《规范》有如下规定：（1）直线锚固。此时柱内纵筋伸入顶层中节点及端节点内侧的纵筋的锚固需满足两个条件，即自梁底算起应不小于其基本锚固长度和这些柱内纵筋还必须伸至柱顶，以实现可靠的锚固。（2）弯折锚固。当顶层框架梁的高度不大而无法实现直线锚固时，可将柱纵筋弯折后锚固，柱内纵筋还必须伸至柱顶；根据弯折方向还可分为以下两种形式：①向节点内弯折。当充分利用柱筋的抗拉强度时，弯折前的垂直段长度不应小于0.5LaE，弯折后的水平段长度不宜小于12d；②向楼板内弯折。当框架顶层有现浇楼板且其厚度大于80mm，砼强度等级大于C20时，柱的纵筋也可向外弯折，弯折后的水平长度不宜小于12d。

4 框架结构顶层端节点的抗震构造措施

顶层端节点相当于一段折梁，整个节点都处于负弯矩受力状态，在此范围内的钢筋均承受很高的拉力，因此，顶层端节点的主要问题是纵向受拉钢筋的搭接问题，《规范》对顶层端节点的相应构造措施是：梁上部纵筋在柱外侧与柱纵向钢筋在节点处搭接，并提出了两种做法，一种做法是在梁范围内搭接，搭接长度为1.5LaE，另一种做法是在柱内搭接，搭接长度为1.7LaE。另外，顶层端节点因承受弯矩而易形成斜向挤压，如节点截面较小而负弯矩钢筋配置又较多时，容易发生节点核心区砼挤压破坏。

4.1 在梁范围内搭接

柱外侧钢筋可沿节点外边和梁上边与梁上部纵筋搭接，这种做法有利于施工操作，当浇筑砼的施工缝设置在梁底柱截面附近时，钢筋搭接只能在梁范围内。

4.1.1 柱纵筋

梁宽范围内的柱纵筋伸至柱顶，沿梁顶与梁上部纵筋作有效搭接，搭接总长度不应小于1.5LaE，伸入梁内不少于500mm；梁宽范围以外的柱筋可伸入砼强度等级不低于C20、厚度不小于80mm的现浇板内，其长度与伸入梁内的柱纵筋相同；在特殊情况下：当柱截面较大或梁较高，并采用在梁内搭接时，1.5LaE可能使搭接部分不能到达柱截面的内侧，此时应注意满足柱钢筋伸入梁内不小于500mm或伸至柱内边向下弯折8d、且不小于现浇板厚度后方可截断等构造要求。

4.1.2 梁纵筋

梁上部纵向钢筋应沿节点外边缘伸至柱外边并向下弯折，至梁底处截断；如梁底有腋则应伸至腋底。

4.2 柱范围内搭接

当浇筑砼的施工缝设置在梁底截面以下时，纵向钢筋的搭接可在柱范围内进行，这种搭接可使柱顶水平纵向钢筋数减少，便于浇筑砼。

4.2.1 柱纵筋

柱纵筋在梁宽范围内伸至柱顶，与梁纵筋形成有效搭接；柱纵筋伸至柱顶后宜向节点内弯折后切断，其水平长度不宜小于12d。

4.2.2 梁纵筋

伸至节点外边缘向下弯折，与柱外侧纵筋形成足够的有效搭接长度后截断；梁纵筋在柱内的搭接长度不应小于1.7LaE。

5 框架结构节点的配箍要求

框架节点作为框架结构承受竖向压力且受力状态十分复杂的一种构件，也必须有箍筋加以约束。在框架节点内，应设水平箍筋，以维持其对节点核心区砼的有效约束，确保其承载力和延性。当顶层端节点的柱外侧纵筋与梁上部纵筋搭接时，节点内应配置足够的水平箍筋并按受拉搭接的要求配箍。

[责任编辑：汤静]