【摘要】隨著人們生活水平的不斷提高，人們的觀念及品位意識(shí)也在逐步加強(qiáng)，從而導(dǎo)致在日常生活中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越老越高，文章主要通過對(duì)異形柱節(jié)點(diǎn)分類，受力性能及影響異形柱節(jié)點(diǎn)抗剪能力的因素做出分析研究，并針對(duì)以上情況對(duì)異形柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提出了一些建議。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)抗剪；特點(diǎn)分析；設(shè)計(jì)建議

近些年，由于甲方對(duì)住宅設(shè)計(jì)方面要求過高導(dǎo)致異形柱被廣泛運(yùn)用，因此設(shè)計(jì)者也越來越重視對(duì)框架異形柱結(jié)構(gòu)體系的研究及應(yīng)用。此外，異形柱結(jié)構(gòu)特殊，具有肢厚小、鋼筋較密受力情況復(fù)雜、形柱框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力特點(diǎn)難等因素，導(dǎo)致后期在運(yùn)用時(shí)產(chǎn)生一定的難度。因此，文章針對(duì)上述情況做出了一系列分析及研究。

1 影響異形柱節(jié)點(diǎn)抗剪能力的因素

1.軸壓比

軸壓力之所以可以提高節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗初裂的能力是因?yàn)橹氖軌簠^(qū)面積增大，客觀上加大了斜壓桿的寬度，使參與斜壓桿機(jī)構(gòu)的混凝土面積增大，同時(shí)梁筋傳遞給節(jié)點(diǎn)核心混凝土的邊緣剪力中有更多的部分匯入斜壓桿機(jī)構(gòu)，造成節(jié)點(diǎn)核心混凝土開裂的邊緣剪力減小。另外，軸壓力提高，增大了主斜裂縫與水平方向的角度。軸壓力對(duì)通裂與極限荷載影響不明顯的原因是：在軸壓力下進(jìn)行循環(huán)反復(fù)加載，致使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土累積損傷效應(yīng)較無軸力作用時(shí)大，盡管軸壓力可以提高混凝土的抗剪強(qiáng)度，但加劇的累積損傷效應(yīng)最終致使軸壓力的有利作用有所降低，對(duì)節(jié)點(diǎn)的通裂和極限荷載提高不明顯。

2.節(jié)點(diǎn)核心配箍率

配箍率對(duì)初裂剪力影響不大，因?yàn)槌趿褧r(shí)節(jié)點(diǎn)剪力Vj主要取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度，一旦裂縫形成，箍筋受力將大幅度增長，甚至屈服，桁架機(jī)構(gòu)產(chǎn)生作用，箍筋開始參與抵抗節(jié)點(diǎn)剪力；而且由于箍筋的約束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加載過程中箍筋沿節(jié)點(diǎn)核心高度方向應(yīng)變分布不均勻，每層箍筋應(yīng)力不等，并非全部同時(shí)屈服，根據(jù)箍筋應(yīng)力的數(shù)據(jù)分析，在通裂狀態(tài)下沿節(jié)點(diǎn)核心高度方向80%范圍內(nèi)箍筋屈服。在節(jié)點(diǎn)核心中部（對(duì)異型中節(jié)點(diǎn)則是在小核心中部較偏下部位）應(yīng)力最大。這是因?yàn)樵谀骋环较驈澗刈饔孟?，?jié)點(diǎn)核心對(duì)角線兩個(gè)端部的混凝土在另一方向彎矩作用下產(chǎn)生的裂縫將閉合，該區(qū)域此時(shí)要承受壓力，對(duì)角線中部區(qū)域裂縫最寬，箍筋將承受原由混凝土承擔(dān)的拉力，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)核心中部箍筋應(yīng)力最大。

3.柱截面高度變化

就異形柱中節(jié)點(diǎn)來說，節(jié)點(diǎn)核心上下柱截面、左右梁截面有差異容易導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)核心開裂。裂縫首先出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)“小核心”的位置，初裂荷載降低的幅度可達(dá)30%左右，對(duì)節(jié)點(diǎn)核心的通裂荷載影響不大。常規(guī)節(jié)點(diǎn)通裂后節(jié)點(diǎn)核心還有較大的能力承擔(dān)繼續(xù)增加的節(jié)點(diǎn)剪力，而異形柱節(jié)點(diǎn)則不同。

2 異形柱設(shè)計(jì)中的建議

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要我們注意的是異形柱縱筋和箍筋、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力、軸壓比限值等問題的設(shè)計(jì)。

1.縱向鋼筋和箍筋

縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級(jí)鋼筋；箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級(jí)鋼筋。在同一截面內(nèi)，縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，其直徑不應(yīng)小于14mm，且不應(yīng)大于25mm異形柱內(nèi)折角處應(yīng)設(shè)置縱向受力鋼筋縱向鋼筋間距：二、三級(jí)抗震等級(jí)不宜大于200mm；四級(jí)不宜大于250mm；非抗震設(shè)計(jì)不宜大于300mm。當(dāng)縱向受力鋼筋的間距不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其直徑不應(yīng)小于12mm，并應(yīng)設(shè)置拉筋，拉筋間距應(yīng)與箍筋間距相同。

異形柱在選用箍筋時(shí)應(yīng)該選用復(fù)合箍筋，并且在非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，異形柱的箍筋直徑必須大于0。25d（d為縱向受力鋼筋的最大直徑），且不應(yīng)小于6mm；箍筋間距不應(yīng)大于250mm，且不應(yīng)大于柱肢厚度和15d（d為縱向受力鋼筋的最小直徑）；柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率大于3時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于200mm，且不應(yīng)大于10d（d為縱向受力鋼筋的最小直徑）；箍筋肢距不宜大于300mm對(duì)于異形柱加密區(qū)箍筋的設(shè)置問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往會(huì)忽略如下幾個(gè)問題：⑴剪跨比小二的柱以及因設(shè)置填充墻等形成的柱凈高與柱肢截面高度之比小于四的柱箍筋沒有全長加密。⑵三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，箍筋加密區(qū)最大間距其中一個(gè)規(guī)定是應(yīng)小于等于縱向鋼筋直徑的7倍，當(dāng)縱向鋼筋直徑為12mm或者14mm時(shí)，箍筋在加密區(qū)最大間距就相應(yīng)不超過84mm和98mm了。然而應(yīng)該關(guān)注的是，對(duì)當(dāng)下的規(guī)程而言，還沒有把“縱向鋼筋”的定義明確化。在本題述的“縱向鋼筋”應(yīng)為“縱向受力鋼筋”?？墒?，由于此界定在實(shí)際設(shè)計(jì)審查中，還需要和當(dāng)?shù)貙彶閱挝缓藢?shí)溝通好，以免引起不必要的麻煩。

2.節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力超限問題

根據(jù)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5。3。1規(guī)定：異形柱框架應(yīng)進(jìn)行梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力計(jì)算。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們通過計(jì)算軟件分析后通常出現(xiàn)如下提示：

“**節(jié)點(diǎn)域抗剪超限

N-C=3（29）Vjy=343.>FFC=0.23*FC*H*B=279. ”

這就是梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力不足所引起的。要避免梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力不足的況，根據(jù)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5。3。5框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)組合的剪力設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式，我們需從以下幾個(gè)方面著手：⑴減小柱的計(jì)算高度。⑵增加梁柱節(jié)點(diǎn)處梁的截面有效高度、截面高度。⑶減小節(jié)點(diǎn)左、右兩側(cè)梁端彎矩設(shè)計(jì)值。

另外，我們?cè)诶肞KPM等設(shè)計(jì)軟件對(duì)結(jié)構(gòu)建模分析的時(shí)候，往往為了減小截面類型或者方便操作，通常在柱布置的時(shí)候進(jìn)行了柱子的轉(zhuǎn)角，這時(shí)候Vj所顯示的超限方向就要根據(jù)原截面定義時(shí)的X、Y方向?qū)?yīng)復(fù)核，而不是根據(jù)生成的圖形去判斷X、Y方向。當(dāng)然，我們不能單一的為了某個(gè)節(jié)點(diǎn)不出現(xiàn)超限而只針對(duì)該節(jié)點(diǎn)作設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該要做的首先是在結(jié)構(gòu)布、梁柱截面選取等方面去宏觀控制結(jié)構(gòu)整體剛度的均勻分布，避免剛度突變等情況，從根本上去避免上述問題的出現(xiàn)。

3.軸壓比限值問題

異形柱在單調(diào)荷載，特別在低周反復(fù)荷載作用下，粘結(jié)破壞較矩形柱嚴(yán)重，延性比普通矩形柱差，因此，異形柱的軸壓比限值比矩形柱嚴(yán)格得多?！兑?guī)程》6。2。2條根據(jù)結(jié)構(gòu)體系、截面形式、剪跨比、箍筋間距與縱筋直徑比s/d、箍筋直徑d和抗震等級(jí)確定，在0.45-0.85之間波動(dòng)，比矩形柱結(jié)構(gòu)的柱軸壓比限值低。所以，在程序試算后，應(yīng)按上述條件初步確定出各柱的軸壓比具體限值，并在配筋簡圖中仔細(xì)查看各層柱的計(jì)算軸壓比是否有超限的。因?yàn)榇藭r(shí)異形柱的實(shí)配縱筋和箍筋還是未知的，PKPM程序無法判斷每個(gè)柱的軸壓比具體限值，只有在軸壓比超過矩形柱結(jié)構(gòu)的軸壓比限值時(shí)，程序才會(huì)報(bào)告軸壓比超限。因此，異形柱的軸壓比超限，必須逐一手工核算。

4.異形柱框架抗震能力差的問題

現(xiàn)狀分析過程中，由于異形柱框架抗震能力差，要求當(dāng)事人在實(shí)施時(shí)注意以下幾點(diǎn)：⑴異形柱框架結(jié)構(gòu)不對(duì)稱時(shí)，扭轉(zhuǎn)對(duì)其受力的影響；⑵異形柱框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的彈塑性分析；⑶若條件允許，盡量合理適量設(shè)置抗震墻；⑷異形柱框架結(jié)構(gòu)在截面設(shè)計(jì)方面的軟件的開發(fā)。

3 結(jié)論

通過以上分析研究得知：地震區(qū)節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算公式不只是承載能力極限狀態(tài)的受剪際載力問題，更應(yīng)該注意的是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在強(qiáng)震作用下吸收和耗散地震能量的過程中節(jié)點(diǎn)受剪破壞的發(fā)生率。由此證明，一方面需要考慮“承載力”方面的問題，另一方面則需要注意節(jié)點(diǎn)連接的構(gòu)件能否到達(dá)結(jié)構(gòu)吸收和耗散地震能量的延性標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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