框架梁柱节点的加固（精选12篇）
框架梁柱节点的加固 第1篇
现在, 随着设计和施工水平的不断提高, 多层和高层建筑采用钢筋混凝土现浇结构的形势发展很快, 由于现浇框架结构具有较好的整体性能、围护墙体较轻、抗震性较好、布局灵活多样等优点, 在工程中得到广泛的应用。钢筋混凝土框架结构梁柱节点是主体结构的重要组成部分。
框架结构的震害大多发生在柱和梁柱节点这一核芯区。梁柱节点破坏主要是剪切破坏和钢筋锚固破坏, 严重时会引起整个框架的破坏。在2008年512汶川地震中就见到了许多框架结构梁柱节点首先出现破坏的情况, 如图1所示。我国在新、老抗震规范中都强调“强节点、强锚固”的设计理念与要求, 并且对节点的箍筋和混凝土强度也做了比较严格的规定。但是, 在实际工程中却发现:在地震力度作用下, 往往是梁柱节点部位首先出现了破坏, 这说明在施工过程中, 对节点需要加强的认识还不足, 节点施工质量不合格所致。
2 梁柱节点箍筋施工存在的问题
在梁柱节点施工时, 由于节点构造较复杂, 纵横向及竖向钢筋数量较多, 钢筋绑扎的施工工人又是高空作业, 施工具有较大的难度, 特别是中间柱子的节点, 纵横向都有受力钢筋, 箍筋不易绑扎, 操作有一定难度, 采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎, 所以施工工人往往在梁节点部位不放或少放柱箍筋, 容易造成安全隐患。再者, 钢筋骨架整体放入模板后, 柱节点内箍筋绑扎困难, 有些施工人员便采用两个开口箍筋拼合, 然而在整个节点区均采用开口箍筋, 或将箍筋末端的135度的弯钩改为90度, 显然不符合规范规定。
实践证明:只有细分工艺流程, 合理安排工作顺序, 木工和钢筋工紧密配合, 才可能保证节点区钢筋符合设计及规范要求。做法是将柱的箍筋分段绑扎:首先将柱箍筋绑至梁底下;其次在穿好框架梁底筋后再绑扎节点区箍筋;最后在绑完框架梁钢筋后再在梁面上加一道节点箍筋。
当采用整体沉梁时, 采用如下措施解决: (1) 下料时每个节点增加若干根纵向短筋 (可用细钢筋) ; (2) 柱节点区箍筋现场焊接在纵向短筋上形成整体骨架, 再将整体骨架套入柱纵筋并搁置在楼板模板面上, 穿梁钢筋并绑扎, 为防止附加纵向短筋位置与柱纵筋冲突而造成套箍困难, 附加纵向短筋应偏离箍筋角部约50mm, 采用该法可保证柱节点箍筋的间距与数量, 实施效果较好。
3 框架柱纵向钢筋的搭接问题
对于矩形、异形柱, 纵向钢筋按照现行规范的规定, 应该优先采用对接焊接或者采用机械连接, 而施工单位为了方便施工、降低施工成本, 在实际施工时大多采用了搭接的方式。这样做对于较大截面的柱影响还不是很大, 但对于较小截面的柱子, 由于钢筋搭接, 钢筋占据一定的混凝土体积, 对小截面柱的有效截面来讲削弱较大。同时, 由于钢筋过于密集, 使得钢筋净距较小, 造成钢筋与混凝土的粘结力减小。
在按规范柱纵筋容许搭接时, 施工人员应在下部柱筋搭接部位末端延伸150mm, 并向外弯折1d, 使上部柱纵筋通过此弯折段与下部柱纵筋轴线对齐, 并在弯折段增加构造焊, 可较好地解决这一问题。
4 梁柱节点不同混凝土强度等级处产生裂缝
4.1 梁柱节点产生裂缝的原因
(1) 在梁柱节点部位, 如果柱与梁的混凝土的强度等级相差较大, 大家都知道, 不同强度等级的混凝土, 其水泥用量、水灰比、用水量都不同, 柱子体积大, 水泥用量多, 产生的水化热高, 高低强度等级混凝土就会产生收缩有差异, 所以在高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝。
(2) 柱截面大, 刚度大, 梁的截面相对较小, 受柱子的强大约束, 梁混凝土的收缩受限制, 也容易产生裂缝。
(3) 商品混凝土配合比中, 高强度等级混凝土的水泥用量偏多, 水灰比、含砂率、坍落度偏大, 也会导致高低强度等级混凝土交界附近产生裂缝。
(4) 现浇梁板的梁在板下, 上面保养的水被板充分吸收, 而梁得不到充足的养护水分, 造成梁的内外不均匀收缩, 也容易导致梁的两侧面产生裂缝。
4.2 防止梁柱节点处裂缝的措施
(1) 要求混凝土搅拌厂调整配合比设计, 在满足强度等级及可泵性的条件下, 对柱子混凝土, 减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少坍落度、减少用水量, 并对粉煤灰和外加剂的用量也需作相应的调整。节点处的混凝土实行“先高后低”的浇捣原则, 即先浇高强度等级混凝土, 后浇低强度等级混凝土, 严格控制在先浇柱混凝土初凝前继续浇捣梁板的混凝土, 事先作好技术交底和准备工作。
梁板的混凝土采用二次振捣法, 即在混凝土初凝前再振捣一次, 增强高低强度等级混凝土交接面的密实性, 减少收缩。在产生裂缝相对较多的梁的侧面, 增加水平构造钢筋, 提高梁的抗裂性。严格控制混凝土拌合物的坍落度, 节点核心区柱子部位混凝土采用塔吊输送, 以期降低坍落度。在现场, 对每车混凝土都应进行坍落度检测。
(2) 改变传统观念, 混凝土浇筑后及“早”养护, 商品混凝土施工对环境湿度的要求要比传统现场搅拌混凝土高得多, 养护时间也要大大提前, 这是预防混凝土干缩裂纹的主要措施。要在混凝土浇筑完毕后及时覆盖塑料薄膜或湿草袋, 对混凝土进行保湿养护。接缝处搭接盖严, 避免混凝土水份蒸发, 保持混凝土表面处在湿润状态下养护。特别是梁, 除了板面浇水外, 还应在板下梁侧浇水, 在满堂承重脚手架未拆除之前, 可以用高压水枪对梁进行浇水养护, 并推迟梁侧模的拆模时间。
(3) 采用二次抹压技术。混凝土经过振捣表层刮平抹压1~2h后, 即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压, 消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝, 增加混凝土内部的密实度。但是, 二次抹压时间必须掌握恰当, 过早抹压没有效果;过晚抹压混凝土已进入初凝状态, 失去塑性, 消除不了混凝土表面已出现的裂缝。经过二次抹压混凝土初凝后, 轻微洒水润湿, 混凝土终凝后, 每天分几次浇水, 保持一周时间使混凝土湿润。
5 柱的“烂根”和“夹渣”现象
现浇框架容易出现“夹渣烂根”现象, 使根部混凝土漏浆, 严重时出现“露筋”和“孔洞”。其直接原因是柱模直接放在楼地板上, 预先没有在楼板上做找平层或加标准框浇出底面, 更没有留清扫口。当层段>5m中段未留浇筑口, 进料从顶部直接下。自由落差>3m, 在柱内钢筋阻拦下料使粗细料分离, 另因底部板面不平且未堵缝, 导致水泥浆流失掉, 也存在底面垃圾未清除净、振动棒长度不到位等因素, 造成根部夹渣, 烂根问题。保证质量的措施应在框架柱接头外进行, 即上次烧筑后加相同规格的方框, 并浇平框面, 继续上浇前支横模从板面开始, 浇筑时在顶洒一层l:0.4的水泥砂浆。并铺l:2水泥25~30mm厚, 在其上浇混凝土, 可保证框架柱自然密实, 不会出现夹渣或烂根的质量问题。
框架结构梁柱节点的施工质量不容忽视, 应该提高对抗震节点重要性的认识, 严格管理, 采取合理的施工措施, 确保施工质量能达到设计及规范的要求, 不留安全隐患。这样在今后的自然灾害来临时, 就可以避免像汶川或海地地震中由于建筑梁柱节点抗震性能差而致使房屋倒塌的严重恶果。
摘要：在5.12汶川地震中发现框架结构的许多节点部位首先出现了破坏, 并且破坏严重, 甚至导致结构破坏, 建筑物倒塌的现象。本文就框架节点的破坏情况探讨了如何加强节点的施工来确保工程质量。
关键词：梁柱节点,施工,箍筋,裂缝
参考文献
[1]杨晓红.框架结构混凝土工程施工质量问题[J].煤炭技术.2008 (6) .
[2]郭猛.框架结构梁柱节点区优化施工设计[J].施工技术, 2007 (6) .
[3]杨海生.框架结构节点施工[J].陕西建筑, 2007 (7) .
框架梁柱节点钢筋质量通病防治 第2篇
现浇梁柱节点柱主筋、箍筋，梁主筋位置、数量及梁主筋锚固长度是否正确，直接影响框架结构的工程质量。消除梁柱节点钢筋施工质量通病，有利于保证和提高主体结构的工程质量。
一、柱主筋保护层过厚或过薄，主筋位移或露筋 原因分析
（1）浇筑梁柱节点混凝土时，用手掰开梁柱节点核心区主筋后，用料斗直接将混凝土倒人模中，致使柱上筋位移。（2）混凝上保护层垫块厚度不符合规定或漏放。（3）对位移主筋未及时调整到位。（4）对柱主筋缺少限制位移措施。（5）混凝土浇筑时柱主筋被碰歪或撞斜，不及时纠正。预防措施
（1）掰开梁柱节点中柱主筋后，应先将料卸在料盘上，后由人工入模。（2）混凝上垫块按规定放置。（3）保护层厚度应按设计要求或规范规定执行。（4）对柱位移主筋应按1：6坡度调整到位。（5）在梁柱相接的水平面上，加一道由钢筋制成的卡具固定，量好柱轴线后采取限制位移措施。（6）柱主筋外伸部分再加一道临时箍筋。（7）振捣棒头或下料斗应避免碰撞钢筋，如果发现撞斜主筋，应及时校核纠正。
二、梁柱节点箍筋加密区的钢筋加工安装不符合要求
梁柱节点箍筋加密区的箍筋少放，绑扎铁丝少扣、漏扣、松扣，箍筋绑扎间距不匀，高低不平箍筋重叠堆放在纵横交叉的梁受拉钢筋上面，箍筋被电焊从中间割断，箍筋闭合处未错开设置，梁受力筋端头锚人支座中的长度不足，位置、间距不符合要求，梁主筋端头90o弯钩平直部分在锚人支座时，用电焊割掉，梁主筋端头有焊接接头放在支座中，当梁主筋为双排钢筋时，叠合在一起或两排钢筋间距太大。1 原因分析
（1）梁柱节点处梁主筋纵横交叉，又是箍筋加密区，钢筋安装绑扎不便。（2）梁柱节点钢筋绑扎中，预先全部绑扎好柱核心区加密箍筋，再安装绑扎梁纵横交叉的受力筋，当梁受力筋端头为90o 弯钩时，在不易放进支座的情况下就用电焊将部分箍筋从中间割断。（3）为节约钢材，梁受力筋锚人支座中的长度不够，梁主筋端头有焊接接头锚人支座中、（4）梁受力钢筋锚人支座中的位置、间距不均，当梁主筋为双排钢筋时，在支座中叠合在一起，或双排钢筋间距拉大。③梁柱节点加密区箍筋弯钩闭合处未相互错开。预防措施
框架梁柱节点的加固 第3篇
关键词：框架结构 梁柱节点 施工 模板
在框架结构中，节点作为联系整个结构体系的枢纽，既是承受梁、柱、板等各种荷载的受力点，也是模板、钢筋、混凝土工程等多种交汇施工的重要部位，在实际施工中存着各种隐患。所以在施工中应该提高对抗震节点重要性的认识，严格管理，采取合理的施工措施，确保施工质量能达到设计及规范的要求，不留隐患。本文对框架结构梁柱节点施工的具体方法进行讨论、总结，权当能为同行业者提供一个参考。
1、节点区的钢筋绑扎
梁柱节点的钢筋主要应注意两点：
1.1箍筋的间距。
1.2纵筋的锚固。设计上一般是按照规范要求取节点区箍筋与箍筋加密区相同，包括箍筋的规格、直径和间距等；纵筋锚固也要求满足规范规定，包括伸入支座的直段及弯钩长度。实际施工中常常出现的问题是：节点区箍筋缺少绑扎、数量不足、间距不分，或者几个箍筋全堆在一起，或者空空的一长段没有箍筋；而纵筋则可能会因弯钩被烧短烧断导致锚固长度不够。究其原因，一方面是部分施工管理、监理人员素质较低，对节点区的重要性缺乏认识，质量意识比较淡薄；另一方面则是施工所采取的工艺流程限制，使得要做到节点区钢筋（尤其是箍筋）完全符合设计及规范要求十分困难，甚至是根本不可能。
工程实践中最常见的框架梁柱施工做法有两种：一种是将每层柱包括柱身、加密区和节点区的箍筋一次全部按要求绑扎好，然后装柱模板、在梁底下5～10㎝处留施工缝浇灌柱砼，柱侧模拆除后接着装柱头节点模板和梁底模（或者包括梁一边侧模），然后绑扎框架梁钢筋。这种做法节点箍筋影响了柱砼的浇灌作业，砼工往往不得不解开扎丝，从侧面敲打已绑好的节点箍筋以打开一个大口子让砼比较顺利地流入柱内。这样一来，节点区的箍筋就被打乱了，要恢复原状很不容易，而且要多费工时。在浇灌柱砼时部分钢筋还会被水泥浆污染，影响与砼的粘结。此外，节点区箍筋绑扎好后再穿梁底筋将会很麻烦，尤其是穿带弯钩（如在边支座）的底筋十分困难。这时是钢筋工不得不敲打已绑好的节点箍筋，甚至会擅自烧断弯钩造成纵筋的锚固不够。
另一种是用所谓“沉梁法”绑扎框架梁钢筋，即在绑扎柱箍时留下节点区箍筋不绑，等木工将节点模板、梁模板和楼板底模都安装好后，再在楼面上绑扎梁钢筋，绑完后拆除临时支架将梁钢筋骨架落到梁模内。这种做法很容易漏掉节点区的柱箍筋，就是放了也往往是无法绑扎、数量不足、间距不分又难以调整。实践中，也有些项目提出采取改进的办法在箍筋四个角设导筋，将节点区箍筋按要求间距绑在导筋上固定成短钢筋笼，然后再随梁骨架沉入模板内；或者采用两个“U”形开口箍套叠，再焊成封闭箍。实际上，只要是先把模板都安装好了再沉梁，无论是使用导筋还是“U”形开口箍，都难以很好地解决问题，尤其是高层建筑当柱比较大采用的是比较复杂的复合箍筋时，就根本不可能做到满足设计及规范要求。
实践中常见的情况是：在验收梁、板钢筋时，有关方面才发现和提出节点区箍筋问题要求施工班组整改。但是，此时往往模板都已安装完毕，如果不拆除节点区模板，根本是不可能整改到符合规范要求的。遗憾的是：实际上不少工程最后都是在“尽可能整改”中马虎过去。
实践证明：只有细分工艺流程，合理安排工作顺序，木工和钢筋工紧密配合，才可能保证节点区钢筋符合设计及规范要求。做法是将柱的箍筋分段绑扎：首先先将柱箍绑至梁底下；其次在穿好框架梁底筋后绑扎节点区箍筋；最后在绑完框架梁钢筋后再在梁面上加一道节点（定位）箍筋。具体的施工流程可以是：绑扎框架梁以下柱箍安装柱模浇灌柱砼（顶层边柱要注意留够梁筋的锚固位置）拆除柱模安装框架梁底模安放框架梁底筋绑扎节点箍筋绑扎框架梁钢筋梁面处加节点（定位）箍筋一道安装节点区模板安装框架梁侧模及楼板底模。这样的安排可能要增加绑扎框架梁钢筋使用的操作架，这时可以用工具式脚手架来解决。如果楼板底模是用钢管做頂撑，也可以先搭顶撑架，利用它来做绑扎梁钢筋的操作架。
2、节点区的模板安装
梁柱节点支模一般都比较麻烦，工效底。施工实践中最常见的是采用现场临时散装的做法，容易出现尺寸偏差过大、拼缝不严密、表面平整度及接驳垂直度较差等通病，要拆除再重装往往十分麻烦，不便于进行节点内的杂物清理和节点箍筋的调整处理。结合节点箍筋的绑扎顺序，在装梁底模、穿梁底筋再绑扎节点箍筋后才安装节点模板，可以采取框架梁宽度范围以外（框架梁端头梁底以下的节点模板作为梁底模的支承在装梁底模时已一起安装）的节点模板采用工具式定制模板的改进做法。其具体要点如下：
2.1在弄清每个节点处的梁柱、楼板的几何尺寸及相互位置关系后，对节点进行分类编号。
2.2根据各个编号节点的相关几何数据确定节点模板的制作方案。矩形节点框架梁宽度范围以外的模板一般由四个侧面的各一至两片矩形板组成，模板下部与柱的搭接长度取40㎝便于固定。结合节点模板的组合方式确定每片模板的具体尺寸并编号后，绘制出各节点的模板制作图。
2.3安排熟练木工根据各节点的模板制作图预制节点工具式模板，并做好相应的标识。模板可用18㎜厚夹板制作，用40㎜×50㎜（柱截面大于1000㎜时可用50㎜×100㎜）木枋做背楞，背楞间距不超过300㎜。装模专用的夹具也预先加工好，矩形柱采用钢管夹具，圆形柱采用扁铁圆箍夹具，紧固对拉螺栓采用Ф12圆钢。
2.4随施工进度，现场安装节点模板。先用铁钉将相应的模板在柱身初步固定，检查安装标高及垂直度，调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓，再复查无误后用力收紧螺栓完成安装。另外，视情况可将节点模板与梁板模连结加固。
采用工具式定制节点模板体系，节点模板一般可以周转使用10次左右，可节省人工和材料；提前制作，又可节省现场作业时间，加快进度；
3、节点区的砼浇灌
框架梁柱节点作为梁的支座本身属于柱的一部分，所以节点砼强度等级应与柱相同。在工程实践中，多层框架设计上一般都取梁板砼与柱砼强度等级相同；若原设计图纸上标明的柱与梁板砼强度仅相差5MPa，一般也会在图纸会审时将梁板砼强度等级改为与柱相同。这种情况的节点区砼施工只需与梁板一起浇筑并注意振捣密实即可。
而在高层框架结构的抗震设计中，为了满足框架柱的轴压比要求又避免柱子截面尺寸过大，往往需要取框架柱的砼强度等级比梁板砼高出2个或2个以上的5MPa。这种情况，施工时就要采取特别措施保证节点砼的质量。比较成熟有效的做法是：在梁柱节点附近离开柱边≥500㎜，且≥1/2梁高处，沿45°斜面从梁顶面到梁底面用5㎜网眼的密目铁丝网分隔（做为高低等级砼的分界），先浇高标号砼后浇低标号砼，即先浇节点区砼后浇节点区以外的梁板砼。应注意的是：
3.1节点区砼与梁板砼应连续浇筑，不得将高低强度等级砼交界处留成施工缝或出现冷缝。
3.2应确定合理的砼配合比，严格控制施工配料，并在现场测控砼坍落度，加强对砼的养护，以防梁端高低等级砼交界附近出现砼收缩裂缝。节点区高强度等级的砼宜采用坍落度比较小的非泵送砼配合比，使用塔吊运输，可减少水泥用量和用水量，降低砂率，从而减小砼的收缩量。节点和梁的砼浇筑宜采用二次振捣法，以增强砼的密实性，减少收缩
框架结构梁柱节点的抗震性能分析 第4篇
1 框架节点受力分析
钢筋混凝土框架节点的受力机理指通过合理的计算假定模式,描述由梁、板、柱传来的内力(M、N、V、T),在框架节点核心区的传递和由此产生的各种破坏形式。目前,常用的有3种理论:斜压杆机理、剪摩擦机理、桁架机理。这3种框架节点的受力机理,应用于各种不同的破坏形式和设计规范中。我国《建筑抗震设计规范GB50011-2001》中用于抗震框架节点设计的主要计算公式,是用来确定节点水平箍筋用量的“框架节点核心区抗震受剪承载力计算公式”,此公式并未全面考虑到影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的各种因素。
2 影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素
1)材料强度。
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。我国《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中提倡使用HRB 400级钢筋,钢筋强度虽然大于HRB 335级钢筋,在相同的设计条件下,用钢量相对较少,但是钢筋表面与周边的混凝土粘结锚固能力下降,在框架节点的高粘结应力区,钢筋和混凝土的共同作用相对较差,钢筋易滑移。
2)节点形式。
对于一榀平面框架,按框架节点所在位置,节点主要有4种基本型式:顶层边柱节点(┏型)、顶层中柱节点(┳型)、中间层边柱节点(┣型)和中间层中柱节点(╋型)。对于“┏型”节点,梁、柱的纵筋均需在框架节点核心区内锚固,节点核心区受力较复杂,易产生破坏;对于“┳型”节点,梁的纵筋可直通锚固,水平荷载作用下,柱抗弯承载力弱于梁,柱端易产生塑性铰;对于“┣型”节点,柱抗弯承载力较大,“强柱弱梁”比较容易满足,但梁筋的锚固相对薄弱,梁筋易发生粘结滑移,角柱节点受力最为不利;对于“╋型”节点,强震作用下,框架节点两侧梁端可能均达到屈服,框架节点核心区受到很大的剪力,容易发生核心区剪切破坏。
3)轴压比。
试验研究表明,在一定范围内轴向压力可提高框架节点核心区混凝土的抗剪承载力。由于柱轴向压力的作用,在框架节点核心区混凝土开裂以前,柱截面受压区面积加大,斜压杆作用加强。当混凝土出现裂缝时,混凝土块体间产生咬合力。随着轴压比的增大,抗剪承载力相应增大,但当轴压比超过某一临界值时,框架节点受压区混凝土产生微裂缝,使混凝土压碎,抗剪承载力反而下降。
4)剪压比。
为了防止框架节点核心区出现斜拉破坏或斜压破坏,必须控制剪压比,即限制配箍率,避免框架节点核心区混凝土的破坏先于箍筋的屈服。
5)水平箍筋。
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。试验表明,适当配箍框架节点核心区出现贯通裂缝后,混凝土承担的剪力继续增加,箍筋全部屈服,混凝土与箍筋同时充分发挥作用,使节点核心区受剪承载力在破坏时达到最大。对于配箍较高的节点,当节点核心区产生贯通斜裂缝时,混凝土抗剪承载力达极值,但箍筋应力还很低,混凝土破坏先于箍筋屈服,使得节点核心区的抗剪承载力达不到预期的最大值,箍筋不能充分发挥作用。
6)竖向箍筋。
在水平荷载反复作用下,框架节点核心混凝土出现交叉斜裂缝,剪力由斜压杆过渡到水平箍筋。水平箍筋承担水平分力,柱纵向钢筋承担竖向分力,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。
7)柱纵向钢筋。
柱纵向钢筋通常按抗弯要求设置,沿柱截面的高度方向布置,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。因此,合理布置柱纵向钢筋对提高框架节点抗剪承载力有一定贡献,但增加柱纵向钢筋不像增加水平箍筋那样能显著地提高框架节点的抗剪承载力。
8)直交梁。
国内外的实际震害与试验研究表明,垂直于框架平面与节点相交的直交梁对框架节点核心区混凝土具有约束作用,从而提高框架节点的抗剪承载力。但是,如果斜向地震的双轴效应使两个方向梁的纵筋都屈服,则降低了直交梁对节点的约束作用。对于仅一侧有直交梁的框架节点,抗剪性能并未改善框架节点的抗剪承载力。
9)楼板。
框架节点四周的楼板对节点核心区具有约束作用,与梁轴平行的楼板钢筋与梁上部受力钢筋协同工作。如果考虑楼板作为梁翼缘在受弯过程中发挥的作用,则应相应地提高节点的剪力计算值。
10)预应力作用。
对钢筋混凝土框架节点施加预应力,可使框架节点核心区混凝土增加约束,处于双向受力状态,从而提高框架节点的抗剪承载力。但通过框架节点核心区的无粘结预应力筋,削弱核心区混凝土的面积,降低框架节点的抗剪承载力。因此,对于无粘结预应力混凝土框架节点,可将提高预应力对框架节点的抗剪承载力。
11)偏心影响。
在高层建筑设计中,为了使建筑立面产生与外墙或柱面齐平的效果或产生凹凸错落的效果,经常要求梁、柱中心线错开,甚至要求梁侧面与柱侧面重合,出现大量的大偏心框架节点,这时框架节点受到附加扭矩之类的次内力作用,剪力在节点内的传递比较复杂。通过实际震害和试验研究可以发现,与无偏心框架节点相比,偏心框架节点抗剪承载力明显下降。
12)异形柱节点。
T型柱框架节点的抗剪承载力较低,框架节点在梁屈服后马上进入通裂状态。当梁宽大于柱腹板宽度时,处于柱腹板外的梁纵筋在节点处锚固较差。
13)反复荷载。
在反复荷载作用下,材料强度和构件强度降低,粘结锚固性能退化,剪切变形加大。由于框架节点内剪应力方向交替变化,核心区斜向裂缝的张开与闭合交替产生,导致框架节点核心区抗剪承载力和剪切刚度降低。框架节点两侧的梁纵向钢筋,可能一侧受拉达到屈服状态;另一侧受压达到屈服状态,从而产生很高的粘结应力,使钢筋滑移,发生粘结破坏。随着梁端变形的逐步增加,框架节点核心区抗剪承载力相应逐渐衰减。
14)斜向地震的双轴效应。
当地震作用方向与建筑物主轴方向不一致时,可能使两个方向的梁都达到屈服,这时作用于节点对角斜面上的水平剪力约为其中一个方向的2倍,然而斜裂缝遇到的箍筋与一个方向受剪时遇到的箍筋数目仍然相同。如果这些水平箍筋与柱截面各边平行,则钢筋的斜向分力仅仅是单向受剪时可抵抗剪力的1/2。对于双向对称的框架,双向受剪所需要的剪力钢筋约为单向受剪所需剪力钢筋的2倍。因此,斜向地震作用下,框架节点的强度和刚度迅速降低,梁筋较早出现粘结滑移破坏。
3 结 论
框架结构主要是通过计算来实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准设防目标。通过以上对影响钢筋混凝土框架节点抗震性能各种因素的讨论,在钢筋混凝土框架节点的设计上,要综合“概念设计”和“构造措施”,确保结构设计安全经济。
摘要：框架结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形。梁柱节点核心区是保证框架承载力和延性的关键部位,分析了影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素,为钢筋混凝土框架节点的抗震设计提供理论参考,确保结构设计安全经济。
关键词：框架结构,节点,抗震性能,分析
参考文献
[1]唐九如.钢筋混凝土框架节点抗震[M].南京:东南大学出版社,2003.
[2]GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[3]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[4]JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
框架梁柱节点的加固 第5篇
1 引言
重要建筑物如（如军事指挥所、政府办公大楼、大型商场）极易成为战争攻击和恐怖袭击的目标，因为这些建筑物一旦被摧毁，不但可以造成大量人员（特别是重要人物）的伤亡，而且会迅速引起广大民众恐慌，瓦解军心民心、如 2003 年美伊战争便是从美国空袭萨达姆当局领导层所在的总统府开始的；而“9―11”事件在造成巨大的人员伤亡和财产损失的同时，也使其民众人心惶惶、另一方面，通过对海湾战争中叙利亚有无填充墙的建筑受导弹攻击后倒塌规模的对比[2]和五角大楼遭到袭击后长时间保持稳定[3]可知，具有一定结构冗余度的建筑物能够有效地阻止倒塌蔓延，降低结构破坏范围、连续倒塌作为一种极端的倒塌形式，是指结构在局部构件受到偶然荷载（如战争攻击、恐怖袭击、汽车冲击等）发生倒塌后造成内力重分布，致使相邻构件接连失效，最终发生大面积、整体性的倒塌、
随着攻击制导武器的日趋精确和恐怖主义蔓延，我国很多重要建筑物的结构冗余度亟待加强，以提升其抗连续倒塌能力、FRP（Fiber Reinforced Ploymer）是一类应用普遍的新型高强材料，本文运用有限元分析的方法对采用不同 FRP 粘贴方案后钢筋混凝土梁柱框架结构抗连续倒塌性能进行对比，探寻最优方案、
2 研究综述
钢筋混凝土抗连续倒塌相关研究主要包括分析连续倒塌工程事故、通过结构倒塌过程试验总结力的转换机制、探寻连续倒塌机理和提出设计方法等方向、英国、欧盟、美国、加拿大等均有自己比较完善的抗连续倒塌规范、抗连续倒塌设计不同于一般结构设计的地方在于其对结构构件的延性提出了更高的要求，且容许结构有一定比例的破坏和一定范围的变形、比如 DoD2013[4]对于钢筋混凝土框架结构，为考虑动力效应，在拆除构件法中，当采用非线性静力分析和变形控制时，应采用以下的荷载组合：
其中 为荷载放大系数，D 和 L 分别为恒载和活载、
FRP 常用于结构构件的抗弯、抗剪和抗压加固，抗连续连续倒塌加固的目的是为了提升构件的耗能能力和延性，需综合考虑上述加固形式、CFRP（Cabon Fiber Reinforced Ploymer，碳纤维布）与 GFRP（Glass FiberReinforced Ploymer，玻璃纤维布）是两种常用且发展成熟的 FRP 加固材料，其比重仅有钢筋 1/4 到 1/3，拉伸强度却是钢筋的 10 倍左右[5]、但其延伸率很小，如 T300 的 CFRP 仅有 1、71%的延伸率，且没有明显的屈服强度，易发生脆性断裂、相对而言 GFRP 较 CFRP 的弹性模量要小、延伸率要大，故变形能力较 CFRP要好、敬登虎[6]通过试验发现 GFRP 加固后构件的`延性几乎是 CFRP 的 2、5 倍、目前文献中对 CFRP 和 GFRP加固钢筋混凝土结构抗连续倒塌对比的相关研究较少见、
LS―DYNA 可以模拟结构的大位移大变形等非线性情况、孟一[7]对 LS―DYNA 常用的混凝土材料模型进行了总结对比，发现新增的 CSCM 模型适合应用在结构倒塌分析领域，并校正了相关材料参数、Jin―WonNam[8]等人对比四种不同的 FRP 布有限元模型，发现正交异性线弹性模型更适合运用在其对混凝土结构加固的模拟上、
3 算例
3、1 试件设计
本文设计了一栋五层钢筋混凝土框架结构（如图 1 所示），并沿底层纵向取出两跨一层的梁柱框架子结构，假设其中间柱已经失效、梁柱纵筋均采用 HRB400，箍筋采用 HPB300，并按照规范规定[1]
进行加密，混凝土采用 C30，保护层厚度为 25mm、此算例旨在为后期现场试验提供理论支持、
为了探究 FRP 对提高其抗连续倒塌性能效果最佳加固形式，本文综合考量其经济性和加固效果，通过在梁底、梁顶及改变加固长度组合了各种加固方案进行尝试，选择典型方案列于表 1、
3、2 建模
本文在 ANSYS 建立了不同加固方案的 1/2 对称有限元模型（图 2）后，在 LS―DYNA 中进行相关计算、
其中混凝土、钢筋和 FRP 的采用的单元类型分别为 SOLID164、BEAM161 和 SHELL163，材料本构分别为盖帽模型（*MAT_CSCM）、随动塑性强化模型（*MAT_PLASTIC_KINEMATIC）、正交异性线弹性弹性模型（*MAT_ORTHOTROPIC_ELASTIC）、特别的，为了防止施加荷载时出现应力集中，在中间柱头上方设置一块加载垫块，使用 SOLID164 单元类型和刚体材料本构（*MAT_RIGID），结构与地面（刚体）连接[9]、
为证实有限元模型的准确性，本文对湖南大学易伟健等人的平面框架连续倒塌试验（图 3a、图 3c）[10]
进行模拟，建立了如图 3b 所示的有限元模型，再现了结构的倒塌过程，通过中柱位移轴力曲线（图 3d）和竖向水平位移曲线（图 3e）均可以看出模拟结果有明显的弹性、拱效应和悬链线效应发展阶段，且与试验结果接近、
3、3 加载
因相关试验大多采用拟静力的方式进行加载，本文为了有效验证有限元模型，亦采用静力方式进行加载、为了有效控制加载速度，采用位移控制的方式进行加载、为节约机时，本文采用 1m/s 的速度匀速加至 500mm，其中为保证加载开始结束阶段速度不会过大，采用余弦函数进行加载，并关闭混凝土应变率开关、通过观察对比能量平衡结果，发现其动能均极小，可以忽略、
3、4 结果比较
3、4、1 破坏特征比较
FRP 加固后的框架子结构有限元模型分别有如图 4 所示的三种破坏形态、破坏过程依次为为：A、C点混凝土开裂；C 点（CLZ1、GLZ1）或 A 处（CLZ2、GLZ2）FRP 发生剥离和断裂破坏；B、D 点混凝土开裂；A、C 点钢筋达到受拉极限被拉断、GLZ3 和 CLZ3 的 FRP 按照先 C 点再 A 点的顺序失效、值得注意是，B 和 D 处 FRP 在悬链线阶段依然发挥了拉杆效应、环形箍和 U 形箍可以阻止 FRP 的迅速剥离、
3、4、2 数据对比分析
通过观察图（5a）所示位移荷载曲线可以发现，各试件随着位移增加均呈现出明显的弹性变形、拱效应、拉压转化和悬链线效应阶段、中柱位移在 20mm 以内为弹性阶段，各曲线差别极小，说明此时 FRP 发挥的作用均有限；而到了拱效应阶段，A、C 处 FRP 由于发生脆性断裂，没有起到明显拉杆效果，CLZ3 和 GLZ3在拱效应阶段承载力有了一定的提升，可能是由于上下部均粘贴的方式可以在一定程度上延缓 FRP 断裂，有助于发挥结构拱效应；中柱位移在 200mm 左右，结构进入悬链线阶段后，所有加固方案的承载力均有一定程度的提升，以 CL3、GLZ2 和 GLZ3 效果最为明显，达到了 115KN 荷载设计要求，结合破坏特征推测，FRP 在此阶段分担了一部分拉轴力，中柱位移到了 300mm 左右后，C 点、A 点钢筋相继发生断裂，结构也逐渐丧失了承载能力、可将 C 点钢筋断裂作为结构悬链线阶段的结束，结构达到了倒塌极限承载力，则各加固方案的极限承载力分别提升了约 10%（CLZ1、CLZ2、GLZ1）、15%（GLZ2）、23%（CLZ3）、33%（GLZ3）、
通过比较各方案钢筋断裂时位移点位置可以发现，GLZ3、CLZ3 的中柱位移更大，说明其结构延性更好，能够经受住更大的挠度变形、
各方案输出的结构总能量与中柱位移（图 5b）可知，在弹性阶段，各试件耗能并没有明显区别；到了200mm 左右（结构进入了悬链线效应阶段），所有加固方案的耗能均有明显提升，至钢筋断裂，CLZ2 增加较小， CLZ1 与 GLZ1 较 LZ1 大约增加了 6%左右，其他三种加固方案大约增加了 20%左右，说明 FRP 在构件发生大变形时分担了部分的耗能任务、
4 结论
本文运用显式有限元软件 LS―DYNA 对不同 FRP 加固方案下的钢筋混凝土框架结构进行了模拟分析，直观地重现和模拟钢筋混凝土结构发生大变形时的倒塌破坏过程、通过对比较不同破坏阶段 FRP 发挥的作用，可以得到如下几点结论：
1、合理粘贴 FRP 可以明显提高构件的延性，尤其在大位移情况下，通过在梁上下部均粘贴 FRP 的方式（CLZ3、GLZ3）可以充分发挥框架梁的悬链线效应，提高结构延性和耗能能力，且延展性较好的 GFRP（GLZ2）粘于框架梁上部作用较粘于下部（GLZ1）增强效果更明显；
2、方案 CLZ3、GLZ2、GLZ3 均符合 DoD2013 抗连续倒塌规范设计荷载，说明通过选择合理的粘贴材料和组合形式可以在一定程度上提高钢筋混凝土结构的抗连续倒塌性能；
3、分析破坏形态可以发现在截断处采用 U 形箍或环形箍锚固可以有效阻止 FRP 剥离的蔓延，更好发挥其抗拉性能、
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高层建筑框架梁柱节点施工技术探讨 第6篇
框架结构梁柱节点也称节点核心区，是主体结构的重要组成部分。在国内外历次地震中证明，框架结构的地震破坏大多发生在梁柱节点区，节点破坏主要是剪切破坏和钢筋锚固破坏，严重时会引起整个框架的倒毁。当前一些施工企业和施工技术人员恰恰对现浇框架节点部位的施工操作不够重视，节点施工质量控制不严，节点部位存在大量施工质量问题，无疑给工程质量留下了隐患。
1.框架梁柱节点施工钢筋部分
1.1 钢筋制作
节点配筋构造主要包括节点区的箍筋及受力主筋在节点内的锚固。箍筋对核心区内的混凝土起到约束作用。箍筋间距越小，节点抗剪强度即受剪承载力也越高。节点区内有纵梁、横梁、柱的纵向钢筋二乏向交叉，且钢筋密集．配置箍筋在施工上有一定的难度。常用的施工方法是在支完梁板的模板后放入梁的钢筋骨架。再放节点箍筋。但是由于钢筋的安装绑扎难度较大，有些施工人员因此经常出现不放或少放箍筋．或箍筋绑扎不牢等问题．直接影响到混凝土结构的抗裂性能。因此，节点区的箍筋可以考虑先按设计要求制成钢筋笼，套入柱的纵向钢筋，并绑扎或焊接牢固，再放梁的钢筋，以保证构件钢筋的安装质量，特别要注意做好对工人的技术质量交底，严格按施工要求和规范进行安装绑扎。
1.2节点箍筋
规范明确规定：框架节点核心区内箍筋量，不应小于柱端加密区的实际配箍量。这可以提高柱子的承载力，避免主筋受剪切弯曲破坏。可是有些没计、施工人员对节点箍筋加密的必要性认识不足：设计人员未考虑节点内力分析。在节点核心区也无明确标注：对于施工人员而言，节点区纵横交叉的钢筋本来就很密集，按正常绑扎钢筋已感困难，要求加密难度更大，在施工图中明确标注的情况下，也就很难按照规范要求进行箍筋安装绑扎。纵筋的锚固设计上一般是按照规范要求取节点区箍筋与箍筋加密区相同，包括箍筋的规格、直径和间距等；纵筋锚固也要求满足规范规定，包括伸入支座的直段及弯钩长度。
2.框架梁柱节点施工模板部分
高层建筑框架梁柱节点的模板支设也是施工中的一个重点。梁柱节点模板若在现场散支散拼，易出现尺寸偏差大、拼缝不严、表面平整度差等问题，故宜采用场外预先制作定型模板的方法。例如可根据柱的四个角用方木和18mm厚胶合板，制成4片M形的定型模板，也可根据柱和梁截面的宽度用方木和18mm厚胶合板，制成4片U形定型模板。在梁柱节点处，采用定型模板既可保证节点区的施工质量，又可提高模板的周转次数并节省人工。
施工实践中最常见的是采用现场临时散装的做法，容易出现尺寸偏差过大、拼缝不严密、表面平整度较差等通病。要拆除再重装往往十分麻烦，不便于进行节点内的杂物清理和节点箍筋的调整处理。结合节点箍筋的绑扎顺序，在装梁底模、穿梁底筋再绑扎节点箍筋后才安装节点模板，可以采取框架梁宽度范围以外的节点模板采用工具式定制模板的改进做法。
在弄清每个节点处的梁柱、楼板的几何尺寸及相互位置关系后，对节点进行分类编号；根据各个编号节点的相关几何数据确定节点模板的制作方案。矩形节点框架梁宽度范围以外的模板一般由四个侧面的各一至两片矩形板组成，模板下部与柱的搭接长度取40cm便于固定。结合节点模板的组合方式确定每片模板的具体尺寸并编号后，绘制出各节点的模板制作图；安排熟练木工根据各节点的模板制作图预制节点工具式模板，并做好相应的标识。模板可用15mm厚夹板制作，用60mm×90mm木枋做背楞，背楞间距不超过300mm；随施工进度现场安装节点模板。先用铁钉将相应的模板在柱身初步同定，检查安装标高及垂直度，调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓，再复查无误后用力收紧螺栓完成安装。
3.框架梁柱节点施工混凝土部分
柱的混凝土施工通常在梁底标高以下20-30mm处留设施工缝，节点区域与梁板同时施工，节点区域的剪力由混凝土及箍筋共同承担。因此应该保证节点区域的混凝土具有足够的强度，按照要求，当梁柱的混凝土强度等级不同时节点处应按强柱弱梁的原则，节点区域的混凝土强度等级应与柱相同采用强度较高的混凝土。混凝上浇筑时，应按图在粱柱接头周边用钢网或小板定位，并先浇筑梁柱接头的混凝土，随后浇筑梁板混凝土。这样既不便于施工，其质量也得不到保证。
梁柱节点区与梁板分开浇筑时，若现场没有较严密的组织措施，接槎处易形成冷缝。为保证梁柱节点处混凝土的施工质量，设计者应该充分考虑现实施工中可能遇到的困难，尽量使程序简化；施工单位也要充分领略设计意图，科学合理地组织施工。
结构设计方面对高层建筑混凝土结构的竖向构件和水平构件的混凝土强度等级，要进行合理取值。一是整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不应过多，且与竖向构件截面的变化要错层同步；二是水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求，同时要与竖向构件相匹配，使实际施工简单化，尽量减少梁柱节点区单独浇筑混凝土。
现场施工方面为做好梁柱两个不同等级混凝土在同一浇筑面的接槎，在组织流水段浇筑时，要根据浇筑面的宽度和浇筑速度，分别算出梁板混凝土和梁柱节点区混凝土的体积，妥善安排两种等级混凝土的用车量并计算各自的浇筑时间，以确保两种混凝土在规定的接茬内完成。
结语
高层结构框架梁柱节点处混凝土等级差异现象普遍存在，其施工质量关系到直接关系到整体结构的可靠性，影响到整个建筑物安全和使用寿命，受到很多学者和广大业内人士的普遍重视。随着高层施工经验的不断累积，各种针对性措施的日益完善，优化设计，精心施工，对于高层梁柱节点质量的控制将会达到日臻成熟和完善。
参考文献
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削弱型钢框架梁柱节点研究现状 第7篇
关键词：梁柱节点,狗骨式节点,腹板开圆孔型节点
0 引言
1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震的震害调查表明:在强震作用下, 钢框架结构在钢材屈服前, 其梁柱连接焊缝处即产生了大量的脆性裂缝, 钢材良好的延性并没有发挥出来[1,2]。对于一般等截面框架梁, 结构在强震作用下, 梁端梁柱连接处会率先屈服, 为了保证钢框架结构的延性, 该处应该有较强的塑性变形能力。显然, 传统的梁柱节点构造并不一定能满足这些要求。在钢框架的抗震设计中, 防止脆性断裂是首先必须解决的问题。改进局部构造措施, 使之更便于工人施焊;严格控制焊接工艺操作, 减少梁柱连接缺陷, 是预防钢框架结构脆性破坏的有效途径, 然而这并不能降低梁柱连接抗震性能对焊缝质量的敏感性。为了从根本上解决脆性断裂的问题, 应该把握住“钢框架的设计应确保塑性铰在且仅在梁上出现”的原则, 充分发挥钢框架的延性。
1 钢框架延性节点类型
设计新型延性节点是实现延性框架的主要措施, 具体的改进方法主要有加强型节点和削弱型节点两类。
加强型节点的设计思想是通过增加节点连接件 (如盖板、腋梁等) 使节点的强度比构件更高 (见图1) , 令构件较节点先进入塑性;削弱型节点的设计思想是通过对距离梁柱连接节点根部一定距离的梁截面进行局部削弱 (见图2) , 迫使塑性铰出现在梁上, 即通过削弱梁来保护节点。
加强型节点增强节点强度的同时也增加了节点区域的焊缝, 会使节点区域出现脆性断裂的可能性增加, 为了降低这种可能性需要显著提高施焊质量, 这对现场施工条件及工人的技术水平提出了更高的要求, 对于我国目前的施工水平而言显然具有一定的难度。 削弱型节点是从延性角度出发设计的节点形式, 试验研究表明这种设计具有优秀的抗震性能, 并且不增加施工的难度, 更具发展潜力。
2 削弱型梁柱节点研究进展
目前主要研究的削弱型节点可分为两类:狗骨式节点和腹板开圆孔型节点。
2.1 狗骨式节点 (翼缘削弱)
狗骨式节点 (Dog-bone) , 又称缩小梁截面节点 (Reduced Beam Section, RBS) , 是近些年研究最多的一种节点形式。这种节点最主要的特点就是在梁的上下翼缘靠近节点处进行了削弱。由于对梁截面进行了削弱, 最初人们认为狗骨式节点虽然能提高结构的延性, 但是会造成结构强度和刚度的显著降低。实际上, 这种由于梁的削弱所造成的结构刚度和强度的降低较小。试验研究表明:当梁翼缘被削弱掉50%时, 结构的刚度降低6%～7%左右;当梁翼缘被削弱掉40%时, 结构刚度降低4%～5%左右。
狗骨式节点根据削弱形状的不同可分为直线型、锥型和圆弧型三种 (如图3所示) 。研究表明三种不同类型狗骨式节点中, 直线型承载力低、应力集中明显, 工程中不宜采用;锥型节点承载力最高, 应力集中较轻, 但延性稍差;圆弧型承载力居中, 应力集中较轻, 延性较好。综合考虑, 圆弧型节点性能好, 施工简便, 值得进一步推广。
2.2 腹板开圆孔型节点 (腹板削弱)
腹板开圆孔型节点是在梁柱连接节点附近的梁腹板上开设一定尺寸的圆孔以对相应梁段进行削弱 (如图4所示) 。现代多高层钢结构房屋对室内净空高度有迫切要求, 设备管道从梁腹板上穿过是满足这一要求的有益尝试, 因此腹板开圆孔型节点较之狗骨式节点更具有研究价值。
美国的FEMA-350[6]和FEMA-355D[7]报告中曾提到过梁腹板开设圆孔的削弱型节点, 但并未给出其性能指标。
我国香港理工大学的K.F.Chung教授[8]曾对腹板开圆孔的钢梁进行了一定的研究, 但他的研究主要针对于由于功能要求而需开设圆孔的钢梁。他认为腹板开圆孔钢梁的主要破坏形式是腹板开孔截面处上下两个T形截面上出现四个塑性铰而形成“空腹梁机构” (Vierendeel Mechanism) , 如图5所示。
北京交通大学杨庆山教授对梁腹板开圆孔型钢框架节点进行了专门研究, 指出由于梁翼缘板参加抗剪, 使得削弱截面的抗剪能力并未随腹板削弱面积等比例的降低;腹板所开的圆孔半径R与圆孔中心距柱表面的水平距离b是梁腹板开圆孔型节点主要的设计参数, 这两个参数的取值应由梁根部与削弱最大截面的抗弯能力比和梁翼缘对腹板的约束要求两个因素来控制。梁腹板开孔后, 如果剩余宽度过小, 那么梁腹板难以对梁翼缘板提供有效的约束而会发生局部屈曲, 因此可以通过宽厚比限值确定腹板开孔的最大半径。进一步的数值分析表明R和b的确都存在限值, 当开孔半径R小于它的限值时, 塑性铰出现在梁根部, 当R大于限值时, 塑性铰发生跳跃移至开孔处;开孔圆心距柱翼缘距离b小于它的限值时, 塑性铰位置随着开孔位置的外移而外移, 基本上呈线性关系, 当b大于限值时, 梁根部的塑性应变发展超过开孔截面处塑性应变的发展, 构件塑性铰位置回到梁的根部。随后进行的12个试件的拟静力试验验证了这一结论。
文献[4][9]采用数值分析和试验研究的方法从构件层次说明了腹板开圆孔的削弱方式能够提高梁柱节点的抗震性能。
3 结语
传统的钢框架结构由于梁柱节点焊缝在强震作用下会发生脆性断裂, 并不能将钢材良好的延性性能发挥, 为了提高钢框架的抗震性能, 提出了狗骨式和腹板开圆孔型两种削弱式节点, 以实现延性钢框架。狗骨式节点 (翼缘削弱) 研究较多, 对其性能以及设计方法已有相关规定, 而腹板开圆孔型节点研究较少, 但由于它能够满足一些建筑功能要求, 较之狗骨式节点更具发展价值。
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框架梁柱节点的加固 第8篇
2016年2月,中共中央、国务院印发《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出,要大力推广装配式建筑,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。这里所说的装配式建筑即预制装配式结构,其典型代表为预制装配式混凝土(Precast Concrete,PC)结构,通常由预制的柱、梁、板和预制楼梯等其他一些附属构件组成。与国外相比,我国的PC结构形式及工法起步较晚,且PC化率较低。制约PC结构推广的关键因素是如何保证有效的节点连接方式,如何通过合适的连接方式使得PC结构最接近于现浇混凝土结构,使PC结构能保证必要的承载能力、耗能能力是当前结构设计的重要课题。
本文主要探讨梁柱构件的连接技术以及施工注意事项。
1 框架结构的构件组合模式
1.1 一维构件组合模式
把梁、柱按楼层分段制作,通过合理的连接方法连接成一个整体,如同搭积木。预制构件端部伸出的预留钢筋采用焊接或用钢套筒连接,然后现场浇筑混凝土。这种方式的优点是构件生产、运输、吊装及施工方便,可做到等同现浇结构,结构性强,但节点处受力较大,对施工技术的要求高,连接难度大。
1.2 二维构件组合模式
把柱梁制作成一个整体,呈平面T型或十字型,竖向主要通过柱与柱之间的连接实现,水平向主要通过梁与梁之间的连接实现,其整体性较前一种组合方式强,但生产、运输不方便。
1.3 三维构件组合模式
将柱梁制作成三维构件,各构件通过梁之间的连接拼装而成。其优点是接头少,效率高,但因为是三维构件,在生产和运输过程中往往不太方便,这也在一定程度上制约了其推广使用。
2 柱与柱连接
柱与柱的连接能够实现构件间竖向受力的传递和楼层的跨越,因为柱是竖向线类构件,在外界荷载作用下,承受较大的压力、剪力和弯矩,以偏心受压为主,故柱与柱的连接要有较大的刚度,这也是遵循“强柱弱梁”的结构设计原则。目前普遍采用的三种连接方式是:榫式柱连接、插入式柱连接、浆锚式柱连接。
2.1 榫式柱连接
榫式柱连接与近代木作建筑中的榫式柱连接相似,是在上下柱构件上所采用的一种凹凸结合的连接方式,榫与卯咬合起到连接作用,其中一个的榫头插入另一个的卯眼中,使两个构件连接并固定。虽然单个构件较单薄,但是整体上刚性较大,抗震能力也相当强。
榫头高度应≮500 mm,也不宜小于25倍柱纵向受力钢筋直径,榫头的上部宜做成平角,后浇混凝土时应在上部留30 mm的缝隙,然后填充干硬性细石混凝土。柱纵向受力钢筋宜采用剖口焊连接,当钢筋根数较少或施工条件限制时,也可采用绑条焊或搭接焊等,焊口位置宜在接头的中部。
2.2 插入式柱连接
与榫式柱连接相似,不同点在于榫头与插口均是立方形,没有坡度。
3 梁与柱连接
3.1 梁与柱的组合模式
(1)梁预制,柱与梁柱节点楼板现浇。
(2)将梁柱节点与梁共同预制,节点内钢筋可在构件制作阶段布置完成,简化了施工步骤。当梁柱节点现浇时,由于节点内钢筋拥挤,安装时需要控制构件的吊装顺序,施工较为复杂。
(3)梁、柱共同预制成T字形或十字形构件,再将构件运送至施工现场连接。此种方法可减少预制构件数量与连接数量,但在构件设计时应充分考虑运输与安装过程对构件尺寸和质量的限制。
3.2 梁柱节点连接
由于上述组合模式的不同,梁柱的接合面可能出现在梁端,也可能出现在柱顶端或柱底端,本文探讨的是接合面出现在梁端的情况。因为梁是线类耗能构件,故要求梁柱连接后梁端要具有一定的塑性和变形能力,这也是遵循“强柱弱梁”的结构设计原则。又因梁端集中力的传递发生在梁柱刚域的范围内,故要求节点处应连接牢靠,必须具有较大的刚度,这也是遵循“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的结构设计原则。主要的几种连接方式分述如下:
3.2.1 明牛腿式连接
明牛腿式连接(见图1)是柱、梁预制,在柱的一侧(单侧托梁)或两侧(双侧托梁)制作牛腿,柱截面可根据柱承受的外力设置成均匀截面或变截面,牛腿顶面预埋钢板或增配钢筋网片承受梁传来的集中荷载。梁采用叠合梁,上部留有凸出的箍筋和纵筋,与柱中预埋的拉结筋实现有效连接,并浇筑混凝土、养护。柱内侧与梁端侧面留有构造齿槽,缝隙处加配附加箍筋一道,并用细石混凝土灌实。
此方法的优点是施工方便,易于操作,工期短,柱可整根起吊。缺点是制作牛腿麻烦,埋件多,浪费钢材,室内观感差。另外,因缝隙处狭窄,给施工增加了难度。
3.2.2 齿槽式连接
齿槽式连接(见图2)不再采用混凝土牛腿,而是将梁搁置在临时支架上,支架可采用槽钢、钢板或角钢制作。柱内的预埋插筋与梁内纵筋进行焊接,并在接缝处配置箍筋,再用细石混凝土灌缝,待灌缝处混凝土达到设计强度后拆除临时支架,就形成了齿槽处的刚性节点。这种连接方式的优点是节点处用钢量省,节约模板,受力性能好。缺点是后浇混凝土质量要求高,需待齿槽处混凝土达到设计强度后方可吊装预制板,致使施工周期长。由于新旧混凝土接合面易产生裂缝,故节点刚度较差。
3.2.3 暗牛腿式连接
与明牛腿式节点相似。混凝土柱边预埋水平向的型钢,预制梁的端头下方预留一个缺口,缺口处预埋钢板,与柱边的钢板焊接,实现柱与梁的连接。这种方法简单易行,但稳定性不好,观感较差。
3.2.4 整浇式连接
现浇柱预制梁节点,现浇柱在浇筑混凝土时在柱边预埋钢筋,与梁柱纵筋连接。这种连接方法的整体性好,与现浇混凝土相似,但施工周期长,工序较多。
除了以上介绍的这几种连接方式外,还有其他几种连接方式,例如现浇柱预制梁节点连接、叠压浆锚式节点连接等。
4 钢筋连接技术
良好的钢筋连接能实现构件间受力传递的平顺,又有一定的弹塑性,最大程度地接近于现浇混凝土结构,从而保证在外界荷载作用下,建筑物能够实现预定功能,所以处理好钢筋连接是做好PC结构的根本要求。
4.1 浆锚搭接连接
浆锚钢筋搭接(见图3)是装配式混凝土结构钢筋连接形式之一,混凝土预制构件连接部位一端为空腔,通过灌注专用水泥基高强无收缩灌浆料与螺纹钢筋连接。即在混凝土中预埋波纹管,待混凝土达到要求的强度后,钢筋穿入波纹管,再将高强度无收缩灌浆料灌入波纹管养护,以起到锚固钢筋的作用。这种钢筋浆锚体系属多重界面体系,即钢筋与锚固材料(灌浆料)的界面体系、锚固材料与波纹管界面体系以及波纹管与原构件混凝土的界面体系。因此,锚固材料对钢筋的锚固力不仅与锚固材料和钢筋的握裹力有关,还与波纹管和锚固材料、波纹管和混凝土之间的连接有关。
4.2 套筒灌浆连接
套筒灌浆连接(见图4)是指在预制混凝土构件中预埋的金属套筒中插入钢筋,并灌注水泥基灌浆料而实现的钢筋连接方式。钢筋套筒灌浆连接技术在美国和日本已经有近40年的应用历史,是一项十分成熟的技术。这种连接方式的关键是灌浆所用的浆液具有较强的粘结能力,能将套筒与钢筋牢固地连接在一起,从而实现一端钢筋所受的外力能较顺畅地传递给另一端的钢筋。此种连接方式与钢筋的机械连接相似。钢筋的机械连接有直螺纹套筒连接和锥螺纹套筒连接、钢筋挤压连接,与上述套筒灌浆连接类似,只不过套筒灌浆连接用到了化学浆液。我国有部分单位对这种接头进行了一定数量的试验研究,证实了其安全性。
另外,灌浆料性能受环境温度影响明显,应充分考虑作业环境对材料性能的影响,采用切实可行的灌浆作业工艺,以保证灌浆质量。
5 常见的施工质量问题
PC结构常见的施工质量问题包括:运输吊装中保护不力,导致预制构件表面损坏;后浇段预留钢筋碰撞,无法实现可靠的连接;现浇段涨模或偏差太大,表观质量不好,浪费材料;构件吊装作业不规范,构件翻转,甚至折断;粗糙面做法不符合规范,整体性不好;未合理设置排气孔,导致灌浆时灌不进去,孔道阻塞;临时支撑设置不牢固,被支撑构件有倾覆损坏的可能;构件安装就位及精度存在问题,预留的缝隙或大或小,工程过于粗糙;构件尺寸及外观控制不好,影响观感;漏浆污染构件表面;连接筋移位,搭接或固定不顺畅,导致受力路径不平顺,整体性较差。
6 结语
梁柱节点是PC结构施工的关键部位,其连接处理技术也是PC结构施工的重要工作。因此,要根据建筑物的使用功能、所处环境、工程性质、工程规模、市场配套、施工水平等因素综合考量,以选择最佳的连接方式。
当前,PC结构的研究还比较少,对于PC结构标准化、造价等方面的研究则更少,而且大多数的研究还只是停留在理论层面,对实际工程的指导作用不大。在具体施工中往往依靠经验总结来指导,缺乏科学性,这些都是亟待解决的问题。虽然困难重重,但PC结构的发展前景是光明的。另外,由于城市用地越来越紧张,施工现场常常很狭窄,特别是随着人们的环境保护意识的逐渐增强,PC结构恰好可以发挥其优势。
参考文献
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钢框架梁柱刚接节点浅析 第9篇
关键词：钢框架,梁柱刚接节点,震害
1 引言
随着经济、科学技术和城市建设的迅猛发展,钢结构技术也不断发展。多高层钢结构的基本形式是框架体系,框架结构构造简单,易于施工,同时具有良好的延性和耗能能力,钢框架结构还多被设计为强柱弱梁体系,这样就使梁尽量先破坏,以增加结构的延性。梁柱焊接节点在抗弯钢框架结构中扮演着举足轻重的角色,很久以来,人们认为梁柱焊接节点具有很好的韧性,在地震作用下可以充分的发展塑性变形,吸收地震能量,保持结构稳定。但近来几次大地震改变了人们对梁柱焊接节点的看法,被认为抗震性能卓越的现代钢框架结构焊接节点并未如期望的那样如期形成塑性铰,以耗散地震的能量,保持结构的完整,而是遭受了严重的破坏,而且梁柱节点的破坏主要发生在梁柱焊接接头处,且多为脆性破坏。
2 钢框架梁柱焊接节点的破坏情况
通过各国学者对1994年1月17日发生在美国加州圣费南多谷地的北岭地震,以及1995年1月17日发生在日本兵库县南部地区的阪神地震的研究表明:钢框架破坏情况主要集中在梁柱混合连接节点上。
混合连接是一种现场连接,其中梁翼缘与柱用全熔透坡口对接焊缝连接,梁腹板通过连接板与柱用高强度螺栓连接。美国惯常采用焊接工字形柱,日本则广泛采用箱形柱,仅在一个方向组成刚架时采用工字形柱。在梁翼缘连接处,工字形柱腹板上要设置加劲肋(美国称为连续板),在箱形柱中则要设置隔板。
在梁柱混合连接节点的典型构造节点设计上,两国都采用弯矩由翼缘连接承受和剪力由腹板连接承受的设计方法,美国还规定,当梁翼缘承受的弯矩小于截面总弯矩的70%或梁腹板承受的弯矩大于截面总弯矩的30%时,要将梁腹板与连接板的角部用角焊缝焊接;日本则规定腹板螺栓连接应留有余地,即框架达到塑性阶段时的承载力设计,螺栓应设置2列~3列,也是为了考虑腹板可能承受弯矩。
3 节点破坏原因与分析
北岭地震后,美日两国学者就节点破坏原因,通过现场调查、室内试验和现场检验,进行了结构响应分析、有限元分析、断裂力学分析等,还作了很多补充试验,结合震前研究,对节点破坏原因提出了一些看法。认为节点破坏与加劲板、补强板腹板附加焊缝等的变动,并没有什么直接关系,也并不是仅由设计或施工不良所能说明的,而是应从节点本身存在根本性缺陷方面去找原因。
首先,从框架受力的角度出发,框架在侧向荷载和竖向荷载作用下,在节点处弯矩出现极值。即使节点与梁等强,也是节点先进入塑性。
其次,在常用的工字形截面梁中,当处在弹性阶段时,通常翼缘承受全截面抗弯承载力的80%~85%,腹板承受全截面抗弯承载力的15%~20%,这对于通常翼缘采用焊接,腹板采用摩擦型高强螺栓连接的梁柱节点来说,翼缘对接焊缝所能承受的弯矩也只能与翼缘等强。如果腹板连接不考虑这15%~20%的弯矩,则其连接的抗弯承载力就只有框架横梁抗弯承载力的80%~85%。如果再加上因高空施焊条件较差,焊缝存在某些缺陷以及焊接的残余应力等不利因素的影响,则其连接的抗弯承载力很可能只有框架横梁抗弯承载力的70%到75%。
这样在较大地震作用下,就必然使框架梁还没有进入塑性之前,节点先发生脆性破坏。这正是造成在美国北岭大地震中大量钢框架结构房屋梁端焊缝开裂的主要原因。在阪神地震中,凡是梁端与柱连接采用带悬臂梁段的全焊接连接的多高层钢结构房屋,虽然在连接处也发生了焊缝的开裂现象,但却在紧挨焊接处的框架梁上出现了明显的塑性变形。这也正是由于梁端翼缘和腹板全都是焊接,其连接的抗弯能力基本上等于或略低于梁的全截面抗弯能力的结果。
节点发生脆性破坏有以下几方面因素,被认为是决定和影响节点性能而导致了脆性破坏。
3.1 焊缝金属冲击韧性低
美国北岭地震前,焊缝多采用70-4或70-7自屏蔽药芯焊条施焊,这种焊条提供的最小抗拉强度为480,对冲击韧性则无规定,试验室试件和从实际破坏的结构中取出的连接试件在室温下的试验表明,其冲击韧性往往只有10~15,这样低的冲击韧性使得连接很易产生脆性破坏,成为引发节点破坏的重要因素。在北岭地震后不久所作的大型验证性试验,对焊缝进行十分仔细的操作,做到了确保焊接质量,排除了焊接操作产生的影响,焊缝采用70-4型低韧性焊条,尽管焊接操作的质量很高,连接还是出现了早期破坏,从而证明了焊接缝金属冲击韧性低,是焊接破坏的因素之一。
3.2 焊缝存在的缺陷
对破坏的连接所作调查表明,焊接质量往往很差,很多缺陷可以看出明显违背了规范规定的焊接质量要求,不但焊接操作有问题,焊缝检查也有问题。很多缺陷说明,裂缝萌生在下翼缘焊缝中腹板的焊条通过孔附近,该处的下翼缘焊缝是中断的,使缺陷更为明显。对该部位进行超声波检查也比较困难,因为梁腹板妨碍探头的设置。因此,主要的连接焊缝中由于施焊困难和探伤困难出现了质量极差的部位。上翼缘焊缝的施焊和探伤不存在梁腹板妨碍的问题,因此可以认为是上翼缘焊缝破坏较少的原因之一。
3.3 坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝
实际工程中,为了确保焊接质量,常在梁翼缘坡口焊时加衬板。往往焊接后将焊接衬板留在原处,这种做法已经表明,对连接的破坏具有重要影响。在加州大学进行的试验表明,衬板与柱翼缘之间形成一条未熔化的垂直界面,相当于一条人工缝,在梁翼缘的拉力作用下,在人工缝处产生应力集中,会使该裂缝扩大,引起脆性破坏。其它人员的研究也得出相同结果。梁柱节点破坏发生在梁底翼缘处显著多于梁顶翼缘。
1995年加州大学等所作的试验,再现了节点的脆性破坏,破裂的速度很高,事前并无延性表现,因此破坏是灾难性的。研究指出,受拉时切口部位应力最大,破坏是三轴应力引起的,表现为脆性破坏,外观无屈服。他们还通过有限元模拟计算,得出最大应力集中系数出现在梁翼缘焊接衬板连接处中部,破坏时裂缝将从应力集中系数最大的地方开始,,这一结论已为试验所证实。研究表明:大多数节点破坏都起源于下部衬板处。
3.4 梁翼缘坡口焊缝出现的超应力
北岭地震后对震前节点进行的分析表明,当梁发展到塑性弯矩时,梁下翼缘坡口焊缝处会出现超高应力。超应力的出现因素有:当螺栓连接的腹板不足以参加弯矩传递时,柱翼缘受弯导致梁翼缘中段存在着较大的集中应力;在供焊条通过的焊接工艺孔处,存在着附加集中应力;据观察,有一大部分剪力实际是由翼缘焊缝传递,而不是象通常设计假设的那样由腹板的连接传递。梁翼缘坡口焊缝的应力很高,很可能对节点破坏起了不利影响。采用8节点块体单元有限元模拟分析发现,节点应力分布的最高应力点,是在梁的翼缘焊缝处和节点板域,节点板域的屈服从中心开始,然后向四周扩散。
北岭地震以前进行的大量试验表明,当焊缝不出现裂纹时,节点受力情况也常常不能满足坡口焊缝近处梁翼缘母材不出现超应力的要求。日本利用震前带有工艺孔的节点,在试验荷载下由应变仪测得的工艺孔端点翼缘内外的应变分布,应变集中倾向出现在翼缘外侧端部,内侧则在工艺孔端部,最大应变发生在工艺孔端点位置上。应变集中的原因,不仅在于工艺孔造成的不连续性,还在于工艺孔部分梁腹板负担的一部分剪力由翼缘去承担了,使翼缘和柱隔板上产生了二阶弯曲应力。这些试验与分析均指出,今后对节点性能的改进,不仅应改善焊缝,而且还应降低梁翼缘坡口焊缝处的应力水平。
3.5 其它因素
有很多其它因素也被认为对节点破坏产生潜在影响,包括:梁的屈服应力比规定的最小值高出很多;柱翼缘板在厚度方向的抗拉强度和延性不确定;柱节点域过大的剪切屈服和变形产生不利影响;组合楼板产生负面影响。
4 钢框架梁柱刚接节点做法
4.1 全焊连接、全栓连接、栓焊连接的比较(见表1)
国内大多数工程都习惯采用短梁拼接(见图1),即框架梁采用悬臂梁段与柱刚接,悬臂段梁与柱之间采用全焊连接,并在工厂内完成,梁与柱悬臂梁段的连接采用现场栓焊连接,在保证抗震性能的同时,便于现场施工。美国北岭地震和日本阪神地震经验表明,梁与柱全焊连接的受弯承载力和塑性变形能力均优于栓焊连接,采用破口全熔透焊缝将梁腹板直接焊在柱翼缘上,或通过较厚连接板焊接,使腹板参与抗弯,从而减少梁翼缘焊缝的应力。故在高烈度地震地区的钢框架,应优先考虑全焊连接。
梁、柱刚性连接采用等强连接的形式,并考虑钢梁腹板承受一定的弯矩。高强螺栓考虑温度折减及长度折减。
4.2 短梁拼接的细部做法
1)为避免由于焊缝金属冲击韧性低而发生脆性破坏,导致节点失效,《建筑抗震设计规范》中规定抗震等级为一级、二级时,应检验焊缝V形切口的冲击韧性,其夏比冲击韧性在-20℃时不低于27J。
2)悬臂梁段与柱采用全焊连接,上下翼缘的焊接孔的形式应相同。梁的现场拼接可采用翼缘焊接腹板螺栓连接或全部螺栓连接。
3)柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋(隔板),加劲肋(隔板)厚度不应小于梁翼缘厚度,强度与梁翼缘相同,箱型柱在与梁翼缘对应位置设置的隔板,采用全熔透对接焊缝与壁板连接,工字形柱的横向加劲肋与柱翼缘,采用全熔透对接焊缝连接,与腹板可采用角焊缝连接。
4)梁翼缘与柱的连接焊缝应采用全熔透焊缝,并设置较大间隙(≥6mm)及焊接衬板,并在梁翼缘坡口的两端设置引弧板和引出板。由于焊接时引弧和灭弧处通常均有缺陷,焊接完毕,用气刨切除引弧板和引出板后打磨,消除潜在裂缝。
5)梁下翼缘焊缝衬板和引弧板底面与柱翼缘相连接处的焊缝,易引发应力集中等缺口效应,此人工焊缝在梁翼缘拉力作用下会向内部扩张,引发脆性破坏。因此,对抗震设防框架,下翼缘焊缝衬板的底面与柱翼缘相连处,应沿衬板全长用角焊缝补焊封闭,因仰焊施工不便,焊脚尺寸可取6mm。
6)梁上翼缘由于有楼板加强,施焊条件较好,缺口效应并不严重,与柱相连处的震害较少,故上翼缘焊缝衬板的底面可不进行补焊。
7)为设置焊接衬板和方便施焊,应在梁腹板端头上角作扇形切口,扇形切口与梁翼缘交接处,应做成半径10mm~15mm的圆弧,圆弧起点与衬板外侧保持10mm~15mm的间隔,以减小焊接热影响区的叠加效应。腹板端部下角扇形缺口应具有较大高度,确保梁下翼缘焊缝施焊时焊条能顺利通过,实现不间断施焊。
5 结语
根据震后美、日两国大量的调查和研究,了解了钢框架结构的梁柱连接节点的震害及生产的原因,对钢框架节点设计有深远的影响。
1)钢框架结构焊接节点的破坏主要发生在梁柱焊接接头,且多位脆性破坏。
2)传统梁柱连接设计时,采用弯矩由翼缘连接承受和剪力腹板连接承受,这样在较大地震作用下,必然使框架梁还没有进入塑性之前,节点先发生脆性破坏;抗震设计时,梁、柱刚性连接采用等强连接的形式,并考虑钢梁腹板承受一定的弯矩。高强螺栓考虑温度折减及长度折减。
3)梁与柱采用全焊接连接,在地震作用下,其震害率和破坏程度均远低于梁柱栓焊连接的框架节点,梁与柱连接焊缝虽然也出现裂缝,但紧挨焊缝的梁截面却产生了显著的塑性变形,表明梁与柱全焊连接的抗弯能力基本上等于或略低于梁自身全截面抗弯能力。
浅谈高层框架结构梁柱节点施工 第10篇
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, 如框架的梁柱交汇点、剪力墙结构的暗梁与柱的交汇点等。节点承受由梁端和柱端传递来的轴力、弯矩和剪力, 受它们共同作用且受力状态复杂。因此节点要求具有足够的强度, 以抵抗相邻构件承受的各种荷载.保证整个结构体系坚固和安全可靠。然而在实际工程中, 我们发现冈节点细部构造设计不细致, 施T不精心.容易给工程质量留下隐患。特别是框架结构节点在施工中发现的若干问题进行剖析
2 钢筋制作方面的问题
节点配筋构造主要包括节点区箍筋的设置及梁筋在节点区的锚固。箍筋对核心区混凝土具有约束作用, 对提高节点的抗剪强度起着重要作用箍筋间距越小, 对混凝土的约束作用就越大, 节点受剪承载力也越高, 尤其是地震区.节点区的箍筋必须加密, 有些设计人员通常只对柱端、梁端的箍筋加密, 而未对节点区作明确的标明。节点区有纵梁、横梁、柱的纵向钢筋三向交叉, 且钢筋密集, 配置箍筋存施工上有一定的难度。常用的施工方法是在支完梁板的模板后放入梁的钢筋骨架.再放节点箍筋。由于钢筋的安装绑扎难度较大.加上怕麻烦的心理, 因此经常出现不放或少放箍筋.或箍筋绑扎不牢等问题, 直接影响到混凝土结构的抗裂性能。因此, 节点区的箍筋可以考虑先按设计要求制成钢筋笼, 套入柱的纵向钢筋, 并绑扎或焊接牢固, 再放梁的钢筋, 以确保构件的抗裂性能:特别要注意做好对工人的技术质量交底, 严格按施工要求和规范进行安装绑扎。
在边柱节点上, 为了保证钢筋的锚固长度.梁钢筋须弯折插入节点区域, 设计人员往往只较重视其最小锚固长度在图纸上作出明确的规定, 而忽视了最小水平锚固长度及垂直锚固长度.因实际工程中水平锚固常能满足要求。如某9层楼, 在设计说明中规定最小锚固长度la=35d, 柱截面bh=80mmx6Omm, d=25mm, 则最小锚固值la=3525=875n111, 其水平段K度为lh=775mm>O.45la这样就容易使垂直钢筋踢破保护层而破坏, 因此对边柱点梁钢筋锚固段制作时, 应考虑同时满足最小锚固长度、最小水平锚固长度及垂直锚固长度的要求节点区也常出现多根梁交汇, 梁钢筋穿人节点区, 出现多层钢筋叠层, 如某楼在一节点区出现3根不同方向的大跨度梁支于同l根柱上.梁底排钢筋均为F25, 梁底保护层厚度为25mm, 由于3根梁底标高相同.因此就出现另外2根梁保护层分别为50 mm、75mm, 如此厚的素凝土层很容易产生裂缝, 同时梁的有效高度臧小会降低其承载力冈此, 设计人员应该审视节点细部构造的详图设汁, 明确节点处的钢筋布置, 避免留下工程质量隐患。
3 节点箍筋加密的问题
《规范》明确规定:框架节点核心区内箍筋量, 不应小于柱端加密区的实际配箍量。这可以提高柱子的承载力, 避免主筋受剪切弯曲破坏。可是有些设计、施工人员对加密节点钢箍的必要性认识不足, 设计人员未考虑节点内力分析, 甚至忽视了按最小体积配箍率做构造配筋, 在节点核心区也无明确标注。对于施工人员而言, 节点区纵横交叉的钢筋本来就很密集, 按正常绑扎钢筋已感困难, 要求加密难度更大, 在施工图无明确标注的情况下, 也就很少能满足规范要求, 致使少放、漏放钢箍的情况时有发生。下面介绍一种节点处箍筋加密区的施工技巧:
3.1 支设梁的底模。
3.2 摆放梁底筋、梁中箍筋。
3.3 安放预制的梁柱节点加密区的箍筋笼, 并与柱筋进行绑扎。箍筋笼必须按照梁的不同高度, 通过计算进行制作。
4 混凝土施工方面出现的问题
为满足结构承载的要求, 节约工程造价.通常存设计中对上、下柱或柱与梁扳的混凝土选择不同强度等级, 然而未对结构的点区域的混凝土强度作出明确说明。柱的混凝土施工通常在梁底标高以下20～30mm处留设施工缝, 点区域与梁板同时施工, 而施工人员往往贪图方便而使用同样强度等级的混凝土施工, 降低节点的强度, 节点受力破坏形态主要为剪切破坏, 节点区域的剪力南混凝土及箍筋菜同承担, 因此应该保证节点域的混凝土具有足够的强度, 按施工规范要求, 当梁柱的混凝土强度等级不同时, 节点处应按强柱弱梁的原则, 节点区域的混凝土强度等级应与柱相同采用强度较高的混凝土, 而在梁柱交汇处侧面设垂直施工缝是不符合规范要求的:混凝土浇筑时, 应按图在梁柱接头周边用钢网或小板定位, 并先浇筑梁柱接头的混凝土, 随后浇筑梁板混凝土, 这样既不便于施工, 其质量也得不到保证有些施工人员为了方便而将梁与柱使用强度等级相同的混凝土, 这样既提高了工程造价, 又造成浪费。因此, 存结构设计时应作综合考虑, 根据实际情况将柱与梁板选择相同的混凝土强度等级, 以方便施工。另外, 浇筑节点区域混凝土前未及时对施工缝按规范要求进行处理在浇筑柱的混凝土时.由丁振捣、石子自重等因素, 柱头施工缝区域一般浮浆较多.表向混凝土层较软弱, 应在安装接点模板之前及支时清除松动的石子及软弱的混凝土层。模扳安装完成后, 要清理杂物、泥砂、小屑等, 防止浇筑混凝土时出现水平裂缝或松散夹层在浇筑混凝土前, 还要先浇一层水泥浆, 以保证新旧混凝土良好地结合成一体:由于节点受力状态复杂, 且钢筋密集, 存混凝土浇注时下料、振捣均较困难, 容易出现蜂窝等情况.降低了混凝土强度, 因此在混凝土施工中要严格控制骨料的颗粒大小, 并选择合适的坍落度, 精心施工以保证工程质量, 模板制作安装方面的问题存框架结构节点的施工中, 由于处在梁、柱、扳的中心或梁、柱钢筋的交叉点, 密度大且受力复杂。
因此当与柱相互交汇的横梁与纵梁设计高度不一致时, 就容易出现误差。在模板制作安装方面难度较大, 对小工的要求一定要非常严格, 模板的尺寸也一定要非常准确, 并认真检查校对图纸, 模板要钉牢, 撑拉受力要均匀, 特别是柱头模板要密实, 四周不能出现空洞, 发现问题时要及时处理或加固否则就容易出现漏浆而形成蜂窝麻面, 或者造成爆模, 既影响混凝土的质量, 也影响梁柱的外观, 因此, 在施工中要做好对施工人员的技术交底, 并精心施工。
参考文献
框架梁柱节点的加固 第11篇
为了满足柱轴压比的要求,同时又要控制柱截面不过大,柱子采用较高强度等级的混凝土是一种必然。而对于以受弯为主的楼层梁板,过高的混凝土强度等级却是不需要且不适宜的,前者指对其抗弯承载力的贡献不明显,后者则指对构件承受非荷载应力(混凝土收缩应力、温度应力等)不利。正因如此,5高规6第6.1.9条才有/现浇框架梁的混凝土强度等级不宜高于C400的规定,但实际工程设计中楼盖合适的混凝土强度等级应为C25~C35。由此可见,高层建筑混凝土结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在,而且随着建筑物高度的增大,两者的设计强度差距会越大,当然该区段主要存在于高層建筑的下部。考虑到梁柱节点区需要处理的都在高层建筑的下部,该区段的柱主筋配率一般接近或略大于1%,因此根据以上规律可将节点区的施工措施归纳如下:
当梁板与柱的混凝土强度等级仅相差5MPa时,节点区完全可以与楼盖一起浇注。
当梁板比柱的混凝土强度等级分别低于10MPa和15MPa时,节点区需增设竖向短筋,其数量分别为柱主筋配筋量的50%和100%。
当梁板比柱的混凝土强度等级低20MPa及以上时,再靠增设节点区竖向短筋来提高其抗压强度已不可行,其原因一是无法布筋,二是短筋数量太大。此时节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇注,虽然有一定的施工难度且需有较严密的施工组织措施,但所占的分量不很大,仍可以接受。
偏心受压计算公式中没有体现节点区各方向水平梁对其提高强度的影响,事实上该影响是存在且有效的,尤其中柱节点通常有两向梁对其约束产生的效果较为显著。正如抗剪验算中考虑/正交梁的约束影响系数0一样,同等条件下中柱的抗剪承载力是边、角柱的1.3倍左右。上述施工措施虽未将中柱、边柱、角柱加以区分,但事实上应有所不同。笔者认为,上述施工措施可以针对边柱和角柱节点区而言,如系中柱节点区,则可将各条措施中梁柱混凝土强度等级的差异各提高5MPa。该结论的依据虽是定性而不是定量的,但从充分发掘中柱节点的抗压潜力,并考虑现场施工方便性的角度而言,它是可行且科学的。
1混凝土强度等级不同的处理
1.1与基础的相接
1．1．1柱与独立基础或底板不同强度混凝土的交接面,一般设在基础或底板的上表面,与混凝土施工缝相重合,以方便施工。若为独立基础,亦可设在梯形截面的变截面处。
1．1．2柱与独立基础或底板不同强度等级混凝土的交接面,也可设在柱外距离柱为柱宽的截面处,深度至底板或基础底部。
1.2柱与梁相接
柱与梁相接的节点核心区受力非常复杂,且施工缝常留置在该区的上部及下部,若不同强度等级的混凝土在此处理不好,可能留下隐患。
1．2．1柱与梁不同强度等级的混凝土交接面设在距离柱为梁高的梁上。在与梁下皮等高的柱的施工缝上继续浇筑混凝土时,浇筑与柱等强度的混凝土至板下平面,混凝土也随同浇至柱相邻梁内距离与梁高相等的梁内,梁内混凝土也浇至板底平面,此时混凝土浇筑不能停止(此处不能形成施工缝),而应在柱截面内继续浇筑与柱混凝土强度等级相同的混凝土至板的上表面,此处作为柱混凝土浇筑的施工缝。为此,当节点核心区混凝土浇筑至板下平面时,在柱的截面位置上要支设高度等于板厚的柱模板。
此种做法施工过程繁琐,施工时除要注意不同强度等级混凝土的浇筑在交接面处的更换外,还要及时支涉高度等于板厚的柱模,但能保证柱节点核心区的混凝土强度等级与柱相同。
1．2．2柱与梁不同强度等级的混凝土交接面与上述相同,也设在距离柱为梁高的板下梁上,而待柱及梁端混凝土浇至板下表面时,更换柱的混凝土为梁板混凝土,接续要在前混凝土凝结前完成,与其他梁板混凝土同时连续浇至板混凝土的上皮,此表面为柱的施工缝。
上述方法的缺点是,在柱节点核心区内高度等于板厚的高度内,混凝土的强度等级低于柱的混凝土,其强度等级与梁板相同,为此可在混凝土中增加纵向钢筋或型钢解决。
1．2．3当柱比梁的混凝土强度等级高出不超过一个等级时,柱节点核心区的混凝土可随梁板一同浇筑。当柱混凝土强度等级超过梁板混凝土强度等级不大于二级,且柱四边皆有现浇梁时,柱节点核心区的混凝土也可随梁板一同浇筑。为解决节点竖向承载能力不足及地震时抗剪能力不足的问题,在节点处增加纵向钢筋、设置型钢及增加箍筋予以补强。
1．2．4因结构受力要求现浇钢筋混凝土框架结构基础、梁、板及柱的混凝土采用不同的强度等级,从结构构件的受力状态和其重要性考虑,无疑是合理和正确的,但却增加了施工过程及施工难度。若交接面处两种不同强度等级的混凝土结合不好,特别是节点核心区低强度的混凝土代替高强度的混凝土,不但违背了节点核心区混凝土强度相同的要求,而且给工程带来隐患和缺陷,因此若框架结构中相邻结构的混凝土强度等级相差1-2个等级,宜设计为强度等级相等。柱与底板或基础的不同混凝土强度等级的交接面宜与混凝土施工缝重合,设在基础或底的顶面,这样不但方便施工还减少了施工过程。梁与柱的混凝土强度等级差别随其结构层数的增加而增加,有时相关很大,这种情况不但经常遇到,有时相关很大,这种情况不但经常遇到,且由于受力复杂而显得非常重要。所以一定要选择可靠方法施工,要优先选择节点核心区混凝土强度等级与柱相同的方案,梁内不同强度等级的混凝土交接面要留与梁轴线垂直的直槎,不要做成斜槎或阶梯槎。梁板的混凝土尽可能采用相同的强度等级,一般设计的混凝土强度等级相关并不大,通常相差1-2级;整浇梁板结构的钢筋混凝土梁是按T形截面内的混凝土按强度等级高的混凝土浇筑,剩下的低强度混凝土量也就不多了,为方便施工,梁板混凝土宜采用与梁相同强度等级的混凝土。如果梁和板的混凝
土等级相差较大,不同混凝土强度等级的混凝土交接面可留在弯起钢筋等于板厚的竖直截面上。
2混凝土施工缝
结构的混凝土施工缝一般应遵守位于剪力较小且便于施工的部位,其中柱宜留置在基础顶面、梁的下面及板的上表面,有主次梁的楼板宜顺次梁方向浇筑,施工缝留在次梁跨度的蹭1/3范围内。框架结构顶层及中间层端节点的柱顶的施工缝,由于梁内纵向钢筋伸入柱中部分预先插入柱内,这样做会给施工造成困难,因此在抗震设防地区一般不将施工缝留置在梁下面。
有操作规程和教课书中指出,地震设防区,在框架顶层端节点处,应使梁顶面钢筋伸至边柱外侧后向下弯伸过梁底,每次切断2~4根,相距laE。抗震设计时,梁顶面钢筋伸至柱边外侧后向下伸入梁底laE;非抗震设计时,梁顶面钢筋伸入梁底1.2la。由此可见,若将柱的施工缝留置在梁下面,就要求梁内纵向钢筋预先插入柱中,为此在柱模板和钢筋工程完成的同时,梁的模板及钢筋工程也要完成,否则会造成梁顶插入柱中的钢筋固定困难,给施工带来不便。柱的施工缝宜留在梁的下面,这一规定给予将施工缝留在梁的下面以一定的灵活性,若采取适当的技术措施予以加强,施工缝改置他处则能给施工带来方便,为此加强施工缝截面的清洗、凿毛、抹砂浆、浇筑、振捣及养护显得非常重要。
由此可见,将施工缝留置在梁纵向钢筋伸向梁底后的端点下面,是完全可行的。框架中间层端节点,梁上部纵向钢筋弯折后垂直锚固长度不应小于15d。以纵向钢筋直径常用的直径25mm钢筋为例,垂直段的锚固长度为15@25=375(mm),加上钢筋上面保护层厚度,从梁上皮到垂直段钢筋末端的距离则为400mm,因此梁高为500mm能满足施工缝设在梁下面而不用预先将梁顶纵向钢筋插入柱内,即可满足施工缝设在梁下面的要求。若不能满足,则可同顶层端节点一样,将施工建设在弯折后的垂直钢筋的下面。
3不同强度等级混凝土交接面的施工
不同强度等级的混凝土在交接面接续应连续施工,当必须间歇时,其间歇时间宜缩短,并应在前种混凝土凝结前,将后续混凝土浇筑完毕,不能将作为施工缝处理。
4节点核心区的钢筋
框架梁柱节点的加固 第12篇
高层建筑的迅速发展, 使得高层建筑在施工技术方面也有了相应的提升, 高层建筑在施工方面, 对技术的要求是越来越高, 对质量的标准也发生了改变。框架结构的梁柱节点在高层建筑中是普遍存在的施工程序, 框架结构的梁柱节点可以说占据了整个的施工工序, 是施工中比较重要的结构。框架结构梁柱节点一般存在于框架梁柱的交汇处, 墙、暗梁与柱的交汇处, 同时承受了三方面带来的受力, 而且这个受力点比较复杂。因此, 对于节点的要求也比较高, 要能够有足够的强度来承受相邻的构件带来的各种力量, 在整个工程中, 节点是整个体系的枢纽, 处于各个接点处, 所以节点的施工设置非常重要, 它的质量的保证是整个建筑坚固和安全系数的保障。但是在现实的施工过程中, 我们会发现, 很多的节点设计施工达不到标准的要求, 在一过程中, 有的施工者不能按要求去进行, 在细节部分出现了疏忽大意, 这样做的后果将会为整个的工程留下隐患。以下将针对框架结构节点在施工中容易出现的问题进行分析探讨。
2 钢筋制作方面的问题
节点处的配筋, 主要是箍筋的设置和梁筋在节点处的锚固。箍筋的作用非常重要, 对混凝土具有约束的作用, 对节点的抗剪作用表现在, 箍筋的间距越小, 所起到的约束作用就越大, 那么所承载的力量也就越高, 尤其是在容易发生地震的地区, 对于节点区的箍筋要比正常建筑的密度大, 这样才能保证安全。但是大多数的设计人员, 只对柱端和梁端的箍筋重视, 对于节点却应付了事, 没有进行加密处理。节点的钢筋非常密集, 因为在节点上存在横梁、纵梁、柱三个方向的交叉钢筋, 处理难度比较大, 所以在箍筋时会有很大的难度存在。现在比较常用的施工方式是, 先进行梁板的模板放置, 然后再放入梁的钢筋骨架, 最后对节点进行箍筋。但是这样的施工方法容易出现的问题是, 由于节点处的钢筋结构比较复杂, 施工人员容易出现怕麻烦的心理而对节点的箍筋绑扎的不够结实, 或者会出现不放或者根本就不放箍筋的现象发生, 这样导致的后果就是对混凝土的抗裂性能有很大的影响。由此可以改善的施工措施是, 将节点的箍筋按照事先设计好的要求制作成钢筋笼, 先套入柱的纵向钢筋, 但是必须绑扎结实, 焊接牢固, 然后再放入梁的钢筋, 以此来加强构件的抗裂性能。除此之外, 对施工人员还应该严格要求, 必须按照施工设计图纸, 绑扎和箍筋的步骤一定不能马虎, 在质量上要有所保证。
在边柱节点上, 为了保证钢筋的锚固长度.梁钢筋须弯折插入节点区域, 设计人员往往只较重视其最小锚固长度在图纸上作出明确的规定, 而忽视了最小水平锚固长度及垂直锚固长度.因实际工程中水平锚固常能满足要求。如某9层教学楼, 在设计说明中规定最小锚固长度la=35d, 柱截面bh=80mmx60mm, d=25mm, 则最小锚固值la=3525=875n111, 其水平段K度为lh=775mm>0.45la这样就容易使垂直钢筋踢破保护层而破坏, 因此对边柱点梁钢筋锚固段制作时, 应考虑同时满足最小锚固长度、最小水平锚固长度及垂直锚固长度的要求。
3 节点箍筋加密的问题
《规范》明确规定:对于框架节点的核心区域, 箍筋量要比柱端的实际配箍量要大, 这样才可以对柱子的承载力有所提高, 以此来减少对主筋的受力, 不至于使主筋受到强大的承载力而发生弯曲破坏。但是现在有很多的设计施工人员对箍筋问题不够重视, 没有明确的认识到箍筋对于节点的重要性, 从而对节点的核心区域没有做出明确的标识。那么在施工过程中, 施工人员有其自身的限制, 在设计图纸的时候就没有对节点区做出明确的标识, 加之节点处的钢筋结构比较复杂, 要求的技术难度也比较高, 在正常的情况下, 进行箍筋绑扎已经很困难了, 在这种特殊的情况下, 就更会发生施工技术跟不上, 对于应该加大箍筋量的区域没有达到标准的数量, 甚至有时会发生, 由于施工人员自身的觉悟问题, 对节点处不进行箍筋或者少放漏放的情况, 由此引发的危害将是非常大的。
3.1 支设梁的底模。
3.2 摆放梁底筋、梁中箍筋。
3.3 安放预制的梁柱节点加密区的箍筋笼, 并与柱筋进行绑扎。箍筋笼必须按照梁的不同高度, 通过计算进行制作。
4 混凝土施工方面出现的问题
有些建筑单位在对结构的承载力方面, 为了既能达到要求, 而且还能对工程的造价有所节约, 通常采用的施工方式是, 在设计的时候, 对上下梁和柱的混凝土利用方面采用强度等级不同的混凝土, 但是对点区域的混凝土强度并没有明确的标识。在对柱的施工方面, 往往是在梁下20~30mm的地方设置施工缝, 点区域和梁板可以同时进行施工。但是在施工的过程中, 由于施工人员自身素质所限, 没有大局观念, 考虑不到施工后的后果, 贪图一时的轻松, 不按照设计图纸进行施工, 采用同等强度的混凝土进行施工, 这样做的后果是在节点的强度上有所降低。节点受力破坏形态主要为剪切破坏, 节点区域的剪力南混凝土及箍筋菜同承担, 因此应该保证节点域的混凝土具有足够的强度, 按施工规范要求, 当梁柱的混凝土强度等级不同时, 节点处应按强柱弱梁的原则, 节点区域的混凝土强度等级应与柱相同采用强度较高的混凝土, 而在梁柱交汇处侧面设垂直施工缝是不符合规范要求的。
另外, 在对节点区域进行混凝土浇筑之前, 应该严格按照施工缝的规范要求对其进行处理。在施工的过程中, 由于受到外力的作用, 比如说振捣, 或者石子的自身脱落等, 而且柱头的施工缝区域, 一般情况下会有比较多的浮浆, 表面的混凝土层又是非常的软弱, 所以应该在安装节点模版之间, 对施工缝中的杂物进行处理, 否则的话, 在浇筑混凝土的时候, 容易出现裂缝。另外在对施工缝进行浇筑之前还应该浇一层水泥浆, 这样做, 可以使新旧混凝土有效的结合成一体。
因此当与柱相互交汇的横梁与纵梁设计高度不一致时, 就容易出现误差。在模板制作安装方面难度较大.对小工的要求一定要非常严格, 模板的尺寸也一定要非常准确, 并认真检查校对图纸, 模板要钉牢, 撑拉受力要均匀, 特别是柱头模板要密实, 四周不能出现空洞, 发现问题时要及时处理或加固否则就容易出现漏浆而形成蜂窝麻面, 或者造成爆模, 既影响混凝土的质量, 也影响梁柱的外观, 因此, 在施工中要做好对施工人员的技术交底, 并精心施工。
摘要：在框架结构中, 节点作为联系整个结构体系的枢纽, 既是承受梁、柱、板等各种荷载的受力点, 也是模板、钢筋、混凝土工程等多种交汇施工的重要部位, 在实际施工中存在着各种隐患。本文剖析节点施工中的问题, 并提出相应的处理方法。
关键词：框架结构,荷载受力点,施工隐患
参考文献
