（北京龙安华诚建筑设计有限公司天津分公司 300070；
中建一局集团第一建筑有限公司 746400；
中国黄金集团阳山金矿有限公司 200051）
【摘要】框架节点是框架结构的关键部位。框架节点区的受力状况比较复杂，研究人员通过对震害的调查和研究，得出在地震作用下，当框架节点承受较大水平剪力作用时，极可能会产生剪切脆性破坏而使框架失去承载能力。另外，框架节点是框架梁、柱纵筋的锚固区，由于荷载的长期作用，混凝土与钢筋的粘结力会降低，会出现钢筋的锚固破坏，使得节点的强度、刚度和耗能能力降低。本文对钢筋混凝土框架节点的受力情况进行分析，探讨了节点破坏机理和失效方式，并以此为基础对框架节点抗震设计进行研究，以期为提高钢筋混凝土框架节点的抗震性能提供参考。
【关键词】钢筋混凝土；框架；节点；抗震设计；探讨
节点在钢筋混凝土框架中起着十分重要的作用，尤其在地震的作用下，节点一旦损坏会给整个框架的安全带来较大威胁，因此，加强框架节点抗震方面的研究具有重要的现实意义。
一、节点受力分析
1.节点受力情况
框架节点是柱、梁交接的主要部分，同时受柱子、弯矩传递来的剪力、轴向力的共同作用，受力情况比较复杂。当地震引起的水平作用小而竖向荷载比较大时，左、右梁端截面中的内力就会使节点核心区受到较小的剪力，此时对节点较为有利。而当地震的水平作用较大，左、右梁端受正、负弯矩作用时节点核心区受到的剪力较大，此时不利于节点，因此，设计节点抗震性能时多针对后者不利于节点的情况。节点核心区受到的水平剪力计算公式为：V=C1+C2+T-V1，其中V1表示上柱剪力，T表示右侧梁端上部所受到的钢筋拉力，C1表示左侧梁端受压区钢筋压力，C2表示混凝土传入节点的压力。
2.节点受力机理分析
尽管节点受力情况比较复杂，但是受力机理总共可分为三种类型：其一，斜压杆机理。该种类型主要考虑混凝土对节点起到的承载力作用，在节点核心区箍筋很少或无箍筋的情况下较为适用；其二，剪摩擦力机理。该种类型适合核心区混凝土受水平箍筋屈服以及受剪力破坏，而梁筋未发生屈服且未出现粘结破坏情境；其三，桁架机理。该种类型适合核心区同时存在垂直钢筋和水平箍筋，并且柱子和垂直钢筋的轴向力承担垂直拉力水平箍筋承担水平拉力，以及处于斜裂缝间的混凝土承受斜压力的情况。
二、节点破坏阶段和失效类型
造成节点破坏的原因很多，如设计配箍量不足、混凝土保护层厚度过小、钢筋锚固不够、施工时混凝土强度及振捣不足等。节点的破坏形式一般有以下几种情况：（1）核心区混凝土受剪压破坏，产生斜向对角裂缝或交叉裂缝；（2）框架梁受压区混凝土压碎，受拉钢筋屈服，梁内出现塑性铰，发生受弯破坏；（3）柱端压弯破坏，主要表现为柱端混凝土受压破坏，柱筋屈曲，柱端形成塑性铰；（4）钢筋锚固不足，混凝土与钢筋豁结不足，钢筋滑移。
1.节点破坏环节
受到地震作用节点会出现不同程度的破坏，研究分析节点破坏分为初裂、通裂、极限和破损三个环节，其中核心区出现第一条裂缝时为初裂。此时水平箍筋应力比较小，节点处于弹性工作阶段，节点剪力主要又混凝土承担；在初裂的基础上继续加载，核心区裂缝逐渐增多，并出现穿越核心区对角线的主斜裂缝，该种现象为节点通裂。该种情况下节点内的水平箍筋增加比较迅速，而且位于中部的箍筋多数已经屈服，此时的节点处在弹塑性阶段，刚度下降较为明显；如继续加载，节点核心区的裂缝会逐渐变宽，挠度增大越来越明显，剪切变形增加迅速。此时混凝土保护层会起翘并开始脱落，此时节点水平箍筋几乎完全屈服；当核心区的混凝土剥落程度加剧，变形增加迅速，节点面临着破损。
2.节点失效类型
依据核心区承受剪力以及柱、梁端正截面承载力强弱，可将节点失效类型分为三类：第一类发生在梁端钢筋受拉钢筋尚未屈服前，节点因剪切而失效；第二类，发生在梁、端受拉钢筋屈服至正截面承载力尚未丧失前，节点发生剪切破坏或剪切失效；第三类节点失效表现为梁端受拉钢筋屈服，节点交替变形逐渐变大，柱、梁端塑性铰转动充分，正截面承载力丧失。
第一种类型框架不能满足抗震承载力要求，且节点核心区具有较差的延性，设计时应力求避免该种情况；第二类中当框架间变形满足一定的要求后核心区才出现剪切破坏，并且在此之前节点核心区变形、柱梁筋粘结滑移未给框架层间耗能性能和刚度造成较大不利影响，即可满足抗震设计要求；第三类中梁端塑性区耗能和延性性能发挥较为充分，不过需要适当增加核心区的配箍率。
三、框架节点抗震设计
钢筋混凝土框架节点抗震设计时应注重把握“强剪弱弯”、“强柱弱梁”、“强节点弱构件”原则，以保证梁受到地震作用时能够充足的转动耗散地震能量，提高整个框架的安全性。
1.强剪弱弯
“强剪弱弯”是对梁柱抗震性能的进一步说明，它要求梁、柱的受剪承载力大于其受弯承载力，保证与框架节点相连接的构件在地震作用下达到延性水平，防止出现节点的剪切和构件的脆性破坏，尽量使结构在遭受强烈地震作用时出现延性破坏形式，使结构具有良好的变形能力和耗能能力。
框架受地震作用后应避免塑性铰区剪切破坏，严格按照“强剪弱弯”的原则进行设计并注意以下两点：首先，设计框架梁的剪力设计值时，将抗震作用考虑在内的弯矩设计值和不同的增大系数相乘，并平衡掉剪力值；其次，针对一级框架结构和9度设防的框架，应充分考虑梁中纵筋可能出现超配的情况，并根据实际配备的钢筋计算对应的弯矩设计值。
2.强柱弱梁
地震作用下结构的一个显著特点是，结构强度无强度储备，即梁端部的受弯承载力与其在地震作用下的实际弯矩相等，柱端部的实际弯矩作用与其在偏压下的受弯承载力相等。框支柱和框架柱一般延性比较小，为避免塑性铰提前出现在柱端造成层间出现较大侧移，设计时应按照“强柱弱梁”的原则进行设计。设计框架柱时要求适当增大框支柱、上下柱端弯矩的设计值。针对一级抗震要求和9度设防的框架，确定柱端弯矩设计值时应参考梁端出现塑性铰时受弯承载力对应的弯矩值。
3.强节点弱构件
为避免构件组合缺陷造成的影响，设计节点时应保证其具备足够的强度，从而能够抵抗较大的荷载。另外，和其他构件相比节点一旦被破坏造成的后果往往较为严重，而如梁柱局部被破坏还仍能具备一定的承载能力，因此设计时要求节点在地震作用下，破坏时间节点不能早于构件。
验算框架节点核心区应注意：应抗震验算一级、二级、三级框架节点核心区，而四级框架节点可根据实际情况不进行抗震验算，不过应满足抗震设计其他规范要求。
四、总结
节点在钢筋混凝土框架体系中发挥的作用极其重要，如其在地震中被破坏整个结构倒塌的可能性将大大增加，因此抗震设计时应注重保护节点。尤其应严格遵守“强剪弱弯”、“强柱弱梁”、“强节点弱构件”原则进行设计，以提高节点的延性和承载力，进而保证钢筋混凝土具有较强的抗震性能。
参考文献
[1]肖国强. 钢筋混凝土框架节点抗震性能及抗震加固研究[D].湖南大学，2006.
[2]王丽娅，陈安妮. 钢筋混凝土框架节点抗震设计探讨[J]. 中华民居（下旬刊），2013，06：67-68.
[3]胡小勇，刘萍. 钢筋混凝土框架节点抗震设计研究[J]. 安徽建筑，2011，05：169-170.
（北京龙安华诚建筑设计有限公司天津分公司 300070；
中建一局集团第一建筑有限公司 746400；
中国黄金集团阳山金矿有限公司 200051）
【摘要】框架节点是框架结构的关键部位。框架节点区的受力状况比较复杂，研究人员通过对震害的调查和研究，得出在地震作用下，当框架节点承受较大水平剪力作用时，极可能会产生剪切脆性破坏而使框架失去承载能力。另外，框架节点是框架梁、柱纵筋的锚固区，由于荷载的长期作用，混凝土与钢筋的粘结力会降低，会出现钢筋的锚固破坏，使得节点的强度、刚度和耗能能力降低。本文对钢筋混凝土框架节点的受力情况进行分析，探讨了节点破坏机理和失效方式，并以此为基础对框架节点抗震设计进行研究，以期为提高钢筋混凝土框架节点的抗震性能提供参考。
【关键词】钢筋混凝土；框架；节点；抗震设计；探讨
节点在钢筋混凝土框架中起着十分重要的作用，尤其在地震的作用下，节点一旦损坏会给整个框架的安全带来较大威胁，因此，加强框架节点抗震方面的研究具有重要的现实意义。
一、节点受力分析
1.节点受力情况
框架节点是柱、梁交接的主要部分，同时受柱子、弯矩传递来的剪力、轴向力的共同作用，受力情况比较复杂。当地震引起的水平作用小而竖向荷载比较大时，左、右梁端截面中的内力就会使节点核心区受到较小的剪力，此时对节点较为有利。而当地震的水平作用较大，左、右梁端受正、负弯矩作用时节点核心区受到的剪力较大，此时不利于节点，因此，设计节点抗震性能时多针对后者不利于节点的情况。节点核心区受到的水平剪力计算公式为：V=C1+C2+T-V1，其中V1表示上柱剪力，T表示右侧梁端上部所受到的钢筋拉力，C1表示左侧梁端受压区钢筋压力，C2表示混凝土传入节点的压力。
2.节点受力机理分析
尽管节点受力情况比较复杂，但是受力机理总共可分为三种类型：其一，斜压杆机理。该种类型主要考虑混凝土对节点起到的承载力作用，在节点核心区箍筋很少或无箍筋的情况下较为适用；其二，剪摩擦力机理。该种类型适合核心区混凝土受水平箍筋屈服以及受剪力破坏，而梁筋未发生屈服且未出现粘结破坏情境；其三，桁架机理。该种类型适合核心区同时存在垂直钢筋和水平箍筋，并且柱子和垂直钢筋的轴向力承担垂直拉力水平箍筋承担水平拉力，以及处于斜裂缝间的混凝土承受斜压力的情况。
二、节点破坏阶段和失效类型
造成节点破坏的原因很多，如设计配箍量不足、混凝土保护层厚度过小、钢筋锚固不够、施工时混凝土强度及振捣不足等。节点的破坏形式一般有以下几种情况：（1）核心区混凝土受剪压破坏，产生斜向对角裂缝或交叉裂缝；（2）框架梁受压区混凝土压碎，受拉钢筋屈服，梁内出现塑性铰，发生受弯破坏；（3）柱端压弯破坏，主要表现为柱端混凝土受压破坏，柱筋屈曲，柱端形成塑性铰；（4）钢筋锚固不足，混凝土与钢筋豁结不足，钢筋滑移。
1.节点破坏环节
受到地震作用节点会出现不同程度的破坏，研究分析节点破坏分为初裂、通裂、极限和破损三个环节，其中核心区出现第一条裂缝时为初裂。此时水平箍筋应力比较小，节点处于弹性工作阶段，节点剪力主要又混凝土承担；在初裂的基础上继续加载，核心区裂缝逐渐增多，并出现穿越核心区对角线的主斜裂缝，该种现象为节点通裂。该种情况下节点内的水平箍筋增加比较迅速，而且位于中部的箍筋多数已经屈服，此时的节点处在弹塑性阶段，刚度下降较为明显；如继续加载，节点核心区的裂缝会逐渐变宽，挠度增大越来越明显，剪切变形增加迅速。此时混凝土保护层会起翘并开始脱落，此时节点水平箍筋几乎完全屈服；当核心区的混凝土剥落程度加剧，变形增加迅速，节点面临着破损。
2.节点失效类型
依据核心区承受剪力以及柱、梁端正截面承载力强弱，可将节点失效类型分为三类：第一类发生在梁端钢筋受拉钢筋尚未屈服前，节点因剪切而失效；第二类，发生在梁、端受拉钢筋屈服至正截面承载力尚未丧失前，节点发生剪切破坏或剪切失效；第三类节点失效表现为梁端受拉钢筋屈服，节点交替变形逐渐变大，柱、梁端塑性铰转动充分，正截面承载力丧失。
第一种类型框架不能满足抗震承载力要求，且节点核心区具有较差的延性，设计时应力求避免该种情况；第二类中当框架间变形满足一定的要求后核心区才出现剪切破坏，并且在此之前节点核心区变形、柱梁筋粘结滑移未给框架层间耗能性能和刚度造成较大不利影响，即可满足抗震设计要求；第三类中梁端塑性区耗能和延性性能发挥较为充分，不过需要适当增加核心区的配箍率。
三、框架节点抗震设计
钢筋混凝土框架节点抗震设计时应注重把握“强剪弱弯”、“强柱弱梁”、“强节点弱构件”原则，以保证梁受到地震作用时能够充足的转动耗散地震能量，提高整个框架的安全性。
1.强剪弱弯
“强剪弱弯”是对梁柱抗震性能的进一步说明，它要求梁、柱的受剪承载力大于其受弯承载力，保证与框架节点相连接的构件在地震作用下达到延性水平，防止出现节点的剪切和构件的脆性破坏，尽量使结构在遭受强烈地震作用时出现延性破坏形式，使结构具有良好的变形能力和耗能能力。
框架受地震作用后应避免塑性铰区剪切破坏，严格按照“强剪弱弯”的原则进行设计并注意以下两点：首先，设计框架梁的剪力设计值时，将抗震作用考虑在内的弯矩设计值和不同的增大系数相乘，并平衡掉剪力值；其次，针对一级框架结构和9度设防的框架，应充分考虑梁中纵筋可能出现超配的情况，并根据实际配备的钢筋计算对应的弯矩设计值。
2.强柱弱梁
地震作用下结构的一个显著特点是，结构强度无强度储备，即梁端部的受弯承载力与其在地震作用下的实际弯矩相等，柱端部的实际弯矩作用与其在偏压下的受弯承载力相等。框支柱和框架柱一般延性比较小，为避免塑性铰提前出现在柱端造成层间出现较大侧移，设计时应按照“强柱弱梁”的原则进行设计。设计框架柱时要求适当增大框支柱、上下柱端弯矩的设计值。针对一级抗震要求和9度设防的框架，确定柱端弯矩设计值时应参考梁端出现塑性铰时受弯承载力对应的弯矩值。
3.强节点弱构件
为避免构件组合缺陷造成的影响，设计节点时应保证其具备足够的强度，从而能够抵抗较大的荷载。另外，和其他构件相比节点一旦被破坏造成的后果往往较为严重，而如梁柱局部被破坏还仍能具备一定的承载能力，因此设计时要求节点在地震作用下，破坏时间节点不能早于构件。
验算框架节点核心区应注意：应抗震验算一级、二级、三级框架节点核心区，而四级框架节点可根据实际情况不进行抗震验算，不过应满足抗震设计其他规范要求。
四、总结
节点在钢筋混凝土框架体系中发挥的作用极其重要，如其在地震中被破坏整个结构倒塌的可能性将大大增加，因此抗震设计时应注重保护节点。尤其应严格遵守“强剪弱弯”、“强柱弱梁”、“强节点弱构件”原则进行设计，以提高节点的延性和承载力，进而保证钢筋混凝土具有较强的抗震性能。
参考文献
[1]肖国强. 钢筋混凝土框架节点抗震性能及抗震加固研究[D].湖南大学，2006.
[2]王丽娅，陈安妮. 钢筋混凝土框架节点抗震设计探讨[J]. 中华民居（下旬刊），2013，06：67-68.
[3]胡小勇，刘萍. 钢筋混凝土框架节点抗震设计研究[J]. 安徽建筑，2011，05：169-170.