化学工业厂房的钢筋混凝土框架节点的抗震设计探析
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（ 天津港保税 区， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ６ ）
摘要 ： 本 文 结合 化 学介 质 的腐 蚀 性 ， 针 对 钢 筋 混凝 土框 架 结构 的 变形 特 点 ， 探 讨 了化 学 工业厂 房 钢 筋混 凝 土框 架节 点在 地震 作 用 下的破 坏特 征 ， 并提 出 了对框 架 节点进行 优化 抗震 设计 的措 施 。 关 键词 ： 化 学介质 ； 框 架 节点 ； 抗 剪强度 ； 耐蚀性 ； 配箍率 ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ — １ ２ ６ ７ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ２ ３
建筑物的上部结构传下来的组合轴力 ，作用在 节点处被称作柱子的轴压力。梁柱节点受力在地震 和竖 向荷 载作 用下不 容 易被分 析 ，因为要 同时考 虑 剪力 和压力 的共 同作 用 。 在剪 力和 压力作 用 下 ， 混凝 土在节点处随着柱子 的轴压力 的增加而快速下 降， 在高轴压的条件下 ， 表现的尤为突出。 混凝土的轴心 抗 压 强 度会 小 于节 点 截 面上 受 压 区 混凝 土 的 压应 力， 从 而加 快 了节点 处混 凝土 的挤 压破碎 。然 而 ， 核 心 区的混凝 土 被箍筋 的约束作 用很 小 ，从 而很 大 程
第２ ７卷第 ５期
２ ０ １ ３年 ９月
天 津 化 工 Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ７ Ｎｏ ． ５
Ｓ ｅｐ ． ２０１ ３
化 学工业厂 房 的钢筋混凝土 框架节点 的抗震 设计探析
李 俊杰
１ ． ３ 配箍 率
通过对 建 筑物 的震 害研究 ，发 现节 点处无 箍 筋 或少 箍筋是 框架 节点 严重 破坏 的 主要原 因 。 由于 箍 筋少 、 配箍 率低 ， 在剪 力 和压 力 的作 用 下 ， 使 得 箍 筋 无 法 对框 架 节点 处 的混凝 土 核 心 区产 生 约束 作 用 ，
度 的减少 了框架 节点 处 的抗剪 强度 。
１ ． ２ 混凝 土 的强度
需要而提供合理 的操作空间和适宜的设备布置。【 ｌ 钢 筋混 凝 土框架 结 构 的侧 向刚度 较小 ，在水 平 地震 作用 下 的结 构水 平 位移 较大 。 由于 梁柱 杆件 弯
曲产 生侧 移 ，所 以变 形 曲线 主要 表 现成剪 切 变形 曲 线。 一、 二级 钢 筋混凝 土 框架 在抗 震设 计 时应 按 照我 国《 建 筑抗 震 设计 规 范 》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ —２ ０ ｌ ０ ） 中的规 定 采用“ 强节点 、 强锚 固” 、 “ 强柱弱梁” 、 “ 强剪弱弯” 的 结构 设计 原 则 。这 主要 是为 了防止钢 筋混 凝 土框 架 结 构 当遭 受 高 于 本 地 区设 防 烈 度 的 罕 遇 地 震 影 响
时， 确保结构具有足够大的延性 ， 使框架结构不致倒 塌或 者发 生 影 响生产 、 危 及生 命 安全 的严 重后 果 。
在结 构 设计 过程 中 ，结 构设 计 师往往 会 忽视 对 框 架 节 点 的抗 震 设 计 ， 只侧 重 于 “ 强柱弱梁” 、 “ 强 剪 弱弯 ” 的抗震 设计 。为 了能够 优 化结 构设 计 ， 此文 对 钢 筋 混凝 土 框架 节点 提 出 了一些 建议 ，来 作 为设 计 人 员 的研 究 参考 。
发 生在 节点 处 。
１ ． １ 柱 子 的轴压 力
导致混凝土抗剪强度的降低 ， 进而出现斜裂缝 ， 更甚 者， 出现挤压 破碎 。
１ ． ４ 四边梁 的交 叉连 接作用
化工厂中的生产流程使得荷载和设备布置得很
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ４ — ２ ４
６ ２
天
津
化
工
２ ０ １ ３年 ９月
不均 匀 ， 在 地 震作 用 下 ， 边柱 、 角柱 节 点 处 的地 震 破 坏 的情 况 是 比内柱 节点要 严 重 。 有时 ， 虽 然化 工厂 房 的形 状是 对称 的 ，但是 会 因为不 均匀 分 布 的荷 载 和 不均 匀布 置 的设备 而使 框架 局部 柱截 面 变大 。地 震 时， 水 平 剪力合 力不 经 过结构 的刚度 中心 ， 在 框架 结
当使用 Ｃ ２ ５以下 的强度不 高的混凝 土强度等 级时 ，框架 节 点处 的平 均剪应 力在 水平 剪力 的作 用 下会 过高 ， 导致 裂缝很 早 地 出现在 节点处 ， 使 混凝 土 破碎 。在节 点处 的框 架梁 纵筋 锚 固效果也 会 同时受
到影 响 。框 架 梁纵筋 与节 点处 混凝 土 的粘 结 力在水 平 剪 力作用 下 ， 由于早 期 退化 ， 导致 纵筋 滑移 而影 响 梁 端 塑性 铰 的形 成 ， 使“ 强 柱弱 梁 ” 失 效 。【 ３ ＿
中图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ３ ７ ５
文献标 志 码 ： Ｂ
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ — １ ２ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ６ １ — ０ ２
化 学工 业 厂房 的主 体结 构经 常被 设计 成 多层 钢 筋混 凝 土框 架结 构 ，是 因为 考虑 到化 工 厂房 中具 有 腐 蚀 作用 的化学 介质 和 化学工艺流程 ，以便于提高主 体结构的耐蚀 陛， 承受较大的荷 载 ， 为确 保化 工 装置 的
１ 影响框架节 点ห้องสมุดไป่ตู้剪强度 的主要因素
以剪 切 变形 为 主的 钢筋混 凝 土框 架 承受 地震 作 用 时， 框架 抗 震 的薄 弱环 节在 框架 梁 柱交 汇 区域 ， 也
就是框架节点核心区与邻近的梁端和柱梁 。通过对 不 同地 区震 害 的调 查 研究 ， 发 现在 地震 作 用下 ， 很 大 的水平 剪力 作 用在 框 架节 点处 ，导致剪 切 脆性 破坏
摘要 ： 本 文 结合 化 学介 质 的腐 蚀 性 ， 针 对 钢 筋 混凝 土框 架 结构 的 变形 特 点 ， 探 讨 了化 学 工业厂 房 钢 筋混 凝 土框 架节 点在 地震 作 用 下的破 坏特 征 ， 并提 出 了对框 架 节点进行 优化 抗震 设计 的措 施 。 关 键词 ： 化 学介质 ； 框 架 节点 ； 抗 剪强度 ； 耐蚀性 ； 配箍率 ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ — １ ２ ６ ７ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ２ ３
建筑物的上部结构传下来的组合轴力 ，作用在 节点处被称作柱子的轴压力。梁柱节点受力在地震 和竖 向荷 载作 用下不 容 易被分 析 ，因为要 同时考 虑 剪力 和压力 的共 同作 用 。 在剪 力和 压力作 用 下 ， 混凝 土在节点处随着柱子 的轴压力 的增加而快速下 降， 在高轴压的条件下 ， 表现的尤为突出。 混凝土的轴心 抗 压 强 度会 小 于节 点 截 面上 受 压 区 混凝 土 的 压应 力， 从 而加 快 了节点 处混 凝土 的挤 压破碎 。然 而 ， 核 心 区的混凝 土 被箍筋 的约束作 用很 小 ，从 而很 大 程
第２ ７卷第 ５期
２ ０ １ ３年 ９月
天 津 化 工 Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
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Ｓ ｅｐ ． ２０１ ３
化 学工业厂 房 的钢筋混凝土 框架节点 的抗震 设计探析
李 俊杰
１ ． ３ 配箍 率
通过对 建 筑物 的震 害研究 ，发 现节 点处无 箍 筋 或少 箍筋是 框架 节点 严重 破坏 的 主要原 因 。 由于 箍 筋少 、 配箍 率低 ， 在剪 力 和压 力 的作 用 下 ， 使 得 箍 筋 无 法 对框 架 节点 处 的混凝 土 核 心 区产 生 约束 作 用 ，
度 的减少 了框架 节点 处 的抗剪 强度 。
１ ． ２ 混凝 土 的强度
需要而提供合理 的操作空间和适宜的设备布置。【 ｌ 钢 筋混 凝 土框架 结 构 的侧 向刚度 较小 ，在水 平 地震 作用 下 的结 构水 平 位移 较大 。 由于 梁柱 杆件 弯
曲产 生侧 移 ，所 以变 形 曲线 主要 表 现成剪 切 变形 曲 线。 一、 二级 钢 筋混凝 土 框架 在抗 震设 计 时应 按 照我 国《 建 筑抗 震 设计 规 范 》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ —２ ０ ｌ ０ ） 中的规 定 采用“ 强节点 、 强锚 固” 、 “ 强柱弱梁” 、 “ 强剪弱弯” 的 结构 设计 原 则 。这 主要 是为 了防止钢 筋混 凝 土框 架 结 构 当遭 受 高 于 本 地 区设 防 烈 度 的 罕 遇 地 震 影 响
时， 确保结构具有足够大的延性 ， 使框架结构不致倒 塌或 者发 生 影 响生产 、 危 及生 命 安全 的严 重后 果 。
在结 构 设计 过程 中 ，结 构设 计 师往往 会 忽视 对 框 架 节 点 的抗 震 设 计 ， 只侧 重 于 “ 强柱弱梁” 、 “ 强 剪 弱弯 ” 的抗震 设计 。为 了能够 优 化结 构设 计 ， 此文 对 钢 筋 混凝 土 框架 节点 提 出 了一些 建议 ，来 作 为设 计 人 员 的研 究 参考 。
发 生在 节点 处 。
１ ． １ 柱 子 的轴压 力
导致混凝土抗剪强度的降低 ， 进而出现斜裂缝 ， 更甚 者， 出现挤压 破碎 。
１ ． ４ 四边梁 的交 叉连 接作用
化工厂中的生产流程使得荷载和设备布置得很
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ４ — ２ ４
６ ２
天
津
化
工
２ ０ １ ３年 ９月
不均 匀 ， 在 地 震作 用 下 ， 边柱 、 角柱 节 点 处 的地 震 破 坏 的情 况 是 比内柱 节点要 严 重 。 有时 ， 虽 然化 工厂 房 的形 状是 对称 的 ，但是 会 因为不 均匀 分 布 的荷 载 和 不均 匀布 置 的设备 而使 框架 局部 柱截 面 变大 。地 震 时， 水 平 剪力合 力不 经 过结构 的刚度 中心 ， 在 框架 结
当使用 Ｃ ２ ５以下 的强度不 高的混凝 土强度等 级时 ，框架 节 点处 的平 均剪应 力在 水平 剪力 的作 用 下会 过高 ， 导致 裂缝很 早 地 出现在 节点处 ， 使 混凝 土 破碎 。在节 点处 的框 架梁 纵筋 锚 固效果也 会 同时受
到影 响 。框 架 梁纵筋 与节 点处 混凝 土 的粘 结 力在水 平 剪 力作用 下 ， 由于早 期 退化 ， 导致 纵筋 滑移 而影 响 梁 端 塑性 铰 的形 成 ， 使“ 强 柱弱 梁 ” 失 效 。【 ３ ＿
中图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ３ ７ ５
文献标 志 码 ： Ｂ
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ — １ ２ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ６ １ — ０ ２
化 学工 业 厂房 的主 体结 构经 常被 设计 成 多层 钢 筋混 凝 土框 架结 构 ，是 因为 考虑 到化 工 厂房 中具 有 腐 蚀 作用 的化学 介质 和 化学工艺流程 ，以便于提高主 体结构的耐蚀 陛， 承受较大的荷 载 ， 为确 保化 工 装置 的
１ 影响框架节 点ห้องสมุดไป่ตู้剪强度 的主要因素
以剪 切 变形 为 主的 钢筋混 凝 土框 架 承受 地震 作 用 时， 框架 抗 震 的薄 弱环 节在 框架 梁 柱交 汇 区域 ， 也
就是框架节点核心区与邻近的梁端和柱梁 。通过对 不 同地 区震 害 的调 查 研究 ， 发 现在 地震 作 用下 ， 很 大 的水平 剪力 作 用在 框 架节 点处 ，导致剪 切 脆性 破坏