钢筋混凝土框架节点抗震性能探讨

钢筋混凝土框架节点抗震性能探讨

【摘要】材料工程学是建筑行业研究的重点内容，在长期施工实践及材料配制中已取得了先进的成果。本次分析了钢筋混凝土材料的应用特点，对其框架中节点抗震设计提出了合理化建议。【关键词】混凝土；框架；节点抗震；性能

钢筋混凝土是现代建筑物广泛使用的材料，其改变了过去单一组合形式的建筑物体，增强了整个建筑的耐久性能。为了更好地利用钢筋混凝土，施工单位应注重钢筋结构抗震性能的控制，加强节点施工质量的控制与维护，避免因节点薄弱而发生质量病害现象。

一、钢筋混凝土的特点

早期建筑行业普遍采用混合料作为施工材料，旧混凝土多数采用胶凝材料与集料胶等配合成符合材料，基本满足了简单结构的建筑使用要求。基于材料工程学指导下，混凝土材料开始植入钢筋作为支护结构，利用钢筋网或单个构件实施加强处理，保证了钢筋混凝土的应用性能。钢筋混凝土的特点：

1、牢固性。单一混凝土仅利用胶结料、粗细集料等原材料，按照行业规定比例混合而成，这种混合料改变了过去水泥材料筑造的缺陷，从某种程度上增强了建筑结构的使用价值。经过一段时间的施工改造，建筑行业研制了性能更好的应用材料，钢筋混凝土成为了功能级别更高的框架体[1]。此种混凝土选配相同质地的钢筋作为配合物质，植入普通混合料中加工处理，综合改善了混凝土结构的牢固性，从局部结构改善了混凝土的使用功能。

2、耐久性。对于钢筋混凝土来说，其耐久性特点表现于建筑结构的使用寿命，因添加了钢筋材料为框架支护体，建筑物使用寿命得到了显著的改善，如表1。从表中可以看出，无论是大、中、小型建筑物，试验勘测数据都显示，建筑物应用钢筋混凝土材料后的寿命得到延长，寿命误差范围5-10年，这说明植入了钢筋，框架的耐久性得到增强。

3、灵活性。钢筋安装使用具有很强的灵活性，不仅适用的建筑范围广阔，且不易受到外在条件变化而发生性能的改变。近年来，国内70%以上的建筑物倡导使用钢筋混凝土结构，涉及到商用建筑、民用建筑等主要工程范围，不仅现场施工的操作流程便捷，钢筋后期的使用性能更为优越。例如，选用高强受力性能的钢筋作为支撑体，减小了建筑物本身的自重，使钢筋混凝土结构承受的重力荷载更大。

二、影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素

在钢筋混凝土框架结构的延性设计上，“强剪弱弯，强柱弱梁，更强节点”已经成为工程界的共识。钢筋混凝土结构在地震作用下，通过塑性耗能机构避免在较强的地震作用下结构产生严重损伤和

在更强地震作用下发生危及生命安全的局部或整体失效。影响节点抗震性能的主要因素有：

1、节点的配箍率。实验发现提高节点水平箍筋配箍率能有效提高节点抗震性能；当配箍率达到一定大小后对节点抗震性能提高作用将不再明显[2]。另外，节点竖向箍筋对框架节点的抗剪能力也

有贡献。相反，节点的配箍率不合标准，也会破坏混凝土的抗震能力。

2、节点区纵筋的锚固长度。锚固长度过小会降低节点的抗剪强度，使节点发生锚固破坏。许多工程实践证明，节点区锚固长度过小，混凝土抗震性能减弱30%-40%，属于一种潜在的病害风险。因此，锚固长度需要大于一定的范围才可保证节点抗剪强度的充分发挥，这对于钢筋混凝土框架的抗震能力产生很大的作用。

3、直交梁。钢筋加入混凝土材料中的优越性明显，从牢固性、耐久性、灵活性等方面，可看出其独特的建筑性能。实验表明，直交梁对框架节点核心区的混凝土具有约束作用，能够提高框架节点的抗剪承载力。设置直交梁可以扩大钢筋混凝土框架的整体性能，避免外界受力状态对钢筋混凝土结构造成的破坏，维持了钢筋混凝土框架功能的正常发挥。

4、梁柱的受力特征和承载能力。梁柱的受力特征和承载能力对节点抗震性能的影响很复杂，如：柱的轴压比仅在一定范围内可增加节点延性；剪压比和节点配箍率的影响，这为节点抗震设计提供了更多的指导[3]。

5、钢筋混凝土框架结构的延性是反映结构在荷载作用下，进入非线性状态后在承载力没有显著降低情况下的变形能力。对于延性大的结构，其产生的塑性变形也大，但永久变形太大，结构可能在重力作用下引起坍塌，也可能使结构的损坏部位不可修复。因此，在钢筋混凝土框架结构的设计上，必须综合考虑一定程度的承载能

力和一定范围的延性。

三、基于抗震理论研究的结构处理方法

钢筋混凝土框架在受力状态下，如果遭受到震动的冲击，将破坏建筑物体的稳定系数。受震状态下钢筋混凝土框架节点容易引发多种病害，这种病害扩散到整个混凝土结构中。受震状态下，比较常见的混凝土病害包括：变形、裂缝、坍塌，具体情况如下：

1、变形。经过一段时间应用发现，钢筋混凝土框架中存在着薄弱点，这种薄弱点会在外力作用下发生异常变形，破坏了钢筋混凝土原有的受力性能。变形危害是由于钢筋混凝土框架整体性不足，影响了整个钢筋结构功能的持久发挥。一般情况下，钢筋混凝土承受的外力荷载均有临界值规定，超出这个临界值后会发生钢筋变形，钢筋节点处发生了几何位移。从外在形态看，钢筋混凝土有整体的位移现象。为了解决这一受震病害，应注意受力临界值的控制，由施工人员根据监测数据进行调整。

2、裂缝。建筑物使用阶段若处于外力震动作用下，钢筋混凝土框架节点位置的状态相对不稳定，如（图1），钢筋处于混凝土内发生受力挤压而破坏了混凝土原有的结构，震动力从外至内而造成的裂缝现象[4]。例如，外力震动使节点处钢筋发生严重的变形，混凝土受内外力作用而产生变形裂缝。从建筑工程理论来说，节点是钢筋混凝土框架中的连接体，其能够把不同种类的材料进行组装连接，保证了建筑结构的整体完整性。施工人员应控制节点的连接质量，保证好钢筋混凝土结构对外的抵抗能力。

3、坍塌。通常，建筑物处于受震状态多数是自然灾害所致，地震是引起钢筋混凝土框架受损的主要原因，这种外在受力变化对建筑物的危害很大。坍塌是钢筋混凝土结构建筑物完全受损的严重表现，多数是在强烈地震作用下造成的建筑物受损形式。例如，现代建筑物一般采用5-7级抗震标准，建筑物在此地震范围内不会出现结构性损坏。外在地震超过安全级别时，受强震状态下的钢筋混凝土框架节点也失去了稳固性状态。根据钢筋混凝土框架节点的位置，增加建筑体的抗震支护设施，控制节点处病害的扩散范围。

四、结论

分析影响钢筋混凝土框架中节点抗震性能的因素，提出解决受震状态病害的处理方式，有助于保障建筑物的使用性能。

参考文献

[1] 李旭红.钢筋混凝土框架节点抗震设计尺寸控制的探讨[j].西南科技大学学报，2010，12（03）：32-34

[2] 王晓伟.框架结构节点设计与施工的质量控制[j].华章，2010，18（3）：22-24

[3] 尚宏伟.钢纤维高强混凝土框架节点梁截面曲率延性的试验研究[j].河南建材，2010，28（16）：43-45

[4] 刘春华.浅谈异形柱框架结构设计[j].四川建材，2010，20（6）：19-21