建筑结构抗震节点设计及施工探讨

建筑结构抗震节点设计及施工探讨　建筑　谶　０　

刘红军　福建厦门　

厦门天地开发建设公司　３６１０００　

摘要：建筑结构的安全性是指结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的技术　指标。节点是结构梁、柱、板等受力构件集中交汇的部位。是结构中承受荷载、传递荷　载的中枢。是维系整个抗震结构体系稳定发挥作用的重要环节。为了提高节点的抗震　性能。在抗震设计及施工方面就显得格外重要。　关键词：建筑结构；抗震：节点；设计与施工　

在外荷载产生的节点剪力作用下，节点抗剪强度在核心区斜裂缝突然　

出现时达到极限。随着荷载的反复作用，承载力迅速下降，当核心区采取有　

效的箍筋约束，提高抗剪能力时，承载力能够有所维持而下降稍。陧。因此，　必须控制核心承剪截面上的剪应力水平，提高节点核心的抗剪强度，采取　

有效的抗震构造措施，才能增强节点的抗震性能。钢筋混凝土梁柱节点的　设计须满足“强柱、弱梁、更强节点”抗震原则，在地震或风荷载作用下，梁　

柱节点所承受的水平剪力是柱剪力的４—６倍，这样须在节点中配有大量的　水平剪力筋，节点核心区大量的水平剪力筋使施工困难，无法保证节点的　

浇注质量。　

１节点破坏类型　

一般来讲，加强梁端和柱端箍筋，可减少因延性、抗震性差引起的剪切　

破坏。所以，常见的破坏形式有以下四种：　

１）梁端受弯破坏：梁端受拉钢筋屈服，受压混凝土被压碎，混凝土保护　

层脱落，梁上交叉裂缝严重，梁端形成塑性铰。　

２）柱端压弯破坏：在弯矩和轴压力的共同作用下，柱端混凝土受压破　

坏，柱筋压曲，箍筋压曲或绷断，柱端形成塑性铰。　３）粘结锚固破坏：梁受力钢筋的锚固长度不足，在反复荷载作用下，钢　

筋与混凝土之间的粘结发生破坏，钢筋滑移；或混凝土压酥，梁筋拔出，此　

时钢筋未屈服。　４）核心区剪切破坏：在水平力的作用下，节点核心区抗剪强度不足，出　

现斜向对角线裂缝，严重时混凝土成块脱落，箍筋外鼓或绷断。在上述四种　

破坏中，第一种破坏是延性破坏，其他三种皆属于脆性破坏　

２节点设计准则　

在钢筋混凝土框架结构的抗震设计中，要人为地制造弱梁、强柱和更　

强的节点，以便在梁上出现塑性铰并有足够的转动，以耗散地震能量，这样　可保证其他构件有足够的强度，也保证了整个框架结构的强度能够安全而　

又充分地发挥。　在钢筋混凝土框架中，节点具有满足性能的基本要求如下：　

１）节点在性能上应表现出与其相邻构件相同的使用荷载特性。　２）节点应具有可靠强度，足以抵抗相邻构件承受的最不利荷载，在必　

要时甚至可抵抗几倍的荷载。　

３）节点构造应该简单，易于施工。　

４）极限强度设计法可以用于梁柱节点处。　

３节点的设计与施工　

３．１节点混凝土方面　

３．１．１不等强梁柱节点施工　

在钢筋混凝土结构设计中，在强柱弱粱的原则下，柱混凝土强度一般　

均高于梁混凝土强度等级１～２级（即５—１ＯＭＰａ），而且随着建筑高度的增　

高，这种强度差别越大。因为随着高度的增高，要求柱的承载力越大，因而　

柱的混凝土强有时达到Ｃ４５～ｃ６０，而一般梁板结构的适宜强度是Ｃ２５　Ｃ３５，带来强度差超过１ＯＭＰａ的情况，节点给混凝土浇筑带来一定的困难。　

其做法是：　

（１）柱梁混凝土强度级差小于等级５ＭＰａ时，不管是边节点还是中节　点，由于梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加　

密等作用，完全可以实现强节点原则，为方便施工，可以将节点与梁板一起　

浇筑，采用梁板混凝土。　

（２）对于柱梁混凝土强度等级相差１０ＭＰａ及其以上，节点应采用与柱　

强度等级一样的混凝土浇筑，具体施工步骤为：①先将快易收口网绑扎在　

距柱边５００ｒａｍ或ｈ（ｈ为梁高，取两者之中最大值）之处，浇筑节点混凝土，　

节点混凝土因用量少可采用塔吊浇筑，不采用泵送混凝土，这样可降低混　

凝土的坍落度，节点混凝土稍高出楼面，暂不振捣；②浇筑梁板混凝土，先　

浇筑靠分界部位，基本达到标高后先振捣节点区混凝土，然后再振捣梁板　

混凝土，这样做既可以防止节点区混凝土浆流失到梁中，又可以防止梁板　

低强度混凝土流入节点区，当然振捣应在混凝土初凝前完成，并且两边的　

时间差应在２ｈ之内，防止形成冷缝（图１）。　

柱　

图１梁柱节点混泥土浇筑面　４．１．２节点混凝土的施工质量的影响　

节点区域的钢筋排布十分密集，包括框架柱主筋还有四周梁伸进的主　

筋锚固区段。由于节点处钢筋占据着很大的空间且分布杂乱，导致施工中　

振捣困难，节点处混凝土容易发生不密实，而使节点处混凝土的强度降低，　

也是发生剪切破坏的主要成因。因此，应加大施工管理力度，保证混凝土的　振捣质量。节点处钢筋体积量的增大，钢筋分布的不规则，很大程度上影响　

２０　建筑理论与设计　

混凝土与钢筋协同工作的机理，严重时使节点处抗震验算计算模型的适用　

性发生了变化，验算结果的可靠性降低，设计时应给予重视，并采取相应的　

构造补强措施。　

３．１．３施工缝的影响　

在框架结构的抗震设计中要认真遵循　强柱强梁”的设计原则，对柱子　

的承载力设计和抗变形能力设计尤为关键。但地震中仍有可能首先在柱端　出现塑性铰。因此，实际结构在设计中还要采取一些构造措施以保证柱的　

抗震性能。　框架结构施工时通常将施工缝设置在节点处沿框架梁高度的上口及　

底口处。节点上下端作为柱承受较大剪力的部位，其施工质量的好坏，对其　

抗震性能至关重要，应认真做好施工缝接茬的各项工作，保证接缝处混凝　

土性能的连续性和完整性。　

３．２节点处钢筋　３　２　１框架粱与柱钢筋排放关系的影响　在结构施工图中，通常不显示节点区域梁、柱钢筋的排放关系，只是对　

梁的纵向钢筋伸进柱内的锚固长度和端头弯折形式作出要求，这样在施工　时通常会存在梁的主筋与柱子的主筋相碰的状况，根据框架梁、柱之间的　

受力传递方式，框架梁的纵向主筋应放置在柱竖向主筋的内侧，即“柱包　梁”，由于柱筋规格较大、数量多、排列紧密，梁筋又只有在柱筋的间隙中穿　

过，由此梁的钢筋定位不可避免的产生较大偏差，若梁、柱设计截面同宽，　

梁内外侧纵筋间距小于设计宽度，梁端部加密区的箍筋不能与纵向主筋紧　密连接，不能形成规格的钢筋骨架，这样造成梁端部有效断面的宽度减小，　

最终导致梁的承载力降低，同时箍筋不能有效地与主筋协同工作，箍筋加　

密区的作用降低，抗剪能，：也大大减小。这样的情况在剪力墙中暗梁与墙　体主筋、暗梁与暗柱主筋的排放关系时有发生，应该引起足够重视，并应积　

极采取附加补强措施。　

３　２．２节点箍筋配置不足　

《规范》规定节点核心区内箍筋量不应小于柱端加密区的实际配箍量。　但实际操作中偏差很大首先节点区域钢筋密集，四周有梁筋伸入节点，造　

成节点处沿梁高度范围内空间小，将加工成型的箍筋特别是多肢箍穿入就　

位困难很大。如果在梁筋伸进节点之前先将节点箍筋绑扎完成，则梁端有　

弯折段的钢筋无法穿入就位。鉴于上述施工困难，施工中常常出现节点处　

无箍筋、箍筋少、箍筋绑扎混乱的状况。　

３．２．３节点内钢筋锚固　

在设计和施工中，尤其是位于外墙转角处和框架梁Ｔ字交接处的框架　

柱，梁纵向钢筋弯折后伸入节点，《规范》中对抗震节点的最小钢筋锚固长　

度或乙，锚固钢筋水平段长度Ｉｈ弯折段的长度均作了明确规定。同时，　

梁纵向钢筋进入节点后由于只能将弯折端头排放在柱筋内侧，另外还得避　

让与之垂直方向的梁筋穿过，都使得实际锚固钢筋水平段长度减少很多，　

有的弯折端头甚至无法超过柱子的中心线。　

３．２．４施工缝位置对钢筋锚固端长度的影响　在实际工程施工中，框架柱的施工如果采用先将梁锚固端的钢筋绑扎　

完成再进行柱子的混凝土浇筑的施工方法，给混凝土下料及振捣造成很大　

困难，容易造成柱子混凝土不密实等质量问题。实际施工中普遍采用的常　

规施工方法，往往是先将框架柱的混凝土浇筑至框架梁底标高处，然后再　

进行框架梁模板、钢筋的施工，但常常出现梁上层纵向钢筋无法正常安装　

的情况。因此，尽可能地减小由于施工缝的因素导致的结构承载力和抗变　

形能力的削弱。　

３．２　５在梁、板上插筋生根的柱、剪力墙的钢筋　

工程施工中，常常遇到在基础地梁、阀板、框架梁及楼板上插筋生根的　

柱子和剪力墙。按照结构受力状态，在施工中通常采用“梁（板）包柱（墙）”　的方式进行钢筋的排放。由于受到梁上层纵筋、板上层网片钢筋位置和间　

的限制常发生柱主筋定位偏差大导致主筋间距增大和缩小的情况，严重　

的导致柱子根部有效截面尺寸远远大于或小于设计尺寸。另外，在插筋施　工中，在保证柱子生根钢筋最小锚固长度的同时，要重视保证竖直段的锚　固长度。剪力墙的竖向主筋在梁和板插筋生根时，同样会发生上述问题。往　

往使剪力墙的有效厚度降低，导致两侧钢筋网片之间的拉结筋失去作用，　

承载力降低，无法达到设计要求。　

因此，在施工时在保证柱（墙）插筋定位和构件截面尺寸的前提下应对粱板　钢筋的排距进行适当的调整，若仍然无法满足要求时，就需要对柱（墙）筋　

的根部采取附加补强的措施进行处理。同时如果由于生根构件的截面高度　

无法保证插筋竖直段的锚固长度时，应对锚固段钢筋的形式进行细部专项　

设计。　

３　２．６框架顶层端节点的钢筋锚固（搭接）问题　此节点区钢筋锚固常见错误做法是仍按中间层节点锚固，达不到规范　定的锚固要求。改进的做法是：　（１）采用梁内搭接形式，但搭接长度应符合ＧＢ５００１０－２００２　１０　４　４条　

规定的１．５１ａ的要求（图２）。　

图２梁内搭接示意图　（２）采用柱内搭接形式时，可预先埋放竖直长度为１．７１　ａ的Ｌ形梁锚　

国钢筋，然后浇筑柱混凝土，施工缝仍留在梁底，再支模绑扎梁钢筋，就位　

后将梁纵筋与预埋锚固筋进行搭接焊接，搭接长度应符合焊接搭接的有关　

要求，这样既满足锚国要求又方便施工（图３）。　！　Ｑ　

４结语　图３柱内搭接示意图　

在施工中增强节点区域的钢筋和混凝土的施工质量，特别是箍筋配置　和混凝土的浇筑质量以及施工缝的留置。对于在正常施工条件下仍无法安　

全满足《规范》要求的，应在保证节点和构件基本技术条件满足《规范》的前　提下，对于局部采取必要的附加措施进行补强，以达到建筑结构抗震设计　

的原则和目的。　

参考文献：　【１】ＧＢ　５００１０—２００２．混凝土结构设计规范【Ｓ】．　【２】ＧＢ　５００１　１－２００１，建筑抗震设计规范【Ｓ】．　【３】郭猛．框架结构梁柱节点区优化施工设计【Ｊ】ｌ施工技术，２００７（６）