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梁-墙平面内偏心连接节点梁纵筋锚固性能分析

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基金项目：贵州大学引进人才科研项目（贵大人基合字[2009]

011号）

作者简介：柏洁(1981-)，女，贵州安顺人，副教授，博士，主

要从事结构受力性能分析及数值模拟研究。

Email: baijie0525@ 梁-墙平面内偏心连接节点梁纵筋锚固性能分析

柏洁1 柏果2

(1.贵州大学土木建筑工程学院，贵阳市，550003 2.贵州省电力设计研究院，贵阳市，550002)

摘要: 在前期试验研究基础上，根据梁—墙平面内偏心连接节点非线性有限元分析，详细分析了此类节点梁纵筋的锚固性能，分析结果表明：梁-墙平面内偏心连接节点偏心一侧梁纵筋锚固性能低于不偏心一侧，节点宏观受力和梁纵筋局部锚固环境是影响节点纵筋锚固性能的关键因素，应通过合理设计保证梁纵筋锚固性能以满足节点传力要求。

关键词: 梁-墙平面内偏心连接节点；纵筋；锚固性能；有限元分析

Anchorage Performance Analysis of Longitudinal Reinforcement in the Eccentric

In-plane Beam-wall Joint

BAI Jie, BAI Guo

(1.College of Civil and Architecture Engineering, Guizhou University, Guiyang 550003, China 2. Guizhou Electric Power

Design Institute, Guiyang 550002, China )

Abstract: On the basis of previous experimental research, combined with the nonlinear finite element parametric analyses, the

anchorage performance of longitudinal reinforcement in the eccentric in-plane beam-wall joint was analyzed. Analysis results show that:

the anchorage performance of longitudinal reinforcement in the eccentric side of beam is worse than those in the non-eccentric side. In

addition, the macroscopic mechanical behavior and anchorage environment are two key factors influencing on anchorage performance

of longitudinal reinforcement, and the anchorage performance can meet the requirement of force transmission by using reasonable

design.

Key words: eccentric in-plane beam-wall joint; longitudinal reinforcement; anchorage performance; finite element analysis

0 引言

钢筋混凝土梁-墙平面内连接节点是框架－剪力墙和框架－核心筒结构中的常见节点形式，当梁宽大于墙厚，且梁凸出于墙肢一侧时即形成梁—墙平面内偏心连接节点（图1），此时，位于墙外的偏心一侧梁纵筋锚固传力条件较墙厚与梁宽相等时复杂，因此，此类节点的偏心一侧梁纵筋锚固性能是控制节点传力机理和受力性能的关键因素。

针对梁—墙平面内偏心连接节点，文献[1]在对梁纵筋采用直锚的节点进行试验中发现，即使梁伸入墙肢长度大于《混凝土结构设计规范》[2]规定的锚固长度，偏心一侧梁纵筋仍然会产生明显的粘结滑移，节点的承载力和延性均低于梁宽等于墙厚的不偏心节点。针对梁纵筋采用弯锚的节点，笔者前期进行了6个试件的试验研究[3]、[4]，研究结果表明，梁纵向钢筋采取直角弯折的锚固措施和加大墙肢内梁配箍率都可以起到改善节点受力和延性的作用，但弯锚措施综合效果更好。为进一步深入研究梁—墙平面内偏心连接节点的传力机理，本文基于非线性有限元分析，研究了采用弯锚措施的此类节点偏心一侧梁纵筋在受力过程中的应力分布情况以及梁纵筋位置对锚固性能的影响。

1 非线性有限元分析

通过前期试验研究发现，在偏心节点中梁纵筋的位置对其锚固条件和传力能力影响十分明显，梁纵筋越靠偏心一侧，锚固性能越差，相同锚固长度条件下，其粘结退化越严重。

为验证梁纵筋位置对其锚固性能影响以及锚固性能的主要影响因素，采用两个模型J-A和J-B进行图1 梁—墙平面内偏心连接节点

Fig.1 The eccentric in-plane beam-wall joint - 2 -

非线性有限元分析，均以试验试件J-6为基本模型，墙长、墙高和截面厚度分别为1200mm、1500mm和150mm，梁截面为300×500mm，梁长1200mm，梁伸入墙内长度600mm，梁上部四根纵筋由不偏心一侧至偏心一侧依次编号为1~4，其中1、2号钢筋位于墙肢内不偏心一侧，3、4号钢筋位于墙肢外偏心一侧，模型J-A将3号和4号梁纵筋全部放置在4号梁纵筋处，即偏心一侧最外侧处，而模型J-B则将3号和4号梁纵筋全部放置在3号梁纵筋处，即偏心一侧靠近墙肢处，根据两个模型的分析结果可比较梁纵筋位置对节点受力及锚固性能的影响。

非线性分析采用有限元程序ABAQUS[5]。

1.1 有限元模型

混凝土和钢筋分别采用solid单元和truss单元，将钢筋单元嵌入到混凝土单元中，图2和图3分别给出了有限元模型的钢筋布置图和混凝土网格划分图。通过修正的钢筋和混凝土本构关系考虑钢筋与混凝土界面粘结滑移作用对试件宏观受力性能的影响[6]，模型中混凝土采用塑性损伤模型[7]。

模型边界条件同试验，墙下端固结，上端为自由端；墙顶施加轴压比为0.1的压应力，梁端施加向下沿y方向正向的单调荷载。

1.2 承载力曲线

图4为分析模型J-A和J-B梁端荷载P—位移△曲线，由图可见，将偏心一侧梁纵筋全部设置在靠墙肢位置的模型J-B承载能力明显高于设置在最外侧处模型J-A。从节点偏心一侧梁纵筋传力来看，由于模型J-B将偏心一侧梁纵筋均放置在靠近墙肢的位置，梁纵筋向节点内的传力更加直接，此外，施加在墙上的轴压力和墙肢本身对钢筋有一定的约束作用，有利于其锚固粘结，偏心一侧梁纵筋能够有效发挥其材料强度，从而节点传力能力得到一定程度的保证，节点承载能力能够相应提高。

1.3 混凝土损伤分布

图5为极限荷载时混凝土受拉损伤因子分布云图，对比发现，将偏心一侧梁纵筋全部设置在靠墙肢位置的模型J-B中，偏心一侧节点处裂缝较少，墙上混凝土损伤较模型J-A明显，除位于梁端部以上墙体的数条竖向裂缝外，在墙下部还出现了水平裂缝，说明梁纵筋向墙内的传力较模型J-A充分，节点的整体受力性能较好；将偏心一侧梁纵筋全部设置在偏心一侧最外侧后，模型J-A中偏心一侧节点区域出现了严重的混凝土损伤，除产生了劈裂裂缝外，梁端部区域也出现了较为明显的混凝土损伤，说明偏心一侧梁纵筋位置越靠外侧其在受力过程中的锚固环境越差，纵筋的锚固粘结失效导致节点传力机构的破坏，是节点受力性能的控制条件。 图 3 混凝土网格划分图

Fig. 3 Mesh division of concrete 图2 钢筋布置图

Fig. 2 Reinforcement arrangement diagram

(a) J-A (b) J-B

图5 混凝土损伤分布

Fig.5 Damage factor distribution of concrete

图4 梁端承载力—位移曲线

Fig. 4 P-Δcurves of beam 240(kN)P(mm)J-AJ-B - 3 -

1.4 偏心一侧梁纵筋应力分布

为了更加直观地对比梁纵筋位置对其锚固性能和传力的影响，图6给出了两个模型中偏心一侧4号梁纵筋在屈服荷载和极限荷载时的应力分布情况，图中纵坐标为钢筋应力与其屈服强度的比值y11/sf，通过对比发现，模型J-B中4号纵筋应力值明显大于模型J-A，基本接近屈服强度，说明偏心一侧梁纵筋越靠近墙肢，其锚固条件越好，钢筋有效发挥材料强度，对节点传力越有利；模型J-A中偏心一侧梁纵筋远离墙肢，应力值在极限荷载时不足0.8倍的屈服强度，在受力过程中粘结退化较靠近墙肢的钢筋明显，锚固性能差，传力能力减弱。

图7给出了屈服荷载和极限荷载时模型J-A和J-B中节点内梁箍筋在偏心一侧上侧面、下侧面上水平肢和正侧面上竖直肢应力最大值分布，由节点内梁端部向墙梁交界处箍筋编号依次为1~6号，由图可见，模型J-A中节点内梁箍筋应力值在一定程度上大于模型J-B，这是由于将偏心一侧梁纵筋全部放置在偏心最外侧4号纵筋位置处时，偏心一侧梁纵筋向节点内的传力途径更加复杂，需要由梁箍筋参与传力的部分增大，导致位于节点内的梁箍筋应力增加，此外，随着节点处由于宏观受力和局部传力作用产生的受剪斜裂缝、扭转裂缝和纵筋劈裂裂缝的发展，节点内梁箍筋承担了更多的拉力，因此，箍筋应力明显增大。

2 节点梁纵筋锚固性能差异的影响因素

2.1 节点宏观受力的影响

通过前期研究已经发现，对梁-墙平面内偏心连接节点而言，节点内偏心一侧梁越远离墙的部位其翘曲趋势越明显，节点处偏心一侧梁翘曲趋势及墙对梁翘曲的约束作用，使得节点处梁与墙侧交界面上存在由梁端荷载引起的扭转作用，根据节点处剪应力方向，扭转裂缝的发展趋势大致如图8a）中a和b裂缝所示。

此外，沿墙厚（梁宽）方向的变形不均匀性也体现了节点处存在的另一种与扭转同时存在受力情况，即由于梁端荷载的偏心作用在节点上产生的弯a)上侧面 b）正侧面 b) 下侧面

图 7 极限荷载时偏心一侧梁箍筋应力最大值分布

Fig.7 Maximum stress distribution of beam stirrup in eccentric side under ultimate load 0123456050100150200250300350钢筋应力s11 （N/mm2）箍筋编号 J-A J-B0123456050100150200250300350钢筋应力s11 （N/mm2）箍筋编号 J-A J-B0123456050100150200250300350钢筋应力s11 （N/mm2）箍筋编号 J-A J-B(b) 极限荷载

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钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能研究

钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能研究

钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能研究

一、研究背景

在地震灾害频繁发生的现代社会，钢筋混凝土结构的抗震性能显得尤为重要。节点作为结构中的关键部位，其抗震性能直接影响整个结构的安全性能。因此，对于钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行研究具有重要的意义。

二、节点的分类

钢筋混凝土梁柱节点根据其结构形式可以分为刚性节点和半刚性节点两种。

1. 刚性节点

刚性节点是指节点中的钢筋与混凝土之间不存在可变形剪力连接，因此节点的受力性能主要依靠钢筋的强度和刚度。刚性节点又可分为板式节点和梁式节点两种。

2. 半刚性节点

半刚性节点是指节点中的钢筋与混凝土之间存在可变形剪力连接，因此节点的受力性能主要依靠可变形剪力连接的强度和刚度。半刚性节点又可分为剪力墙节点和剪力板节点两种。

三、节点的受力机理

钢筋混凝土梁柱节点的受力机理是指节点中各部分的受力状态和相互作用关系。节点的受力机理主要包括剪力、弯矩和轴力等三种受力状态。其中，剪力是节点受力的主要状态，同时也是节点破坏的主要形式。

四、节点的抗震设计

为了提高节点的抗震性能，需要在节点设计中加入抗震设计的理念。抗震设计主要包括以下几个方面：

1. 剪力加强

剪力加强是指在节点设计中加强节点的剪力承载能力。通常采用加强节点钢筋的强度和数量，或者在节点中加入剪力墙等加强措施。

2. 建立可变形剪力连接

为了提高节点的变形能力，需要建立可变形剪力连接机制。可变形剪力连接机制可以通过采用延性钢筋、钢板等材料，或者采用预制装配构件等方式实现。

3. 设计抗震加强带

抗震加强带可以在节点中设置，用于增强节点的抗震性能。抗震加强带通常采用加强钢筋的方式，或者采用加强板等材料。

四、节点的试验研究

为了验证节点的抗震性能和抗震设计的有效性，需要进行试验研究。试验研究主要包括节点的静力试验和动力试验两种。

1. 静力试验

静力试验是指通过施加静态荷载，测量节点各部分的变形和应力等参数，来评估节点的抗震性能。静力试验通常采用大型试验台进行。

总结框架梁、非框架梁中钢筋连接、截断、锚固要点

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在框架梁结构里,主梁是搁置在框架柱子上，次梁是搁置在主梁上。在相交处，小心计算主梁，这是个主要受力构件，马虎不得。

计算要点和构造特点：

1.主梁除承受自重外，主要承受由次梁传来的集中荷载。为简化计算，主梁自重可折算成集中荷载计算。

2.与次梁相同，主梁跨中截面按T型截面计算，支座截面按矩形截面计算。

3.主梁支座处，次梁与主梁支座负钢筋相互交叉，使主梁负筋位置下移，计算主梁负筋时，单排筋h0=h－（50～60）mm，双排筋h0=h－（70～80）mm。

4.主梁是重要构件，通常按弹性理论计算，不考虑塑性内力重分布。

5.主梁的受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定。

6.在次梁与主梁相交处，次梁顶部在负弯矩作用下发生裂缝，集中荷载只能通过次梁的受压区传至主梁的腹部。这种效应约在集中荷载作用点两侧各0.5～0.6倍梁高范围内，可引起主拉破坏斜裂缝。为防止这种破坏，在次梁两侧设置附加横向钢筋，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载应全部由附加横向钢筋（吊筋、箍筋）承担。附加横向钢筋应布置在长度为S=2h1＋3b的范围内。

板支座上部非贯通纵筋的长度怎么确定

支座筋泛指支座处的所有筋,细分为支座元宝筋(起弯筋),支座下

筋(纵向底部筋),支座箍筋(支座端加密箍筋)等。扁担筋指板在支座处的负筋(板扁担),以及贯通梁在支座处的上部筋(梁扁担),形状如扁担而已。非通长筋,多指负筋或板的分布筋,区别于受力筋"通长设置"而已。三者除都是钢筋外,没有其它关系。我的理解：都是在支座部位，但构造、作用和形状不同，所指的范围也不同。参考03101的框架梁的纵向钢筋构造，应该可以理解。

什么是通长筋、底板筋、上部筋、下部筋

通长筋是指贯穿于构件（如梁）整个长度的钢筋，中间既不弯起也不中断，当钢筋过长时可以搭接或焊接，但不改变直径。贯通筋既可以是受力钢筋，也可以是架力钢筋。

7月1日新规《GB50010-2010混凝土结构设计规范》在钢筋排号保护层计算搭接锚固计算构件节点等方面变化巨大

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11G101与03G101变化解析

11G101系列新平法2011年9月1日正式实施：

《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）》 11G101-1

《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土板式楼梯）》

11G101-2

《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（独立基础、条形基础、筏形基础及桩基承台）》 11G101-3

11G101系统平法图集较03G101系列图集较大变化有：

一、 适用范围变化：

11G101-1适用于非抗震和抗震设防烈度为6~9度地区的现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙和部分框支剪力墙等主体结构施工图的设计，以及各类结构中的现浇混凝土板（包括有梁楼盖和无梁楼盖）、地下室结构部分现浇混凝土墙体、柱、梁、板结构施工图的设计。

包括基础顶面以上的现浇混凝土柱、剪力墙、梁、板（包括有梁楼盖和无梁楼盖）等构件的平法制图规则和标准构造详图两大部分。

11G101-3适用于各种结构类型下现浇混凝土独立基础、条形基础、筏形基础（分梁板式和平板式）、桩基承台施工图设计。

包括常用的现浇混凝土独立基础、条形基础、筏形基础（分梁板式和平板式）、桩基承台的平法制图规则和标准构造详图两大部分内容。

二、 受拉钢筋锚固长度等一般构造变化：

11G101系列平法图集依据新规范确定了受拉钢筋的基本锚固长度lab、labe，以及锚固长度la、lae的计算方式。较03G101系列平法图集取值方式、修正系数、最小锚固长度都发生了变化。

三、 构件标准构造详图变化：

11G101-1中抗震KZ边柱和角柱柱顶纵筋构造，较03G101有如下变化：

1、新图集中各个节点可以进行组合使用；

2、柱外侧纵筋不少于柱外侧全部纵筋的65%伸入梁内；（与原图集一致）

3、A节点，外侧伸入梁内钢筋不小于梁上部钢筋时，可以弯入梁内作为梁上部纵向钢筋。（新增的构造）

钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析

钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析

钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析

钢结构梁柱T型连接节点是一种常用的连接方式，广泛应用于建筑和桥梁等领域。在设计过程中，对该连接节点的力学性能进行分析至关重要，可以确保节点在使用过程中的稳定性和安全性。本文将从节点的受力特点、节点的承载能力和节点的破坏机制三个方面进行力学性能的分析。

钢结构梁柱T型连接节点的力学性能受节点的受力特点影响。在节点的受力过程中，主要包括节点受压、受拉和剪切力的作用。节点受压和受拉力由梁或柱传递给节点，而剪切力则是由横接梁产生的。在节点内部，通过加强筋和螺栓等连接件来承载这些受力。因此，节点的力学性能取决于节点的材料性能和连接方式，并需要满足相应的安全强度和刚度要求。

节点的承载能力是指节点能够承受的最大力。要分析节点的承载能力，需要考虑节点内部的受力传递机制和材料的强度。节点内部的受力传递机制是材料的刚度和弹性恢复能力的体现，而材料的强度决定了节点的破坏载荷。节点的承载能力可以通过计算和试验来确定。在计算过程中，可以使用有限元分析等方法，考虑节点内部的应力分布和应变变化。在试验过程中，可以通过加载试验来模拟实际工况，测试节点的承载能力。

节点的破坏机制也是分析节点力学性能的重要方面。节点的破坏主要包括连接件破坏和节点整体破坏两种情况。连接件破坏是指连接件的强度不足导致螺栓的断裂或剪切带的形成。节点整体破坏是指节点柱或梁的破坏，通常是由于节点承载能力不足或材料疲劳引起的。在进行节点的力学性能分析时，需要考虑连接件和节点本身的破坏机制，并采取相应的措施来提高节点的抗震性能和破坏韧性。 综上所述，钢结构梁柱T型连接节点的力学性能分析涉及节点的受力特点、节点的承载能力和节点的破坏机制。通过对节点的力学性能进行分析，可以有效提高连接节点的设计和施工质量，确保节点在使用过程中的稳定性和安全性。在实际工程中，应根据具体的工况和要求，选择合适的节点连接方式和优化的设计方案，以确保节点的力学性能满足工程的需求。