22 設計交流
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提高梁柱節點核心區抗剪承載力的有效途徑
——新《抗規》學習體會之二
朱炳寅/中國建築設計研究院，北京 100044
1 概述
影響框架梁柱節點核心區抗剪承載力的因素很
多，但主要因素是核心區截面有效驗算寬度b j 及正交
梁的約束影響係數ηj （詳見《抗震規範》附錄d ），而b j ，ηj 均與梁柱截面的寬度比值有關。在高層建築
的底部區域，由於框架柱截面面積較大，而當採用的框架梁截面寬度相對較小時，b j 和ηj 數值均較小，節點核心區抗剪承載力可能存在不足，在結構邊、角部位的梁柱節點核心區尤為明顯，有時框架柱的邊、角柱會出現節點抗剪箍筋遠大於柱端箍筋計算值的情況。結構設計中應採取提高b j ，ηj 的有效措施。 2 提高梁柱節點核心區抗剪承載力的有效途徑
提高框架梁柱節點核心區抗剪承載力的途徑很多（如提高節點區混凝土強度等級、加大節點區箍筋配置、增強框架梁對梁柱節點區的約束等），但最有效的還是加大框架梁對梁柱節點的約束，可直接加大框架梁的截面寬度或在框架梁的端部設定水平加腋（即在框架梁的寬度方向加腋）。
（1）當梁柱節點核心區的實際抗剪承載力與規範要求相差不多，且框架梁截面寬度略小於1/2框架柱的截面寬度時，可結合工程實際情況適當加大框架梁的截面寬度，以滿足規範對框架梁柱節點核心區的抗剪承載力驗算要求。採用此方法結構設計及施工簡單，但框架梁全截面加大，結構費用增加較多，效率較低，結構設計的經濟指標較差（見圖1(a)）。
梁柱中線不能重合時，應考慮偏心對梁柱節點的不利影響，梁寬度不滿足要求時，應採取加腋措施至滿足《混凝土高規》第6.1.3條的要求。
（2）當梁柱節點核心區的實際抗剪承載力與規範要求相差較多，且框架梁截面寬度遠小於1/2框架柱的截面寬度時，可結合工程實際情況，在框架樑端部設定水平加腋，以加大框架梁對梁柱節點的約束寬度，滿足規範對框架梁柱節點核心區的抗剪承載力驗算要求。採用此方法結構設計及施工複雜，但只是框架樑端部部分截面加大，結構費用增加較少，效率較高，結構設計的經濟指標較好（見圖1(b)）。
（3）當柱混凝土強度等級比梁的高較多，且梁柱節點核心區混凝土強度等級與梁板一致時，結構設計中也可根據工程具體情況，採取綜合措施，整體加大梁柱節點區域，既能提高框架梁柱節點核心區抗剪承載力，又可滿足節點區採用低強度等級混凝土的驗算問題（見圖1(c)）。
（4）提高梁柱節點核心區抗剪承載力的上述方法，適合於抗震等級為
一、二、**的各類框架的梁柱節點，即框架結構、框架-剪力牆結構、框架-核心筒結構等的梁柱節點。
3 梁、柱混凝土強度等級不同時的節點處理 3.1當梁、柱混凝土強度等級差不超過兩級（混凝土規範表4.1.4中的兩個強度等級差）時，梁、柱節點可按梁的混凝土強度等級施工。
3.2當梁、柱混凝土強度等級差超過兩級時，可優先考慮梁、柱混凝土分開澆築的可能性（圖2）。採用此方法，梁、柱節點區混凝土符合設計要求，實現設計意圖所花費的結構費用最小。
但應注意，採用圖2所示的施工方法時，對施工條件及組織管理能力的要求較高。在大、中城市普遍採用商品混凝土（許多大、
(a) 加大梁寬度b) 樑端設定水平加腋c) 加強節點區域
圖1 提高梁柱節點核心區抗剪承載力的有效途徑
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we learn we go 中城市已限制自拌混凝土的使用），梁、柱節點核心區少量的高強度等級混凝土與大量的較低強度等級的梁、板混凝土同時澆築，混凝土運輸（對不同等級混凝土需分批運輸）、施工組織（對梁、柱節點，梁、板混凝土同時澆築）、施工質量控制（不同等級混凝土的澆築時間控制，避免不同強度等級混凝土之間形成施工縫，確保不同等級混凝土振搗密實）等方面難度較大（一般情況下，施工單位阻力很大）。因此，方案確定之前，應與施工單位密切配合，對工程施工的具體情況應有大致了解。 採用圖2方法時，節點區混凝土與梁、板混凝土應同時澆築（指混凝土的澆築間歇不應超過混凝土的終凝時間），並應適當擴大節點區混凝土的範圍。
否則，由於商品混凝土的坍落度很大，只澆築節點區高強度混凝土而不同時澆築梁、板混凝土時，支模困難。而採用鋼絲網隔離措施，既不能確保節點區混凝土澆搗密實，還容易造成鋼絲網內混凝土中水泥漿的流失，樑端混凝土的質量難以保證。 當採用商品混凝土且施工確有困難時，不宜採用圖2的節點處理方法圖2 梁柱節點區與梁板混凝土分開澆築 3.
3當梁、柱混凝土強度等級差超過兩級且無法採用圖2的節點混凝土處理方法時，可採用圖3的做法，加大節點核心區混凝土的面積（節點核心區的高度取該節點周圍各梁的最高點至最低點之間的距離），配置附加縱筋及附加箍筋，形成節點區約束混凝土。結構設計中可按式（1）確定梁、柱節點區約束混凝土的強度等級，並適當留有餘地。 c
c c 'c f a a f1） 式中：f c 』為節點區混凝土軸心抗壓強度設計值；a 為節點區約束混凝土截面面積（平面面積），按圖3計算；a c 為節點區上部混凝土柱的截面面積；f c c 為節點上部柱混凝土軸心抗壓強度設計值。
（1）當採用圖3(a)所示做法時，節點區約束混凝土的面積不小於柱截面面積的2倍，相應地，節點區混凝土的強度等級可降低4級。
（2）柱混凝土強度等級一般不宜高於c60；節點區混凝土的強度等級應不低於現澆梁、板的混凝土強度等級，其與柱混凝土的強度等級差不應大於4級（如：柱採用c60混凝土時，節點區混凝土不應低於c40；柱採用c50混凝土時，節點區混凝土不應低於
c30）。
（3）節點區混凝土強度等級與上柱相比降低較多（依據節點受約束情況及柱軸壓比大小等因素確定）時，還應進行節點區混凝土區域性承壓驗算[4]。 （4）國內外相關資料對梁、柱節點混凝土提出各種計算公式[3]，但可操作性不強。實際工程中以採取構造措施為宜。
4 結論
（1）提高梁柱節點核心區抗剪承載力的方法很
多，應首先考慮採用符合工程實際情況且便於施工的有效方法，一般以採取構造措施為宜。
（2）實際工程中，結合對梁、柱混凝土強度等級不同時的節點區處理要求採取適當加大節點區約束混凝土的辦法，可同時提高梁柱節點核心區抗剪承
載力及提高節點區混凝土軸心抗壓承載力。 （3）影響梁柱節點承載力的因素很多，採用適當加大節點區約束混凝土的方法時應適當留有餘地。 參考文獻
[1] gb50010-2002混凝土結構設計規範[s]. 北京：中國建築工業出版社，2002.
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版社，2002.
[3] 北京市建築設計研究院. 建築結構專業技術措施[m]. 北京：中國建
築工業出版社，2007.
[4] 朱炳寅. 建築結構設計問答及分析[m]. 北京：中國建築工業出版社，
2009.
(a) 中柱節點b) 邊柱節點c) 角柱節點
圖3 增強梁柱節點區混凝土約束的途徑
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