建筑结构设计中梁柱的交接处理

鲍奕杉

【摘要】对于建筑结构设计中梁柱交接位置处理，本文先提出梁柱交接位置节点核心区的重要性，通过经验和规范总结梁柱节点核心区的设计要点。

【关键词】结构设计;梁柱节点核心区;强节点弱构件

1、关于建筑结构设计中梁柱交接核心区的重要性

1.1梁柱节点的抗震问题

地震作用下，节点核心区经受着很大的水平剪力，容易产生脆性破坏。而梁柱节点在地震作用下破坏的主要原因是：1.节点的受剪承载力不足，2.箍筋稀少，3.梁筋锚固长度不够。在结构设计时，设计师应该从整体结构体系进行设计，尤其应关注电算结果中节点位置剪扭参数是否超限。因为节点的位置，在整体结构中相对也会比较脆弱，一旦发生地震，最受影响的就是节点。另外，在建筑物的节点位置必须设置满足规范要求的箍筋，这是预防混凝土出现裂缝、防止形状发生改变的主要方式。在进行设计时应该准备充足量的钢筋，设置在梁柱的节点位置，在施工中也要保证混凝土的使用性能可以得到最好的发挥，减少混凝土裂缝的发生，使节点位置能够有足够的支撑力，使建筑物更加具有稳定性。

1.2结构设计中对于梁柱交接位置问题的忽视

建筑设计人员在进行建筑结构设计时要未能深入考虑梁柱交接位置的抗震要求或者忽略了节点设计的重要性。在对相邻各大构件进行计算后，通常假定比它所连接构件大一些的节点并无危险，仅仅采用一般的构造措施作为节点设计。因此，设计人员在进行相关的设计工作时，要能做好其梁柱交接位置的设计方案，设计人员要在结构说明中明确具体的注意事项和其详细的施工方法，以便于在实际施工时工作人员可以做好梁柱交接工作，对其承重梁和支承柱两端进行加固。可就当前设计人员的梁柱交接设计图纸分析，其设计图纸严重忽视梁柱交接处的处理的问题。因此需要设计人员要能在图纸中明确节点核心区钢筋锚固长度，箍筋处理、混凝土浇筑等注意事项，这样就可以有效对提升承载能力。

2、建筑结构设计中梁柱节点核心区设计要点

2.1梁柱节点核心区满足“强节点弱构件”要求

在"小震不坏，中震可修，大震不倒"的抗震设计原则下，钢筋混凝土框架结构都应该设计成延性结构，合理的设计梁、柱、节点，防止构件过早发生脆性破坏，控制构件破坏的先后顺序，在一定程度上实现"强柱弱梁"、"强剪弱弯"、"强节点弱构件"的抗震概念设计要求。“强柱弱梁”可有效的防止柱铰破坏机制的出现，保证结构在强震作用下不会整体倒塌;“强剪弱弯”可有效防止脆性破坏的发生，使结构具有良好的耗能能力;“强节点弱构件”，节点是梁与柱构成整体结构的基础，在任何情况下都应使节点的刚度和强度大于构件的刚度和强度。

因此，首先在结构设计中要有意识的制造“弱梁、强柱和更强的节点”，应避免剪切破坏先于弯曲破坏，以保证结构构件有足够的强度，也保证整个结构的安全性。其次，实现强节点，应避免钢筋锚固破坏先于构件破坏。这就要求贯穿节点的梁柱钢筋有足够的粘结和锚固，不至于使节点发生粘结锚固失效。最后，节点构造应该简单，便于施工，确保混凝土的浇筑质量。

2.2提高梁柱节点核心区性能设计要点

根据《混凝土结构设计规范》中第11.6.1条规定，一、二、三级抗震等级的框架应进行节点核心区抗震受剪承载力验算;四级抗震等级的框架节点可不进行计算。以及根据《建筑抗震设计规范 GB 50011-2010》[2016年修订版] 的 附录D中规定：

D.1.3节点核心区组合的剪力设计值，应符合下列要求：

Vj≤（0.30ηjfcbjhj）/γRE               （D.1.3）

根据上述公式，提高框架梁柱节点核心区抗剪承载力的途径有很多，如提高节点区混凝土强度等级、加大框架梁宽度、减小柱截面、梁水平加腋等等。具体分析如下：

2.2.1节点核心区周边有现浇混凝土楼板時，加大周边梁板对节点核心区的约束

根据《抗规》公式D.1.3，当框架梁截面宽度略小于 0.5倍的框架柱截面宽度时，可根据结构位移情况适当减小柱截面宽度或加大梁截面宽度，这样可使放大系数ηj变成1.5，轻松满足要求。

当梁柱节点核心区周边有现浇混凝土楼板时，对于中柱节点尽量满足梁柱中心线重合，并确保正交方向梁高与宽满足要求（即满足公式中放大系数取值1.5的要求），即可采用放大系数ηj1.5或1.25。

2.2.2提高节点核心区混凝土强度

根据公式D.1.3，提高混凝土强度，核心区抗剪承载力随即提高，该办法简单直接，设计过程中常被采用，但是需要注意的是梁柱混凝土标号不一致，且在节点核心区钢筋纵横交错，会增加实际施工过程中的难度。

根据施工规范要求，梁柱节点核心区的混凝土实行先高后低的原则，即先浇筑节点核心区的强度较高柱混凝土，后浇筑梁板混凝土。但是由于节点核心区混凝土用量少，施工组织困难，强度等级不同的部位应在混凝土初凝前完成浇筑，不太容易做到。。另一方面梁端箍筋加密区箍筋间距小，若同时箍筋肢数较多，在高强度等级混凝土与低强度等级混凝土之间为了分隔两者而设置的斜向钢丝网板不易放置在准确位置，也不易固定。总之，如果施工处理不好，施工质量不易保证，那么将达不到设计设想的目的。

2.2.3加大节点核心区的范围

根据《抗规》公式D.1.3，可以通过加大节点验算方向的柱截面高度即hc和加大梁宽bb的两种办法提高剪力设计值。该办法在设计中常常被设计人员使用，但是其缺点也显而易见。梁柱截面加大，增加结构成本，且造成使用空间的浪费。

另外，可以考虑采用在框架梁端部设置水平加腋的方法，加大框架梁对梁柱节点的约束宽度。依据《高规》6.1.7条，当加腋后，节点核心区的计算宽度bj也随之加大，因此节点核心区的抗剪承载力也加强。但是需要注意的是，采用此方法时，结构施工较为复杂。

结语：

总而言之，鉴于梁柱交接位置的重要性，对其进行合理的设计显得尤为重要。相关的设计人员需从应结构的安全性和施工难易程度进行综合分析，根据实际的施工情况，做好其建筑结构的设计。施工质量也是结构延性形成的关键环节，施工单位的精心施工是对结构延性的强有力的保证，只有两种完美配合才能带来良好的经济效益。

参考文献：

[1]林利坚.浅谈框架结构梁柱节点核心区的结构设计.福建建筑：2013，（08）.

[2]张梅，陈培霞，苏学勇.建筑结构设计中梁柱的交接处理方法探析[J].中国高新区，2018，（14）.