节点刚域在框架结构中的计算影响

王 海 虹

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

1 规范和理解

JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程中5.3.4条：“在结构整体计算中，宜考虑框架或壁式框架梁、柱节点区的刚域影响，梁端截面弯矩可取刚域端截面的弯矩计算值。刚域的长度可按下列公式计算(如图1所示)”。

由公式可知，梁高与柱宽度的比值越大，节点刚域的高度越大，宽度越小。且当梁高与柱宽度的比值不大于0.5或不小于2时，节点的刚域为0，所以，当梁与柱的截面相差较大时，考虑节点刚域对计算结果无太大影响。

从理论上分析，考虑节点刚域会提高结构的整体刚度，从而使结构吸收的地震作用增大，作为框架结构中主要的抗震构件，框架柱和框架梁在地震工况下所吸收的地震力就会增加，相应的地震工况下的构件内力会增加。但考虑节点刚域又会使构件的内力计算点从节点中心移动至刚域边缘(见图2)，从而又会使构件的内力减小。下面以实际工程为例，对比在高烈度区“梁、柱均考虑节点刚域”“梁考虑节点刚域、柱不考虑节点刚域”“梁不考虑节点刚域、柱考虑节点刚域”和“梁、柱均不考虑节点刚域”时，整体指标和构件内力的变化情况。从而明确考虑节点刚域。

2 工程概况

某小学为框架体系，地上4层，局部地下2层。地上首层4.1 m，其余均为3.9 m。抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.2g，设计地震分组第二组。建筑抗震设防类别为重点设防类(乙类)。抗震等级为一级建筑场地类别Ⅲ类。使用软件盈建科建筑结构设计软件(YJK-A-V2.0.3)，标准层恒载为2.4 kN/m2，活载3.5 kN/m2。……