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所屬欄目:物理論文 發(fā)布日期:2012-04-11 17:10 熱度:
摘要:框架結構的節(jié)點是梁柱的交接點和結構的受力核心區(qū),起到傳遞彎矩和剪力的作用。框架結構的節(jié)點設計是結構設計的重要內(nèi)容之一,它將直接影響結構在荷載作用下的整體性能以及單個構件的受力分析。本文物理論文針對框架結構梁柱連接節(jié)點的形式及其設計進行了探討。
關鍵詞:框架結構,節(jié)點設計,整體性,抗震
0論文引言
現(xiàn)在建筑行業(yè)大量采用鋼筋混凝土框架結構,而梁柱節(jié)點更是其主體結構的重要組成部分。根據(jù)大多數(shù)工程資料表明,框架結構的震壞大多發(fā)生于梁柱節(jié)點這一核心區(qū),其主要破壞形式主要表現(xiàn)為鋼筋錨固的破壞和節(jié)點核心的剪切破壞。我國的建筑抗震規(guī)范也提出了“強節(jié)點”的概念。但是仍有部分設計人員忽視或不能正確理解框架結構的節(jié)點設計,而節(jié)點設計對工程質量的影響是極其關鍵的,這種忽視可能會導致一定的安全隱患。
1框架節(jié)點設計的重要性
1.1節(jié)點在整體框架中的重要性
節(jié)點在建筑工程中起著非常重要的作用。在框架結構中,它不僅能傳遞和分配內(nèi)力,還保障了工程結構的整體性,它還是連接梁柱的重要部分。它在框架中起著傳遞內(nèi)力、分配內(nèi)力和保證結構整體性的作用,但框架結構易受各種因素的影響,所以這就在混凝土框架結構的設計上有更高的要求。
1.2框架節(jié)點在梁柱構件中的重要性
國內(nèi)外大地震震害表明,在地震作用下,鋼筋混凝土框架節(jié)點發(fā)生了不同程度的破壞。震害表現(xiàn)為節(jié)點核心區(qū)的剪切破壞;梁縱筋在節(jié)點核心內(nèi)的粘結破壞;正交梁與柱交角處節(jié)點的局部破壞;也有不少由于預埋件錨筋剪斷或被拔出引起構件塌落或房屋倒塌的。因而,在抗震設計時,框架節(jié)點應進行受剪承載力計算,并滿足有關節(jié)點抗震的構造要求。
2框架節(jié)點設計中常見問題分析
2.1強梁弱柱問題
在框架結構的設計中,“強梁弱柱”是我們極力所要避免的一個問題。強梁弱柱,即梁的承載力大于柱的承載力。根據(jù)建筑抗震要求小震不壞、中震可修、大震不倒,在地震時如果柱子比梁先受到震壞,整個建筑物將會遭到毀滅性的打擊。因此在地震到來時要保證柱子后壞,使梁的兩端產(chǎn)生塑性鉸,來消耗地震的能量。
2.2強彎弱剪問題
“強彎弱剪”也是框架結構設計中要避免的一個問題。相反,在建筑設計中通常有”強剪弱彎“這樣的規(guī)定,這是與脆性破壞和延性破壞的概念有關。脆性破壞是指結構在沒有或幾乎沒有任何征兆的情況下突然破壞。延性破壞是指結構在破壞之前有明顯的征兆,比如過大的變形,較大裂縫等。從破壞特點來看我們當然希望結構發(fā)生延性破壞,因為這會給我們很多的反應時間,以將損失最小化。一根受彎矩和軸力共同作用的構件——比如柱子,對于滿足要求的設計,構件由于抗剪承載力不足而導致的破壞屬于脆性破壞,而由于抗彎能力不足而導致的破壞為延性破壞,因此要求柱子的抗剪承載力要高于抗彎承載力。
3框架節(jié)點設計的要點
3.1加強框架整體結構的概念設計
整體結構的概念設計是結構工程師在建筑方案階段,運用人的判斷和思維能力,從宏觀上構思結構設計中的基本問題,有效選擇結構體系,使其與建筑方案和結構功能相協(xié)調(diào)。概念設計的宗旨是在特定的環(huán)境條件及建筑空間下,用整體概念來考慮結構的總體方案,在方案階段用概念性近似計算方法,迅速有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。
3.2強柱弱梁的設計理念
強柱弱梁是一個從結構抗震設計角度提出的一個結構概念。就是柱子不先于梁破壞,因為梁破壞屬于構件破壞,是局部性的破壞,而柱子破壞將危及整個結構的安全--可能會整體倒塌,后果嚴重。要保證柱子更“相對”安全,故要“強柱弱梁”。
強柱弱梁指的是使框架結構塑性鉸出現(xiàn)在梁端的設計要求。用以提高結構的變形能力,防止在強烈地震作用下倒塌。“強柱弱梁”不僅是手段,也是目的,其手段表現(xiàn)在人們對柱的設計彎矩人為放大,對梁不放大。其目的表現(xiàn)在調(diào)整后,柱的抗彎能力比之前強了,而梁不變。即柱的能力提高程度比梁大。這樣梁柱一起受力時,梁端可以先于柱屈服。
3.3強節(jié)點弱構件的設計理念
強節(jié)點弱構件是指節(jié)點的承載理應高于連接構件,因節(jié)點失效意味著與之相連的梁與柱都失效。一個結構無論其構件的承載能力有多強,如果構件與構件的連接處(節(jié)點)發(fā)生破壞了,那么這些構件也就不能組成結構了,也即不能滿足需要了。
3.4加強對節(jié)點處的構造處理
從節(jié)點處混凝土強度方面看,混凝土強度直接影響框架節(jié)點抗剪承載力,對于承受一定荷載的框架節(jié)點,混凝土強度越高,則梁、柱的截面尺寸越小,框架節(jié)點核心區(qū)混凝土的承剪截面也相應減小,在一定配箍率下,對其抗震性能反而不利。從節(jié)點配筋角度看,在框架節(jié)點內(nèi)配置水平封閉箍筋,一方面對框架節(jié)點核心區(qū)混凝土產(chǎn)生有利約束,增強傳遞軸向荷載的能力;另一方面承擔部分水平剪力,提高框架節(jié)點的抗剪承載力。在水平反復荷載作用下,框架節(jié)點核心混凝土出現(xiàn)交叉斜裂縫后,剪力的傳遞由斜壓桿作用過渡到水平箍筋承擔水平分力、柱縱向鋼筋承擔豎向分力以及平行于斜裂縫的混凝土骨料咬合力所構成的桁架抗剪機制,設置豎向箍筋可承擔框架節(jié)點剪力的豎向分量,減少混凝土的負擔,從而提高框架節(jié)點的抗剪承載力,但施工不便。柱縱向鋼筋通常按抗彎要求設置,沿柱截面的高度方向,按構造規(guī)定也相應配置一定數(shù)量的縱向鋼筋。這些縱筋與水平箍筋聯(lián)合對框架節(jié)點核心區(qū)混凝土形成雙向約束。
4論文結束語
在建筑工程施工中,框架結構的節(jié)點是聯(lián)系整個結構體系的樞紐,節(jié)點承受由梁端和柱端傳遞來的各種荷載的共同作用且受力復雜。因此,節(jié)點要求具有足夠的強度,以保證整個結構體系的安全可靠。
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文章標題:框架結構的節(jié)點設計探討之物理論文
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