杨 青 杨国兵

(1.滁州学院土木与建筑工程学院，安徽 滁州 239000；2.安徽滁州技师学院，安徽 滁州 239000)

0 引言

框架混凝土结构房屋无处不在。节点核心区钢筋处理方式是影响框架结构抗震性能的关键，杨洪渭等[1]通过拟静力试验比较新型装配式与普通现浇混凝土框架节点，具有较饱满的滞回曲线、较好的刚度和耗能特性，邢国华等[2]通过建立明确力学计算模型探讨框架节点核心区受剪机理，李振宝等[3]通过对正方形框架截面柱在双向受力下节点核心区受力机理的研究，得出核心区混凝土形成斜压杆，箍筋和柱筋分别形成水平和竖向的拉杆，共同承担节点合剪力结论，建立抗剪承载力计算方法并通过试验得以验证。但实际施工中，框架节点核心区往往处理不当。本文通过框架梁柱节点构造加以分析，触及梁柱结构的受力机理，探究混凝土梁柱结构施工和监理中应予关注的问题。

1 明晰构件约束变化造成的后果

某商场为框架结构，沿街柱距为4.5 m，柱截面尺寸为450 mm×500 mm，沉管灌注桩基础，2层沿街裙房楼面原设计为矩形截面悬臂梁(180 mm×600 mm)，计算跨度取2.2 m，悬臂梁顶配筋3Φ25，梁下2Φ12(均为Ⅱ级)，箍筋Φ8@200(Ⅰ级)，混凝土强度等级C20，外挂连续梁(矩形截面180 mm×600 mm)，后在其上增加用作一排库房，屋面板厚120 mm，砖砌体墙厚度分别为180 mm,120 mm，悬臂梁端部下增设钢筋混凝土柱，木桩基础，库房(设置180 mm厚普通砖砌体横隔墙)结构布置见图1a)，使用后发现外排立柱下沉，致使立柱与悬臂梁脱空,原水平梁产生裂缝见图1b)。现根据该工程实例，立柱与水平梁连接前后的计算简图与内力计算，库房净高取2.6 m，屋面板跨度取3.0 m，屋面荷载设计值取5.5 kN/m2。立柱下沉前后，导致水平梁受力方式发生剧变，弯矩剪力内力计算结果分别见图2，图3。

根据水平梁的设计参数，见图4，进行结构构件承载力的复核。

b×h=180 mm×600 mm,h0=600-35=565 mm。

As支座=1 471 mm2,As跨中=226 mm2。

180×565×0.452×(1-0.5×0.452)=193 kN·m。

180×565×0.069×(1-0.5×0.069)=36.95 kN·m。

Mu支=193 kN·m

Vu=174.1 kN

不难得出，水平梁支座约束变化就是造成水平梁产生弯剪裂缝的根源,为分析诊断裂缝成因与处理提供依据。

2 梁柱节点构造分析

2.1 框架梁控制截面钢筋构造

框架梁支座负筋和跨中正筋的配置，均来自结构弯矩图控制截面峰值，按结构抗震等级及混凝土强度等级，钢筋级别和受力钢筋直径进行有效锚固，同时进行箍筋加密区范围设置[4]。

2.2 框架梁钢筋锚固及箍筋加密的机理

我国大量公共建筑与居住建筑均在抗震设防考虑范围内，依建筑工程抗震设防分类标准、结构类型、烈度和房屋高度划分抗震等级。图集明确规定了抗震等级一级至四级情况下各种位置梁柱节点的梁钢筋锚固要求，监理工程师隐蔽工程验收时应予明确。典型框架梁柱节点破坏见图5，LZ节点锚固见图6。

在框架梁柱关键节点处，地震(左震或右震)会产生较大的内力重分布，梁端应考虑吸收地震能量出现的塑性铰，塑性铰不同于普通铰，它必须能够承受弯矩，如果此时受力钢筋没有锚固或锚固不足，则会造成此处钢筋不能发挥受力特性而引起塑性铰失效。但另一方面也必须关注，梁端纵筋超配筋也是非常有害的，有资料显示，日本、新西兰及欧洲规范，特别在纵向钢筋的延伸率、强屈比方面做出严格规定以保证梁端塑性铰的实现。

2.3 框架柱端箍筋加密的机理

贯彻规范要领的图集已明确，框架柱端的封闭加密箍筋构造要求见图7，在轴压比很大的情况下，箍筋配箍率不足或未按规范要求进行箍筋加密(加密的作用主要是约束核心混凝土)，由于水平地震力作用，柱端会产生较大的弯矩和剪力[5]，引起弯剪斜裂缝，地震力方向反复变化，形成X形状裂缝分割混凝土，最后钢筋压屈，箍筋外绷，混凝土压碎，造成框架柱柱头压屈柱脚崩溃现象。

图8就是一地震后出现的框架柱端破坏情景。而柱端一旦出现塑性铰，柱端抗剪能力急剧下降，剪切破坏(脆性破坏)就形成了，要体现与建筑结构抗震设计规范要求的“强柱弱梁”原则，框架柱端节点的纵向受力钢筋(不允许钢筋出现连接)和横向加密箍筋，以及混凝土的浇筑质量，是构成这一关键部位的主要因素。

3 钢筋接头位置分析

构件中钢筋的接头位置及数量，是隐蔽工程验收需控制的问题，其中也包含着构件的受力原理，自然是问题的根源，何为强调钢筋同一连接区段内及接头率时，规范明确规定(如图9所示)，小于连接区段长度范围内的接头就是钢筋的传力薄弱区域，连接区段对于机械连接为35d，焊接为35d且不小于500 mm，绑扎连接为1.3ll或1.3llE，这就是为什么框架柱竖向受力钢筋接头交错，且规定在距离梁板不小于500 mm高的规定的缘故，如图10所示。

实际工程中剪力墙竖向钢筋的接头位置距离楼面及两接头位置错开距离，梁板柱墙施工缝、后浇带等钢筋混凝土结构构件钢筋接头位置与数量等均与规避其内力峰值不无关联，任何形式钢筋的连接均是对其受力性能的削弱。明白其道理，不论是对于施工或监理岗位，对墙、柱、梁、板或基础等结构构件的质量控制均有醍醐灌顶之功效。

4 钢筋偏位对框架梁抗弯承载力的影响

以单筋截面受弯构件为例，矩形截面悬臂梁，截面尺寸240 mm×500 mm，梁顶配筋3Φ25，梁下2Φ12(均为Ⅱ级)，混凝土强度等级C25，因为梁顶钢筋下沉造成的抗弯承载力降幅见表1。

表1 某单筋矩形钢筋偏位抗弯承载力变化

从表1中可以得出，该梁顶钢筋安装偏差(下移)每30 mm为基准，抗弯承载力下降达7.7%。

5 结语

框架结构节点的设计，理论已比较成熟，目前应用有YJK软件、PKPM-BIM等软件，建立结构正确的计算模型是关键，同时充分考虑计算荷载取值及最不利效应组合，给予结构足够的抗力以满足结构的安全可靠度，作为施工与监理，要注重施工过程中关键节点构造与混凝土浇筑质量，采取有效措施，确保决定框架结构抗压、弯(拉)、剪抗震承载力的主要因素(如截面尺寸、混凝土保护层厚度、材料强度与主要抗弯抗剪钢筋的位置、数量、型号及接头数量方式方面)满足国家现行规范要求。只有从源头上对框架结构加以力学分析、认识与探究，重视框架结构关键节点“内幕”材料的力学机理，方能整体定性响应结构的内力“需求”，使框架结构不论是在使用状态或施工过程均处于质量可控状态。