摘要:通過(guò)對(duì)框架梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋受力狀態(tài)的分析,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)框架梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋必須設(shè)置的重要性,尤其強(qiáng)調(diào)施工人員一定按圖紙的要求,高質(zhì)量完成框架梁柱節(jié)點(diǎn)的箍筋設(shè)置,保證工程結(jié)構(gòu)的安全
關(guān)鍵詞:整體性 強(qiáng)度 約束
在施工過(guò)程中,有的施工隊(duì)伍沒(méi)有按圖紙的要求設(shè)置鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)箍筋,其原因是對(duì)框架梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)配置箍筋的作用及梁柱節(jié)點(diǎn)的重要性認(rèn)識(shí)不足。另一原因就是怕麻煩,不好施工。這是不應(yīng)該的。會(huì)給工程結(jié)構(gòu)安全造成很大的隱患。
因?yàn)榭蚣芄?jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位,它的破壞很難修復(fù),嚴(yán)重的會(huì)引起整個(gè)框架倒塌。
平時(shí),框架節(jié)點(diǎn)核心的受力狀態(tài)是很復(fù)雜的:有柱子傳來(lái)的軸壓力,彎矩和水平剪力,梁傳來(lái)的彎矩和豎向剪力,還有縱向鋼筋彎鉤的局部擠壓應(yīng)力。如果梁對(duì)柱子偏心時(shí),還會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)核心混凝土產(chǎn)生扭矩。另外,由于收縮,徐變,溫度變化及地基沉陷等影響,也會(huì)在節(jié)點(diǎn)核心產(chǎn)生應(yīng)變應(yīng)力。
我們知道了受彎構(gòu)件正截面承載力以及按正截面承載力條件計(jì)算構(gòu)件的方法。但是,結(jié)構(gòu)工程的實(shí)踐表明,即使在正截面承載力有充分保證的條件下,受彎構(gòu)件也可能沿某個(gè)斜截面發(fā)生破壞。因此,受彎構(gòu)件在按正截面承載力條件計(jì)算之后還應(yīng)進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算。斜截面破壞的主要形態(tài)有斜拉破壞,剪壓破壞,斜壓破壞。斜拉破壞是在剪彎區(qū)內(nèi),一旦出現(xiàn)斜裂縫,即很快發(fā)展為臨界斜裂縫,并迅速伸展到受壓區(qū)的邊緣,使梁斜拉為兩部分而破壞。這種破壞一般無(wú)預(yù)兆地突然發(fā)生,屬于脆性破壞。斜拉破壞形態(tài)主要發(fā)生在無(wú)腹筋或腹筋很少,且集中力作用點(diǎn)至支座的距離較遠(yuǎn)的梁中。剪壓破壞是在剪區(qū)內(nèi)首先出現(xiàn)一些垂直裂縫和細(xì)微的斜裂縫。隨著荷載的增加,斜裂縫中的某一條發(fā)展為臨界斜裂縫,并在加載過(guò)程中,繼續(xù)向上伸展。如果梁內(nèi)有箍筋,則與臨界斜裂縫相交的箍筋可能相繼屈服。臨界斜裂縫末端的混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下,處于兩項(xiàng)應(yīng)力狀態(tài),且主壓應(yīng)力遠(yuǎn)大于主拉應(yīng)力,最后使混凝土壓碎而導(dǎo)致斜截面破壞。斜壓破壞是集中荷載作用點(diǎn)與支座反力作用點(diǎn)之間的混凝土如同一個(gè)斜壓短柱。破壞前,斜裂縫多而密,梁腹的破壞類(lèi)似于短柱的被壓碎。除了上述三種剪壓型的斜截面破壞形態(tài)外,受彎構(gòu)件還可能出現(xiàn)彎剪型、斜剪型或縱筋從支座拔出等破壞形態(tài)。但它們一般要通過(guò)構(gòu)造措施加以預(yù)防,那就是配置適量的箍筋。試驗(yàn)表明,有腹筋梁在斜裂縫出現(xiàn)前,箍筋應(yīng)力很小,斜裂縫出現(xiàn)后,箍筋承受的剪力突增。在一定范圍內(nèi),箍筋數(shù)量越多、強(qiáng)度越高,梁的抗剪能力也越高?辜裟芰εc配筋量之間基本為線(xiàn)性關(guān)系。影響斜截面抗剪能力的因素很多,從理論上確切的估計(jì)梁的抗剪承載能力是很困難的,且對(duì)于工程設(shè)計(jì)也將是不實(shí)用的。因此,我們現(xiàn)行規(guī)范及其它大多數(shù)國(guó)家的設(shè)計(jì)規(guī)范所采用的梁的抗剪承載能力計(jì)算方法,都是采用主要建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上的理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的計(jì)算方法。箍筋配置量對(duì)梁的剪切破壞形態(tài)和抗剪承載力影響很大,聯(lián)系梁和約束梁不同于簡(jiǎn)支梁,其支座截面處有負(fù)彎矩,在剪跨段內(nèi)存在著一個(gè)反彎點(diǎn)。聯(lián)系梁上反彎點(diǎn)位置相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁的支座位置,因此在剪跨段內(nèi),將出現(xiàn)兩條臨界斜裂縫,一條從反彎點(diǎn)下部指向集中荷載作用點(diǎn),另一條則從反彎點(diǎn)上部指向支座,兩條斜裂縫端部的混凝土都可能被剪壞。為了保證不發(fā)生斜截面破壞,除需要斜裂縫承載力計(jì)算外,還需要在構(gòu)造上采取必要的措施。其中主要包括保證斜截面的抗彎承載力,縱向鋼筋的彎起、切斷和錨固以及箍筋的直徑。
當(dāng)在地震水平荷載作用下,框架節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁端產(chǎn)生的彎矩是異號(hào),節(jié)點(diǎn)上、下兩柱端產(chǎn)生的彎矩也是異號(hào),在這兩對(duì)異號(hào)彎矩的共同作用下,在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)產(chǎn)生很大的剪力,使核心區(qū)的混凝土處于剪壓復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。從一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)分析,此時(shí)的主應(yīng)力是主拉應(yīng)力。當(dāng)?shù)卣鹨鹂蚣軆?nèi)力很大時(shí),節(jié)點(diǎn)核心的主拉應(yīng)力也很大,當(dāng)主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生斜裂縫,由于地震是反復(fù)震動(dòng),故節(jié)點(diǎn)就產(chǎn)生交叉裂縫。
另外,許多試驗(yàn)結(jié)果表明,在低周期反復(fù)荷載的作用下,縱向鋼筋伸入梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)的錨固部分由柱面算起的是受力縱向鋼筋十倍直徑長(zhǎng)的一段,鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)遭到破壞,成為錨固失敗區(qū),為了保護(hù)縱向鋼筋的錨固,縱向鋼筋伸入節(jié)點(diǎn)內(nèi)中的長(zhǎng)度也增加了10d,如果核心混凝土拉裂,邊緣又屬于失效區(qū),對(duì)縱向鋼筋的錨固很不利,嚴(yán)重時(shí)滿(mǎn)足不了要求,造成縱向鋼筋不能正常工作,降低梁的承載能力或使梁失穩(wěn)破壞。
另外,從唐山地震中框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)破壞的震倒中也可以看到:節(jié)點(diǎn)及設(shè)置箍筋的框架有的梁柱節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生x形裂縫,或節(jié)點(diǎn)內(nèi)豎向鋼筋向兩側(cè)突出,柱上端破碎將節(jié)點(diǎn)豎向鋼筋拉出等情況,這也就是節(jié)點(diǎn)內(nèi)沒(méi)設(shè)置箍筋所致。
由以上看出節(jié)點(diǎn)核心混凝土缺少足夠的約束,在地震時(shí)只靠混凝土抗拉能力是抵抗不住拉應(yīng)力,也約束不了豎向鋼筋被拉出及核心混凝土被拉裂,防止不了被破壞。
為了提高節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和延性,提高節(jié)點(diǎn)的整體性,就必須對(duì)節(jié)點(diǎn)核心混凝土加以約束,使用箍筋就能達(dá)到很好的效果。能改善受力鋼筋的錨固性能,提高節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和延性,即使在混凝土剝落時(shí),仍能維持節(jié)點(diǎn)核心的整體性。但是,箍筋數(shù)量的多少,是通過(guò)具體計(jì)算來(lái)確定的。所以,施工中必須按圖紙要求,設(shè)置好節(jié)點(diǎn)內(nèi)箍筋,要不怕麻煩,堅(jiān)持質(zhì)量第一。只有這樣才能保證工程質(zhì)量,不給結(jié)構(gòu)留下隱患。