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摘要：框架节点是框架结构的关键部位。框架节点是框架梁、柱纵筋的锚固区，由于荷载的长期作用，混凝土与钢筋的粘结力会降低，会出现钢筋的锚固破坏，使得节点的强度、刚度和耗能能力降低。因此，框架节点的抗震设计成为了框架结构设计的重点内容。
关键词：框架节点；抗震设计；延性设计
引言：
钢筋砼框架结构在强烈地震作用下发生破坏或倒塌，多数是由于梁柱节点破坏引起的。但在设计与施工中，梁柱节点部位常常不被人们重视；节点在梁高范围内柱中设置加密箍筋，但在施工时通常不予设置，使该部位脆性破坏现象更为突出，造成梁的主筋锚固得不到保证；在现场施工中因节点内钢筋错综复杂，施工人员也常向设计人员提出取消节点内“多余”钢筋。但从节点核心区的受力状态、节点破坏的机理、节点内箍筋的作用等来看，不仅要精心设计节点，而且还要精心施工，以保证节点的安全性，从而真正满足结构抗震要求。
1、节点的受力
钢筋混凝土框架结构是当今房屋建筑结构设计中经常采用的一种结构形式。框架节点指的是位于框架柱和框架梁相交的节点核心区及邻近核心区的梁端和柱端。框架节点是钢筋混凝土框架结构的关键部位，对传递和分配框架的内力，以及保证结构的整体性都起到关键作用。大量的震害调查表明，节点破坏尤其是节点受剪破坏是框架结构发生破坏的主要原因之一，因此，进一步研究节点的受力情况十分必要。钢筋混凝土梁柱节点受力十分复杂，节点的传力机理主要有三种：斜压杆机理、约束机理、桁架机理。
1.1、斜压杆机理
当梁、柱弯矩较大时，在梁、柱受压区混凝土的压力分别抵消了柱、梁截面的剪力之后，在核心区混凝土中形成斜压力场，即所谓的“斜压杆机理”。试验证明大致沿核心区对角线方向，混凝土压应变值几乎是相等的。在核心区出现裂缝之后，两条主要裂缝之间也形成了一个斜压杆。因此，核心区的混凝土可以简化成一个等效的斜压杆。此时，节点的承载力主要由混凝土控制，当混凝土被斜向压碎，节点也就达到了极限。
1.2、约束机理
当核心区箍筋较少，梁端弯矩和柱端弯矩所转化为钢筋拉力和受压区混凝土压力较大，因而节点核心区混凝土主拉应力过大而产生斜裂缝（如图 1.1所示），箍筋中的拉应力通常较大。所以此时节点的抗剪承载力由混凝土之间的摩擦力 Va和约束混凝土的箍筋拉力 Vsv组成，这就是由约束核心混凝土的节点箍筋和被箍筋約束的核心混凝土的相互作用所形成的“约束机理”。
图1-1节点约束机理图
1.3、桁架机理
贯穿节点的梁柱一端的拉力和另一端的压力将通过贯穿段的粘结效应传入其周围的混凝土，在分别抵消了相应的梁、柱截面剪力之后，以边缘剪力形式传入核心区，并在核心区形成剪应力场。该剪应力场和斜压杆机理的压应力场组成所谓的“桁架机构”。剪力场的主压应力和斜压杆机理的主压应力叠加，由核心区混凝土承担。在核心区斜向开裂以前，桁架机理引起的主拉应力亦是由混凝土承担；当拉应力大到导致混凝土斜向开裂以后，主拉应力将由水平箍筋和竖向钢筋承担。
2、框架节点的破坏方式及特征
2.1、框架节点的破坏方式
节点的破坏受到外荷载作用、混凝土的强度、钢材的屈服强度、节点的配箍率、梁柱节点构造特别是梁与柱主筋的锚固状况等因素的影响。根据梁、柱端正截面承载力和节点抗剪承载力的强弱，节点可能出现下列三种典型的破坏方式：
（1）在梁端或者柱端受拉钢筋屈服前节点发生剪切破坏；
（2）在梁端或者柱端受拉钢筋屈服到丧失正截面承载力（受压区混凝土压碎）之间，随着节点交替变形逐步增大，节点发生剪切破坏；
（3）在梁端或者柱端受拉钢筋屈服后，随着节点交替变形逐步增大，梁端或柱端塑性铰充分转动，直至梁端或柱端丧失正截面承载力。在此过程中节点未发生剪切破坏。
2.2、框架节点的破坏特征
正常的配筋情况下节点核心区的受力和破坏可分以下四个阶段：
（1）初裂。初裂是在水平加载作用下，核心区出现第一条裂缝，此时，节点的水平箍筋应力很小，框架节点处于弹性工作阶段，节点的剪力主要由混凝土来承担。
（2）通裂。在出现初裂后如果继续加载，节点核心区则会继续地出现多条裂缝，这些裂缝将核心区分成了若干小块，使节点核心区形成了贯通对角线的主斜裂缝。此阶段节点的剪力主要由节点的水平箍筋来承担，此时的节点水平箍筋应力增加很快，核心区的箍筋大多发生屈服，框架节点的刚度明显下降，节点进入了弹塑性工作阶段。
（3）极限。在通裂出现后继续加载，核心区的剪切变形会成倍增长，混凝土保护层开始起翘脱落，节点水平箍筋此时几乎全部发生屈服，节点的抗剪承载能力达到了最大值。
（4）破损。节点核心区的混凝土此时会大块脱离，节点的变形加剧，其抗剪承载力下降，混凝土在此时也被压碎了。
3、框架节点的抗震设计
钢管混凝土梁柱节点可分为两种：位于柱顶的节点和位于楼层处的节点。做这两种节点的的抗震设计时，应该要满足以下的要求。
3.1、强度要求
抗震设计的预期目标是要做到“小震不坏，大震不倒”。即在小震作用下结构应基本在弹性阶段工作，在少见的大震作用下结构进入弹塑性状态时，允许结构发生相当严重的破坏，但应确保建筑物的整体安全，不致倒塌伤人。因此，对框架结构来说，目前多遵循“强柱弱梁”的设计原则。节点作为柱子的一部分应能有效地传递上面的轴向荷载。试验证明；柱子压应力越大，则构件和节点的延性越小。为了使柱子有较好的延性和足够的抗压强度，除应该适当限制节点中轴向压力的数值外，并要求节点处构造不应削弱钢管的套箍能力，导致节点处柱子抗压强度减小。
3.2、构造要求
节点构造应做到构造简单、整体性好、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便。具体地讲，在做节点设计时应注意以下事项：
（1）节点构造应与结构分析所采用的计算简图相符合，必须满足在正常使用荷载下的变形连续条件和在极限设计荷载下的静力平衡条件；
（2）不可削弱钢管对核心混凝土的套箍作用，特别要防止连接构件（尤其是传递剪力的牛腿腹板）在塑性阶段对钢管壁产生的局部撕裂力；
（3）梁端的竖向剪力应以最短的途径传递到核心混凝土；
（4）避免局部传力的节点构造。
4、结语
在设计与施工中，框架节点的好坏直接关系到震害程度的大小。梁柱节点的受剪承载力是由节点核心区的混凝土和箍筋共同提供的，虽然混凝土提供了主要的抗剪承载力，但箍筋提高了节点的延性和节点对地震力的耗能能力，它能满足结构抗震对节点延性和耗能能力的要求。设计中首先要考虑结构属于哪一级抗震框架结构，是否要进行节点抗震验算，若不需进行验算，则要把节点的构造要求落实在图纸上；要严格按照要求施工，不能只重视梁、柱的设计与施工，而忽略了节点的设计与施工。只有对节点设计进行全面考虑，才能真正满足工程抗震的要求。
参考文献：
[1]吴进，化工厂房钢筋混凝土框架节点的抗震设计[J]，石化技术与应用，2009（17）
[2]蒋正月，付云，钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨[J]，山西建筑，2010（26）
[3]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
关键词：框架节点；抗震设计；延性设计
引言：
钢筋砼框架结构在强烈地震作用下发生破坏或倒塌，多数是由于梁柱节点破坏引起的。但在设计与施工中，梁柱节点部位常常不被人们重视；节点在梁高范围内柱中设置加密箍筋，但在施工时通常不予设置，使该部位脆性破坏现象更为突出，造成梁的主筋锚固得不到保证；在现场施工中因节点内钢筋错综复杂，施工人员也常向设计人员提出取消节点内“多余”钢筋。但从节点核心区的受力状态、节点破坏的机理、节点内箍筋的作用等来看，不仅要精心设计节点，而且还要精心施工，以保证节点的安全性，从而真正满足结构抗震要求。
1、节点的受力
钢筋混凝土框架结构是当今房屋建筑结构设计中经常采用的一种结构形式。框架节点指的是位于框架柱和框架梁相交的节点核心区及邻近核心区的梁端和柱端。框架节点是钢筋混凝土框架结构的关键部位，对传递和分配框架的内力，以及保证结构的整体性都起到关键作用。大量的震害调查表明，节点破坏尤其是节点受剪破坏是框架结构发生破坏的主要原因之一，因此，进一步研究节点的受力情况十分必要。钢筋混凝土梁柱节点受力十分复杂，节点的传力机理主要有三种：斜压杆机理、约束机理、桁架机理。
1.1、斜压杆机理
当梁、柱弯矩较大时，在梁、柱受压区混凝土的压力分别抵消了柱、梁截面的剪力之后，在核心区混凝土中形成斜压力场，即所谓的“斜压杆机理”。试验证明大致沿核心区对角线方向，混凝土压应变值几乎是相等的。在核心区出现裂缝之后，两条主要裂缝之间也形成了一个斜压杆。因此，核心区的混凝土可以简化成一个等效的斜压杆。此时，节点的承载力主要由混凝土控制，当混凝土被斜向压碎，节点也就达到了极限。
1.2、约束机理
当核心区箍筋较少，梁端弯矩和柱端弯矩所转化为钢筋拉力和受压区混凝土压力较大，因而节点核心区混凝土主拉应力过大而产生斜裂缝（如图 1.1所示），箍筋中的拉应力通常较大。所以此时节点的抗剪承载力由混凝土之间的摩擦力 Va和约束混凝土的箍筋拉力 Vsv组成，这就是由约束核心混凝土的节点箍筋和被箍筋約束的核心混凝土的相互作用所形成的“约束机理”。
图1-1节点约束机理图
1.3、桁架机理
贯穿节点的梁柱一端的拉力和另一端的压力将通过贯穿段的粘结效应传入其周围的混凝土，在分别抵消了相应的梁、柱截面剪力之后，以边缘剪力形式传入核心区，并在核心区形成剪应力场。该剪应力场和斜压杆机理的压应力场组成所谓的“桁架机构”。剪力场的主压应力和斜压杆机理的主压应力叠加，由核心区混凝土承担。在核心区斜向开裂以前，桁架机理引起的主拉应力亦是由混凝土承担；当拉应力大到导致混凝土斜向开裂以后，主拉应力将由水平箍筋和竖向钢筋承担。
2、框架节点的破坏方式及特征
2.1、框架节点的破坏方式
节点的破坏受到外荷载作用、混凝土的强度、钢材的屈服强度、节点的配箍率、梁柱节点构造特别是梁与柱主筋的锚固状况等因素的影响。根据梁、柱端正截面承载力和节点抗剪承载力的强弱，节点可能出现下列三种典型的破坏方式：
（1）在梁端或者柱端受拉钢筋屈服前节点发生剪切破坏；
（2）在梁端或者柱端受拉钢筋屈服到丧失正截面承载力（受压区混凝土压碎）之间，随着节点交替变形逐步增大，节点发生剪切破坏；
（3）在梁端或者柱端受拉钢筋屈服后，随着节点交替变形逐步增大，梁端或柱端塑性铰充分转动，直至梁端或柱端丧失正截面承载力。在此过程中节点未发生剪切破坏。
2.2、框架节点的破坏特征
正常的配筋情况下节点核心区的受力和破坏可分以下四个阶段：
（1）初裂。初裂是在水平加载作用下，核心区出现第一条裂缝，此时，节点的水平箍筋应力很小，框架节点处于弹性工作阶段，节点的剪力主要由混凝土来承担。
（2）通裂。在出现初裂后如果继续加载，节点核心区则会继续地出现多条裂缝，这些裂缝将核心区分成了若干小块，使节点核心区形成了贯通对角线的主斜裂缝。此阶段节点的剪力主要由节点的水平箍筋来承担，此时的节点水平箍筋应力增加很快，核心区的箍筋大多发生屈服，框架节点的刚度明显下降，节点进入了弹塑性工作阶段。
（3）极限。在通裂出现后继续加载，核心区的剪切变形会成倍增长，混凝土保护层开始起翘脱落，节点水平箍筋此时几乎全部发生屈服，节点的抗剪承载能力达到了最大值。
（4）破损。节点核心区的混凝土此时会大块脱离，节点的变形加剧，其抗剪承载力下降，混凝土在此时也被压碎了。
3、框架节点的抗震设计
钢管混凝土梁柱节点可分为两种：位于柱顶的节点和位于楼层处的节点。做这两种节点的的抗震设计时，应该要满足以下的要求。
3.1、强度要求
抗震设计的预期目标是要做到“小震不坏，大震不倒”。即在小震作用下结构应基本在弹性阶段工作，在少见的大震作用下结构进入弹塑性状态时，允许结构发生相当严重的破坏，但应确保建筑物的整体安全，不致倒塌伤人。因此，对框架结构来说，目前多遵循“强柱弱梁”的设计原则。节点作为柱子的一部分应能有效地传递上面的轴向荷载。试验证明；柱子压应力越大，则构件和节点的延性越小。为了使柱子有较好的延性和足够的抗压强度，除应该适当限制节点中轴向压力的数值外，并要求节点处构造不应削弱钢管的套箍能力，导致节点处柱子抗压强度减小。
3.2、构造要求
节点构造应做到构造简单、整体性好、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便。具体地讲，在做节点设计时应注意以下事项：
（1）节点构造应与结构分析所采用的计算简图相符合，必须满足在正常使用荷载下的变形连续条件和在极限设计荷载下的静力平衡条件；
（2）不可削弱钢管对核心混凝土的套箍作用，特别要防止连接构件（尤其是传递剪力的牛腿腹板）在塑性阶段对钢管壁产生的局部撕裂力；
（3）梁端的竖向剪力应以最短的途径传递到核心混凝土；
（4）避免局部传力的节点构造。
4、结语
在设计与施工中，框架节点的好坏直接关系到震害程度的大小。梁柱节点的受剪承载力是由节点核心区的混凝土和箍筋共同提供的，虽然混凝土提供了主要的抗剪承载力，但箍筋提高了节点的延性和节点对地震力的耗能能力，它能满足结构抗震对节点延性和耗能能力的要求。设计中首先要考虑结构属于哪一级抗震框架结构，是否要进行节点抗震验算，若不需进行验算，则要把节点的构造要求落实在图纸上；要严格按照要求施工，不能只重视梁、柱的设计与施工，而忽略了节点的设计与施工。只有对节点设计进行全面考虑，才能真正满足工程抗震的要求。
参考文献：
[1]吴进，化工厂房钢筋混凝土框架节点的抗震设计[J]，石化技术与应用，2009（17）
[2]蒋正月，付云，钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨[J]，山西建筑，2010（26）
[3]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010