CN110700493A - 钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造，它包括贯穿节点区的横向主筋和竖向主筋，该对角配筋构造还包括两条附加筋，每条附加筋由两侧的水平段和中间的倾斜段构成，两侧水平段分别锚固在节点区两侧的横梁混凝土内，中间的倾斜段位于节点区混凝土内，且两条附加筋的两倾斜段交叉呈对角设置；每根附加筋的倾斜段外间隙套合有一个钢套管，每个钢套管两端各设一个中空的锚头，锚头外径大于钢套管的外径，每根钢套管和每个锚头均锚固在节点区的混凝土内。该构造既能减少受拉附加筋将横梁受拉区域的应力向节点区渗透，同时有效约束住节点区内另一个对角方向受压形成的斜压杆，且能增强节点的纵横向抗剪性能。

Description

钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土框架结构施工技术领域，具体讲是一种钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造。
背景技术
在钢筋混凝土梁柱框架结构中，柱和梁竖横交叉重叠的部分即为节点区，业内也称节点核心区。节点区内部配筋而外包混凝土保护层。节点区的配筋通常包括贯穿节点区的横梁横向主筋、立柱竖向主筋和数道箍住竖向主筋的横向箍筋。上述常见的配筋形式存在缺陷：即为增强节点区的抗剪强度，实现“强节点、弱构件”的设计思路，横向箍筋的道数势必增加，这样会造成节点核心区内配筋拥挤，施工不便，极端情况下甚至无法振捣密实混凝土，从而影响梁柱节点的抗震性能。
为克服上述弊端，业内有人提出采用对角配筋的方式，如图1所示，即除了常规的横向主筋101和竖向主筋102外，增加相互交叉的两条附加筋103，每条附加筋103由两侧的水平段1031和中间的倾斜段1032构成，两侧水平段1031分别锚固在节点区104两侧的横梁105混凝土内，而中间的倾斜段1032锚固在节点区104混凝土内，且两条附加筋103的两倾斜段1032交叉呈对角设置。
该业内人员希望通过对角设置的附加筋来替代传统的多道横向箍筋，但该配筋形式仍然存在以下缺陷。
先对节点区进行受力分析：地震时梁柱节点上下方立柱常会受到水平作用力，节点势必产生对应的反向力矩。为表述方便，先以上方立柱受到向左的水平力为例，节点会应激产生顺时针的扭转，使得左侧横梁上部受压而下部受拉，而右侧横梁上部受拉而下部受压，横梁的受拉状况会同步传导到附加筋的水平段，并沿附加筋向节点区域内部传递，具体的说，会使得向右下延伸的对角方向的混凝土均受压而向左下延伸的附加筋的两水平段均受拉。换句话说，无论立柱或节点受到哪个方向的水平力，都会导致一根附加筋的两水平段同时受拉而另一个对角方向两侧的混凝土同时受压。
这样，由于附加筋的倾斜段是锚固粘结在节点核心区混凝土内，所以两侧受拉的附加筋难免将两侧水平段受到的拉力经倾斜段传导渗入到节点区的混凝土内，从而对节点区混凝土造成破坏；而且，另一个对角方向的两侧混凝土受压并将压力传入核心区混凝土，使得该对角方向形成混凝土斜压杆，即该对角方向的混凝土会由于受压沿该对角线径向向外膨胀，且该对角线中间膨胀外凸程度大而该对角线两端外凸膨胀程度小，从而形成纺锤形斜压杆，这样，自然会进一步破坏节点区混凝土，降低节点强度和抗震性能；并且，锚固在节点混凝土内的两对角状附加筋的两倾斜段，其水平和竖向抗剪能力仍然不足，仍存在受剪破坏的概率；其次，附加筋锚固在节点两侧横梁混凝土内的水平段长度也尚需商榷，长度过短则附加筋的锚固长度不足，导致经该附加筋传递的力不满足构造要求，但如果水平段长度较大，则横梁内配筋的梯度和落差不明显，使得横梁塑性铰过于靠近节点区而无法实现外移，甚至干脆就位于节点区与横梁的分界面上，这会导致横梁转动的应力渗入节点区，且输入的剪力也会增大，进一步加大节点区的破坏风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种既能减少受拉附加筋将横梁受拉区域的应力向节点区渗透，同时有效约束住节点区内另一个对角方向受压形成的斜压杆，且能增强节点的纵横向抗剪性能的钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造。
本发明的技术解决方案是，提供一种钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造，它包括贯穿节点区的横向主筋和竖向主筋，该对角配筋构造还包括两条附加筋，每条附加筋由两侧的水平段和中间的倾斜段构成，两侧水平段分别锚固在节点区两侧的横梁混凝土内，中间的倾斜段位于节点区混凝土内，且两条附加筋的两倾斜段交叉呈对角设置；每根附加筋的倾斜段外间隙套合有一个钢套管，每个钢套管两端各设一个中空的锚头，锚头外径大于钢套管的外径，每根钢套管和每个锚头均锚固在节点区的混凝土内。
采用以上结构的钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造与现有技术相比，具有以下优点：
首先，由受力分析可知，无论该节点受到哪个方向的水平力，该节点产生的应激性反向力矩都会导致一根附加筋两端的两水平段同时受拉而另一个对角方向的混凝土两侧同时受压；由于钢套管将附加筋倾斜段与节点区混凝土隔离，故两侧受拉的附加筋和两侧受压的附加筋均能成功实现受力的自平衡，且由于倾斜段与节点区混凝土不再粘结，倾斜段不会将从两侧传来的拉应力传递给节点区混凝土，客观起到了减少节点区域应力输入的效果；而且，除了消除倾斜段与节点区混凝土的粘结外，钢套管本身可以被视为节点区的抗剪钢筋，参与到节点区的水平和竖向抗剪机制内，从而增强节点区的纵横向抗剪性能；而受拉钢套管两端的锚头，除了增强加固钢套管的粘结锚固效果，进一步提高了钢套管的抗剪性能外，更重要的是，对另一个对角方向受压形成的混凝土斜压杆起到约束作用，有效提高其抗压承载力，具体的说，受拉方向的钢套筒的两个锚头所在位置，正好限制住了与其垂直的另一个对角方向由于混凝土受压并将压力传入节点而形成的斜压杆，尤其是两个锚头正好居于另一个对角方向混凝土斜压杆正中的垂直线段上，刚好约束住斜拉杆正中外凸趋势最强的位置，故约束效果最为理想。
需要强调的是，上述方案的可贵之处在于，各个特征不是单独存在的，钢套管的存在，加强了所在倾斜段的抗剪性能，同时隔开了该受拉的附加筋倾斜段和节点区混凝土，减少了该受拉附加筋拉应力的输入；而钢套管两端的锚头，加强和保证了钢套管的锚固抗剪性能，又正好约束住另一个对角方向的混凝土斜压杆；上述各个特征相互结合，互相增益，共同实现了加强钢筋混凝土节点区抗震性能的整体技术效果。
作为优选，每条附加筋的每个水平段外端均设有端头，端头外径大于水平段的外径；这样，端头的存在，加强了水平段的锚固效果，提升了横梁梁端的强度和抗剪性能，且端头与普通横梁段之间的分界面，形成了横梁配筋和抗剪强度的落差和梯度，使梁端的塑性铰刚好位于端头外端的分界面，即限定了塑性铰的位置，确保塑性铰远离节点区与横梁的分界面，避免横梁塑性转动时应力渗入节点区，降低横梁转动对节点区的破坏。
作为又一种优选，每个锚头的外端设有一个环形切面，每个锚头的环形切面与节点区和一侧横梁的分界面平齐；这样，锚头除了独权中增强钢套管锚固抗剪效果和约束与之垂直的对角方向的混凝土斜压杆功能外，既保证了附加筋的倾斜段与节点核心区混凝土完全隔离，进一步减少受拉附加筋两侧拉应力对节点区混凝土的渗透，又保证了附加筋水平段与横梁混凝土最大限度的锚固，加强附加筋的传力效率，更进一步提高节点强度。
附图说明
图1是现有技术钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造的主视结构示意图。
图2是本发明钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造的主视结构示意图。
图3是本发明钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造的局部放大结构示意图。
图中所示
现有技术的零部件101、横向主筋，102、竖向主筋，103附加筋，1031、水平段，1032、倾斜段，104、节点区，105、横梁；
本发明的零部件1、横向主筋，2、竖向主筋，3附加筋，3.1、水平段，3.2、倾斜段，4、节点区，5、横梁，6、钢套管，7、锚头，7.1、环形切面，8、端头，9、立柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图2、图3所示，本发明钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造，它包括贯穿节点区4的横梁5的横向主筋1和立柱9的竖向主筋2。该对角配筋构造还包括两条附加筋3，每条附加筋3由两侧的水平段3.1和中间的倾斜段3.2构成。每根附加筋3中间的倾斜段3.2位于在节点区4混凝土内，且两条附加筋3的两倾斜段3.2交叉呈对角设置。
每根附加筋3的倾斜段3.2外间隙套合有一个钢套管6，每个钢套管6两端各设一个中空的锚头7，锚头7外径大于钢套管6的外径，每根钢套管6和每个锚头7均锚固在节点区4的混凝土内。每个锚头7的外端设有一个环形切面7.1，每个锚头7的环形切面7.1与节点区4和一侧横梁5的分界面平齐。每根附加筋3中间的倾斜段3.2间隙容置在对应的钢套管6及该钢套管6两端的锚头7内，每根附加筋3两侧的水平段3.1伸出两侧的锚头7后分别锚固在节点区4两侧的横梁5混凝土内。
每条附加筋3的每个水平段3.1外端均设有端头8，端头8外径大于水平段3.1的外径。

Claims (3)

1.一种钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造，它包括贯穿节点区(4)的横向主筋(1)和竖向主筋(2)，该对角配筋构造还包括两条附加筋(3)，每条附加筋(3)由两侧的水平段(3.1)和中间的倾斜段(3.2)构成，两侧水平段(3.1)分别锚固在节点区(4)两侧的横梁(5)混凝土内，中间的倾斜段(3.2)位于节点区(4)混凝土内，且两条附加筋(3)的两倾斜段(3.2)交叉呈对角设置；其特征在于：每根附加筋(3)的倾斜段(3.2)外间隙套合有一个钢套管(6)，每个钢套管(6)两端各设一个中空的锚头(7)，锚头(7)外径大于钢套管(6)的外径，每根钢套管(6)和每个锚头(7)均锚固在节点区(4)的混凝土内。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造，其特征在于：每条附加筋(3)的每个水平段(3.1)外端均设有端头(8)，端头(8)外径大于水平段(3.1)的外径。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁柱节点的对角配筋构造，其特征在于：每个锚头(7)的外端设有一个环形切面(7.1)，每个锚头(7)的环形切面(7.1)与节点区(4)和一侧横梁(5)的分界面平齐。
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