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本课题来源于江苏省建筑业科研项目(项目编号JG2006-10),对钢筋混凝土框架结构中梁柱混凝土强度等级不同时,框架节点的施工方法和受力性能进行分析研究。
随着社会经济的发展,高层建筑得到了越来越广泛的应用。底层柱由于受到轴压比的控制,同时又不能选用过大的截面尺寸,所以通常选用强度等级较高的混凝土,而楼层梁板主要承受本层的楼层荷载,没有必要采用与柱相同强度等级的混凝土。同时,混凝土强度等级过高,反而容易引起楼板收缩开裂等问题。这就引发了钢筋混凝土结构中,柱混凝土强度等级高于本层梁板混凝土强度等级的框架节点如何设计和施工的问题。
目前,梁柱混凝土强度等级不同节点最常用的施工方法是用钢丝网片将梁柱进行分隔,这种方法比较难操作,且容易在梁端钢丝网片分隔面处产生施工冷缝,往往取得事倍功半的效果;另一种方法是基于节点核芯区受各种约束作用后有效强度提高而提出的,该法直接将节点核芯区与楼层梁板一起浇筑(夹芯节点),避免了分隔的麻烦和不同强度等级混凝土同时输送的问题,但是当梁柱混凝土强度等级级差较大时,这种节点的强度可能达不到要求。
本文借助大型通用软件ANSYS对梁柱混凝土强度等级不同的框架节点进行了分析,研究了角节点、边节点和中节点三种空间夹芯节点梁柱混凝土强度等级级差不同情况下的的轴压和抗剪承载力,对三种空间节点考虑梁柱混凝土强度等级级差分别为10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa以及非夹芯节点进行了分析比较,得出了级差小于等于20MPa的夹芯节点在梁柱约束作用下是能满足非夹芯节点轴压和抗剪承载力要求的结论,同时提出夹芯节点的抗压承载力公式、节点核芯区截面抗剪承载力的计算公式和节点核芯区剪力设计的计算公式。
最后,针对级差大于20MPa的空间夹芯节点,建议采用加插短筋的方法提高夹芯节点的轴压承载力;采用箍筋加强及梁端竖向加腋的方法提高夹芯节点的抗剪承载力。并对上述两种方法进行了系统阐述和计算分析比较,提出了夹芯节点的设计和施工建议。