首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之一七一——美标钢筋混凝土特殊抗弯框架之设计(13)

海外工程十五年之一七一——美标钢筋混凝土特殊抗弯框架之设计(13)

设计强度应至少等于需求强度,即φVn>Vj。其中Vj如图5-7所示。强度折减系数为φ=0.85。标准强度Vn为:

                          

其中Aj是图5-8中确定的节点的节点面积,γ是图5-9中定义的强度系数。

尽管图5-8所示梁比柱窄,但ACI 318§18.6.2有允许梁比柱宽的规定,如图2-1所述。但有效节点宽度仅限于柱hC2的总宽度。

5-9所示的标准抗剪强度系数来自ACI 352-02ACI 318没有规定屋面和典型楼面标高的不同强度,而是指示设计师对所有标高使用典型值(图5-9的左半部分)。如图所示,强度是多少梁进入框柱并限制节点面的函数。如果梁在节点处覆盖的柱面少于四分之三,则在确定适用的系数γ时,必须忽略该梁。

梁柱节点的详细设计是一项需要仔细注意几个规范以及施工要求的任务。图5-10和图5-11分别显示了内部和外部梁柱节点的详图示例。可能从两个不同的框架方向进入节点的梁钢筋必须相互穿过,并穿过柱纵筋以及节点的箍筋。在完成设计之前,应准备大型图纸、三维模型,甚至梁柱节点的实体模型,以便进行调整以提高可施工性。第7节将更详细地讨论此问题。

梁和柱纵向钢筋必须充分锚固,以便节点能够抵抗梁和柱弯矩。内部和外部节点有不同的适用要求。在内部节点中,梁钢筋通常延伸穿过节点,并锚固在相邻梁跨中。ACI 318要求平行于梁纵向钢筋的柱尺寸在正常重量混凝土时至少为20倍纵向钢筋直径(图5-10)。这一要求有助于改善节点的性能,因为相对于较小柱尺寸可能发生的滑移,梁通过节点的滑移量会减少。但是,即使有此柱尺寸要求,也会出现一些滑移。出于同样的原因,ACI 352建议梁深度至少为柱纵向钢筋直径的20倍。ACI 318不包括该要求。

注:

1.对于比梁宽的柱,x=从梁表面到柱边缘的尺寸中较小值

2.应单独考虑框架各个方向上的力的节点有效面积。

5-8 梁柱节点尺寸

5-9节点形状和标准抗剪强度系数。γ的值以in-lb为单位。对于国际单位,将γ除以12

对于外部节点,梁纵向钢筋通常在带有标准弯钩的节点处终止(图5-11)。弯钩的尾部必须朝向节点的中部,以便可以从钢筋弯曲部分的内部形成节点对角压杆,并沿对角线穿过节点延伸至柱和梁的压块。在正常重量混凝土中,变形钢筋带有标准90°弯钩的平直长度必须为为8db6英寸(150mm)的大值,且符合以下等式的要求:

5.10内部节点构造

公式计算的所需长度几乎总是主导。该式假设弯钩嵌入受限梁柱接头中。该式仅适用于3号至11号钢筋(SI名称1036)。

5-11外部节点详图

除了满足上一段的延伸长度要求外,梁的弯钩钢筋还需要延伸至梁柱接头的远侧(ACI 318§18.8.2.2)。该要求旨在确保节点的整个深度用于抵弯钩形钢筋锚固产生的节点剪力。通常的做法是将弯钩保持在距离节点外箍一英寸(25 mm)的位置,以便于混凝土浇筑。

梁和柱纵向钢筋有时使用带头变形钢筋而不是弯钩终止。ACI 318包括符合美国材料试验协会ASTM A970ASTM 2013)的带头钢筋,包括附录A1HA类带头尺寸的要求。对于梁、正常重量混凝土中带头钢筋的延伸长度必须最长为8db6英寸(150mm),且长度符合以下要求:

该公式仅适用于60级(420)钢筋、3号至11号(10号至36号)钢筋和不超过6000 psi41 MPa)的混凝土抗压强度。一层钢筋的净间距应至少为3db

如果梁顶纵向钢筋为带头变形钢筋,且柱未延伸至节点顶部以上至少hc,则梁顶钢筋可能从节点顶部崩出。在这种情况下,ACI 318需要附加节点竖向箍筋封闭纵向钢筋并将其固定。ACI 352提供了解决此情况的示例详细构造。

节点横向钢筋,限制节点核心,并改善梁柱纵向钢筋的锚固。节点中的横向箍筋数量应与相邻柱端区域中的数量相同(见第5.5节)。如果梁进入节点的所有四个侧面,且每个梁宽度至少为柱宽度的四分之三,则最浅梁深度内的横向钢筋可放松至柱端区域所需数量的一半,且最大间距不超过6英寸(150 mm)。

 

 


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作者: ganggouren

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