板柱節點抗沖切性能研究綜述

王瑞

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，人們對于建筑結構的要求也越來越高，綠色、經濟、美觀的建筑模式成為了建筑發展的目標。鋼筋混凝土板柱結構因為具備以上優點而備受青睞，并且在商業建筑和民用建筑中已經投入使用多年。但是鋼筋混弄土板柱結構因為自身的抗剪承載力較小，在受到震害時加以不平衡彎矩的作用使得其節點很容易受到沖切破壞。這一直成為板柱結構不能在較高層和易發生震害地區廣泛使用的重要原因，為此國內外學者和專家采用了多種多樣的措施來提高該結構節點的抗沖切性能。本文將針對近些年來國內外對如何提高鋼筋混凝土板柱結構節點抗沖切性能的試驗研究和得出的結論加以總結。

關鍵詞：板柱結構；節點；抗沖切性能

1 前言

鋼筋混凝土板柱結構指的是板與柱的搭接形式脫離了以往的以梁作為中間平臺而直接使得柱與板連接在一起，這種去掉梁的板柱結構使得自身的受力由以往的復雜化變得簡單化，對于構件系統受力的分析更加明了化。因為沒有了梁的存在，同時也使得樓層的層高變低，室內的利用美化面積增大，簡單的施工工序使得施工進度得到了高效的提升。但是因為沒有了梁對力的分布和緩沖而使得板上的力直接傳遞給下柱，下柱由于承受過大的剪力作用在節點處非常容易發生沖切破壞，所以對于提高板柱節點的抗沖切性能是十分關鍵的一部。

本文針對如何提高板柱節點的抗沖切性能而借助國內外眾多試驗研究總結出以下幾種有效的方法：設置柱帽或者托板、配置抗沖切鋼筋、提高板下部受拉鋼筋的配筋率等方法。

2 混凝土板柱節點的研究

針對板柱節點抗沖切性能的提高，就目前的研究現狀大多數集中在以下幾個方面：設置柱帽或者托板、配置抗沖切鋼筋、提高板下部受拉鋼筋的配筋率。

2.1 配置柱帽或者柱托板

通過設置柱帽或托板來增強板柱節點的抗沖切性能的原理在于，通過在柱上端配置一塊大于柱截面尺寸的硬性材料來增大柱端的受力面積，同時也對板的跨度的計算長度減小以此來縮小所承受的彎矩，不過該方法由于施工工序復雜，變相的增大了空間的使用面積，所以先實際中往往很少采用。

2002年，國外專家Megally和Ghali通過對板柱結構采用配置柱帽和柱托板進行了相關的試驗研究，并且借助了有限元法對試驗得出的結果對比分析認為：構件在配置柱帽后，其節點產生了脆性破壞，當有較大彎矩作用時，通過取用ACI318-99而過高估算了柱帽所能提供的強度；當作用較小剪力和較大彎矩同時進行時試驗結果證明配置柱帽不可行。

2.2 配置抗沖切鋼筋

在80年代開始，我國學者開始進行抗沖切鋼筋的研究，國內學者主要研究的方向集中在在板內配置U形箍筋、錨栓和彎起鋼筋的試驗研究，并且取得了一定的研究成果和得出了重要結論。

2015年，國內學者吳藝、呂西林和扶長生，通過利用有限元軟件Abaqus對5個配置型鋼剪力架的板柱節點進行了模擬分析，模擬分析的內容是型鋼的截面和布置方式的不同對于板柱節點抗震性能的影響。分析結果表明：工字鋼以八方向布置時其能夠提供最大的抗彎承載力，并且總結出了計算相關承載力的計算公式。

2.3 提高板下部受拉鋼筋的配筋率

鋼筋混弄土板柱的抗沖切承載力的大小關鍵受到以下三個部分的制約：板的底部受拉混凝土的強弱、混凝土和鋼筋骨架的咬合力以及接頭的錨固強度。因此，如果我們想要提高板柱的抗沖切承載力方可以通過增加板低的配筋率來實現，但是根據相關知識和混凝土配筋規范可以了解到超筋往往會引起板受壓過大時會發生脆性破壞。

2004年，任達等對國內外有關板柱抗沖切試驗的研究資料進行了整理和篩選，通過相關的規范中量化縱筋的配筋率的觀點進行了深刻的歸納和總結，他們認為歐洲規范CEB90以及英國規范BS8110中所采用的[ρ1/3]配筋率相比其他配筋率的采用更加的合理。

2008年，Tian和Jirsa通過對5個板柱中柱節點的試驗研究，認為在配筋率較低的情況下發的沖切破壞是因為混凝土的裂縫穿過板的頂部縱筋，導致了板最后失去了變形能力而并非是節點處的剪力達到了破壞應力；伴隨著板內鋼筋配筋率的增大，節點的抵抗沖切能力變大。

3 目前存在的問題

就目前板柱結構體系的發展仍然存在著很多問題，根據國內外大量的研究表明了目前對于提高板柱節點的抗沖切性能的最宜方法是使用錨栓和型鋼剪力架。這種應用在國外的發展與應用已經變得很普遍但是在國內依然處于嘗試期并未得到推廣。

雖然我國對于板柱節點的研究做了大量的研究，同時也取得了相當大的成果，但是對于板柱結構的研究依然需要付出更多的努力，還需要進一步的完善和驗證。盡快修訂相應的國家規范和行業規程標準。

4 結束語

鋼筋混凝土板柱結構在不同配置形式下其節點的抗沖切性能表現出了不同的抵抗能力，但是綜合來看目前比較好的還是配置錨栓和型鋼剪力架，也是現在使用最多的抗剪方法。

參考文獻：

[1] 吳藝，呂西林，扶長生.帶有型鋼剪力架的板柱節點抗震性能研究[A].第十五屆高層建筑抗震技術交流會論文集[C].貴陽，2015.

[2] 任達，周朝陽，張季超.板沖切抗力中配筋率影響度量方式的分析[J].廣州大學學報（自然科學版），2004（2）：155～159.

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[4] 周軍，呂西林.混凝土平板結構中柱節點在剪力與不平衡彎矩共同作用下的分析研究[J].建筑結構學報，1997（5）：32.