摘要：钢筋混凝土在建筑工程中起着重要作用，在框架结构中，能传递及分配内力，还能保证工程结构整体性，是连接梁柱重要部分，在框架中起到传递和分配内力、确保结构整体性作用，但框架结构易受各种因素影响，因此在混凝土框架结构设计中有更高要求。

关键词：抗震性能；钢筋混凝土框架结构；节点设计

钢筋混凝土框架结构构件以梁、柱为主，结构简单明了，受力明确，强度和延展性高，抗震性能优异。在我国地震高发地区，钢筋混凝土框架结构已成为建筑物关键结构，并且钢筋混凝土框架结构平面布置灵活，有效调整梁距，以满足不同建筑物功能需求。在建筑业发展中，受到建设单位及设计者广泛青睐。因此，从抗震性能角度加强对钢筋混凝土框架结构节点设计分析，对保障事故高发地区人们居住及工作安全意义重大。

一、钢筋混凝土框架结构概述

钢筋混凝土框架结构是指经钢筋混凝土梁、柱有效衔接形成的承重体系结构，其最大特征是空间布置灵活，自重轻，能节省大量建筑材料，灵活调整建筑物平面空间，适合用在空间较大建筑物结构中。通过运用现浇混凝土框架结构，其结构整体性及刚度会更突出，在设计中也会获得较突出抗震效果，将梁和柱浇筑为建筑物结构所需截面形状，但钢筋混凝土框架结构缺陷及不足也较突出，例如，框架节点应力集中，框架结构特性刚度小，属于柔性结构，在强烈地震作用和影响下，结构带来的水平位移度大，易出现建筑结构的非结构性破坏，尤其是对地震高发区有一定影响。对于本身承载力和水平抵抗力不足的钢筋混凝土框架结构，如何利用其框架结构优势及价值，对结构体系合理设计，是钢筋混凝土框架结构设计及使用重点。

二、钢筋混凝土框架结构节点设计

1、分类及特点。钢筋混凝土框架结构节点设计可分为刚性、铰接节点，其中，刚性节点具有良好刚度及稳定性，能承受较大外力，其连接处需大量钢筋来增加结构强度。刚性节点设计难度大，需考虑力学和材料复杂性，所以设计过程较繁琐。而铰接节点具有良好适应性，能有效抵抗剪切等作用，可设置铰链来降低结构刚度、应力、振动。铰接节点设计较简单，但在设计中应注意一些细节，如合理设置铰接点位置与形式。刚性、铰接节点有不同优缺点，需根据实际设计。

2、基本要求。①承载力。节点设计应能满足结构在各种荷载作用下的承载能力要求。②稳定性。节点设计应保证结构在各种荷载作用下稳定性，防止失稳。③承载性能。节点设计应确保结构在发生整体失稳前不会发生局部失稳。④经济性。节点设计应满足安全稳定性和承载性能等要求，降低成本及材料量使用。⑤施工便捷性及可操作性。节点设计应能简化节点施工难度，确保施工安全及工期。⑥耐久性。节点设计应考虑结构使用寿命和耐久性，以确保其长期稳定安全。只有满足钢筋混凝土框架结构节点设计基本要求，才能保证节点设计安全可靠。

3、基本原则。在钢筋混凝土框架结构设计中，需确保其抗震性能符合预设标准，最关键的是全面提高结构延性性能。延性性能越大，建筑结构在地震影响下塑性变形能力越强，有利于降低结构倒塌风险，并能在一定程度上抵抗地震对建筑结构的破坏性。这要求在结构设计阶段，应从配件构造及结构设计角度展现足够的延性。

钢筋混凝土框架结构中节点设计应遵循以下原则：①坚固性，节点设计应能承受地震力作用，防止结构破坏。②节点设计应具有一定韧性，在地震力作用下可引起一定程度变形，减轻地震力影响。③节点设计应考虑结构在地震中局部损坏时修复方法及措施，以便结构尽快恢复正常。④材料适应性，节点设计应考虑材料特性及使用要求，选择合适材料以确保结构稳定性及抗震性能。⑤实用性，节点设计应考虑操作方便性、工艺可行性、实际施工条件，以实现良好抗震性能。⑥经济性，节点设计应考虑经济性，以优化结构设计。

三、钢筋混凝土框架结构节点设计内容

1、基本流程。基于抗震性能的钢筋混凝土框架结构节点设计应掌握以下流程：①确定结构地震分区及设计基准地震波参数，分析节点位置和节点周围结构，确定节点受力状态，如是否处于弯曲区、剪切区或受拉区等。②基于节点受力状态及设计基准地震波参数，建立数学模型，计算结构抗震性能。③根据计算结果，确定节点所需尺寸、钢筋布置、承载力等设计参数。④设计节点的几何形状，包括节点板厚、弯曲区钢筋直径与布置形式、节点支撑与连接方法等。⑤细化节点设计，考虑生产、施工、验收技术要求，确定合理材料规格及施工方法。⑥通过模拟或实验验证节点设计合理性及性能，如弯曲承载力、刚度、韧性等。⑦根据施工实际情况调整及完善节点设计。

2、参数选择及计算方法。钢筋混凝土框架结构节点设计通常需考虑节点抗震性能，参数选择及计算方法应根据设计要求与实际选择。①参数选择。节点设计参数包括材料、几何参数，其中，材料参数包括混凝土强度等级、钢筋抗拉强度等级、钢筋屈服强度等级、连接件强度等级等。几何参数包括节点截面尺寸、钢筋配筋率、连接件尺寸等。②计算方法。节点设计计算方法一般采用有限元法或试验方法，其中，有限元法是建立节点有限元模型，使用有限元软件分析计算，得到节点应力、应变分布、承载力等参数。试验方法是建立试验模型，进行试验加载及观测，得到节点受力性能。试验方法能对有限元分析计算结果进行验证及修正。综合考虑材料和几何参数，结合有限元分析及试验数据，能获得节点设计的参数选择及优化方案。

四、钢筋混凝土框架结构节点设计实例

在大型地震作用下，梁柱节点是钢筋混凝土框架结构中最易被预先破坏核心部位。根据国内外地震资料研究，地震对建筑结构的破坏体现在建筑物柱子上。由于柱子端侧混凝土在外部影响下易被剥离或压碎，直至钢筋结构完全被歪曲，这种现象不利于框架结构应用效果。若某层钢筋混凝土框架柱端部损坏，其它柱子端口易在持续影响下遭受破坏，影响建筑结构安全稳定性。若破坏只发生在梁端口，只有在大多梁完全破坏情况下，才会导致建筑物结构倒塌。

在钢筋混凝土框架柱子设计中，需增大柱端弯矩设计值，以降低柱子屈服概率，确保建筑物结构能满足抗震性能基本要求，并在地震中发挥作用。在强柱弱梁钢筋混凝土框架中，强柱是指框架柱子抗剪抗弯能力，应超过梁抗剪抗压能力。柱子若由于强减压负荷受力产生破坏，将导致脆性破坏问题。然而，地震作用力易导致脆性破坏，若采用强柱弱梁框架结构，梁将成为第一个产生裂缝的位置，形成的塑性铰会延迟破坏时间，给人们更多逃生及躲避机会。为实现强柱弱梁节点设计目标，要在节点设计期间设置更多加密箍筋，配合使用135°弯钩，合理控制柱子受拉钢筋配筋率，并对梁的锚固筋进行整体强化，以提高柱子整体强度。在罕见地震中，框架结构的梁端口也可形成塑形铰，确保柱子端口始终处于弹性状态，不会出现结构屈服现象，促进整体节点处于弹性状态，确保结构稳定性。强柱弱梁展现的强度水平与梁端、柱端截面抗弯能力密切相关，其增幅大小与最终结构强度密切相关。大型地震后，柱子端口截面塑性转动并不会导致超出塑性转动能力关键因素。强度弱梁是决定其最终能否形成层侧移结构重要依据，也是避免柱子结构不受外力作用而将其压碎关键手段。柱子强度高于梁幅度最终大小，这与梁端塑性铰形成中动力特征和塑性内力分布变化密切相关。

在建筑物结构设计及资源配置中，需做大柱子截面尺寸，柱子线高度与梁线刚度比值始终大于1，严格控制柱子轴压，以匹配和抗震性能相适应建筑建设与设计标准，从而强化其延性性能。在验算截面承载力时，人为调整柱子设计弯矩，遵循强柱弱梁原则，放大柱子设计弯矩，以强化柱子配筋结构。

参考文献：

[1]马瑞升.地震作用下结构连续性倒塌研究进展与展望[J].世界地震工程，2015，31（02）：236-242.