【正文】 在影響節(jié)點變形的諸多因素中，現(xiàn)有模型都是有選擇的考慮了其中的一部分因素，而不計其它因素的影響。在反復荷載作用下，菱形的方向是交替變化的。 現(xiàn)有節(jié)點模型分析 [18][22][26][28][34]框架在地震作用下，節(jié)點的變形主要有節(jié)點的剪切變形和由于節(jié)點區(qū)鋼筋粘結滑移形成的附加轉動。因而，由于梁筋粘結滑移及塑性伸長等梁變形所引起的梁外端撓度所占比例一直占主導地位，在梁外端總撓度中所占比例也一直處于上升的趨勢。只有在位移延性系數(shù)較大時核心區(qū)混凝土才有一定的損傷。故在隨后的位移延性系數(shù)下，節(jié)點區(qū)變形所引起撓度的比例在不斷增大，而梁的變形所引起撓度的比例在不斷減小。此階段梁上由彎曲引起的裂縫則有閉合的趨勢。這些試件開始時由于梁端縱筋屈服，使得梁變形引起的梁外端撓度占有的比例最大。所以，在框架結構的彈塑性動力反應分析中，剪切變形影響非常大。由此節(jié)點剪切變形引起的梁外端撓度由圖 的幾何關系得出： （3bbl????4）根據(jù)前面表 所列的試驗資料數(shù)據(jù)可以得出，節(jié)點剪壓比偏大時，節(jié)點核心區(qū)剪切變形所引起梁外端撓度的比例可以達到 30%以上。變形后與原來方向的夾角分別為αα 2。如圖 （a ）所示，矩形 1234 表示梁柱主筋所組成的節(jié)點核心區(qū)。 colMb2CNb1colC（a）節(jié)點核心區(qū)受力VolVb VjbVol jvVbCS4CS2S3S14T4T321C3C2C1 S1C1VcTsrjh（b）節(jié)點周邊梁柱內(nèi)力 （c）節(jié)點剪力圖 節(jié)點內(nèi)力及其應力分布圖 節(jié)點剪切變形 [1][11]由于節(jié)點核心區(qū)沿相交的對角線方向分別受到拉力和壓力作用，因而導致核心區(qū)沿兩個對角線方向分別伸長和縮短，從而產(chǎn)生了節(jié)點剪切變形角 γ 和由此引起的梁外端撓度 （如圖 ） 。根據(jù)內(nèi)力平衡條件，我們就可推導出節(jié)點內(nèi)的水平剪力值和豎向剪力值的大小。這對節(jié)點是不利的。在水平荷載作用下節(jié)點核心區(qū)左右兩側的梁端同時承受正彎矩或負彎矩，相互疊加與柱端彎矩相平衡。由于節(jié)點兩側梁端的鋼筋拉力方向相反，因此柱端和節(jié)點核心區(qū)剪力都比較小。第三章 節(jié)點核心區(qū)的剪切變形 框架節(jié)點的受力 [10][11]節(jié)點作為梁柱接頭區(qū)的主要組成部分，在豎向荷載作用下節(jié)點核心區(qū)左右兩側的梁端都是承受負彎矩作用。然而在梁截面達到極限承載力之后節(jié)點仍保持完好，這種失效方式雖然能使節(jié)點的抗震性能更好，但鋼筋過于浪費，不經(jīng)濟，也會給施工帶來麻煩。滿足此原則的節(jié)點破壞可分為兩種情況：梁端縱筋屈服與梁截面達到極限承載力之間；梁截面達到極限承載力之后。因此，可以認為節(jié)點在保證框架層間變形在強震中能達到所要求的范圍時，與已經(jīng)屈服的梁端或柱端強度是相等的。如果節(jié)點破壞發(fā)生在梁柱縱筋屈服之后，這種破壞就可以認為達到了“強節(jié)點，弱構件”的要求，這種破壞發(fā)生在梁柱縱筋屈服后，而此時梁柱端并沒有達到其截面承載力極限值。必須避免這種破壞的發(fā)生。這類梁柱組合體不能滿足結構抗震性能的延性要求，故這種破壞方式是不可取的。至于節(jié)點的延性要求并不是很高。對于框架節(jié)點的延性（主要是對與核心區(qū)混凝土相連的梁端和柱端而言的）要求，主要是指與節(jié)點相連的梁端和柱端要有足夠大的變形能力，即使在梁、柱端出現(xiàn)塑性鉸也不能發(fā)生梁柱的剪切破壞。在節(jié)點縱向鋼筋受拉屈服破壞之前，堅決不允許出現(xiàn)混凝土壓碎破壞、剪切破壞和滑移破壞。具體到框架結構要遵循“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件”的設計原則。梁柱節(jié)點的滯回曲線在初始階段是梭形，然后迅速變?yōu)榉?S形，因此節(jié)點核心區(qū)的耗能能力相對較弱。另外，結構在發(fā)生大的位移時，還會產(chǎn)生節(jié)點區(qū)的變形。此外，在此破壞過程中，鋼筋會隨著剪切變形的增加而發(fā)生粘結退化，縱筋的滑移使得節(jié)點單元的滯回曲線出現(xiàn)滑移段，這將對節(jié)點抗震性能會有不利影響。其破壞機理是，節(jié)點箍筋所承擔的剪力會隨著節(jié)點剪切變形的增大而增大，最終導致屈服，此時箍筋不再約束混凝土，核心區(qū)混凝土很快就被壓碎，出現(xiàn)斜壓破壞。（3）斜拉斜壓型剪切失效：此類節(jié)點的剪壓比相對較大，而配箍率較小。在這種情況下，可認為節(jié)點沒有破壞。此類節(jié)點的斜壓型剪切破壞中，其延性隨著剪壓比的增大而不斷降低，屬于脆性破壞，故在抗震設計中應盡量避免此類破壞。其受力特征是，斜壓型剪切破壞發(fā)生在梁或柱端屈服后，正處于節(jié)點兩個對角方向輪換受力和剪切變形增大的過程中。因此，此種情況可以忽略滑移的不利影響。對于斜拉型剪切破壞，梁、柱縱筋的粘結滑移發(fā)生在梁端或柱端屈服后，從而導致其滯回曲線將出現(xiàn)明顯的滑移段。當節(jié)點配箍率達到一定程度時，即使組合體變形迅速增長直至梁、柱端達到極限承載力，而節(jié)點箍筋也不會屈服，因此節(jié)點剛度沒有明顯的退化、強度也不會大幅下降。 節(jié)點受力特征與剪切失效形式根據(jù)影響節(jié)點剪切性能的主要因素軸壓比(n)、剪壓比（ ）以及配箍特jhbfVcj征值（ ）相互之間的關系，節(jié)點的剪切失效形式可以分為以下三種（如圖cyvsf? 所示）：（1）斜拉型剪切失效：此類節(jié)點配箍率較小，而剪壓比是中等偏高的水平。以上分析是在保證軸壓比（n）不變的情況下，剪壓比（ ）和配箍特征jhbfVcj值（ ）之間的相互關系（ ）對節(jié)點剪切失效和破壞方cyvsf? cyvsjfhbfV??cj式的影響。3)貫穿節(jié)點梁、柱縱筋的粘結失效而導致的節(jié)點失效在反復荷載作用下，由于貫穿節(jié)點的梁、柱縱筋發(fā)生粘結失效，致使梁、柱縱筋在節(jié)點核心區(qū)往復滑動。直到整個試件因混凝土被壓碎而破壞時，箍筋都不一定會屈服。此種類型的節(jié)點，當剪力作用比較適中時，其延性能達到結構抗震時所要求的水平；當剪力作用比較大時，其延性有可能達不到結構抗震時所要求的水平。而這種破壞又可分為以下幾種類型：（a）在反復荷載作用下，箍筋首先屈服。2)梁柱節(jié)點的斜壓型剪切破壞如果節(jié)點的配箍量適中，在梁端縱筋屈服后，逐漸增大往復荷載作用，當試件的變形達到一定程度后，斜壓桿機制中的斜壓桿混凝土在反復荷載作用下被壓碎，導致節(jié)點破壞。 （a）節(jié)點區(qū)剪切破壞圖（正面） (b)節(jié)點區(qū)剪切破壞圖（背面）(c)節(jié)點區(qū)斜向交叉裂縫圖 典型節(jié)點剪切破壞圖根據(jù)文獻[5][10]的節(jié)點試驗結果，以中間層中節(jié)點為例，在滿足了抗震延性框架所要求的“強剪弱彎，強柱弱梁”的前提下，由于剪壓比，軸壓比和配箍特征值的對節(jié)點不同的影響，節(jié)點的破壞形態(tài)大致可分為以下幾種（如圖 所示）：1)梁柱節(jié)點的斜拉型剪切破壞如果節(jié)點配箍率較低，在梁端縱筋屈服后，逐漸增大往復荷載作用，等節(jié)點核心區(qū)開裂后，此時混凝土不再承擔剪力，轉而由箍筋承擔，此時箍筋應力迅速增大，很快屈服并產(chǎn)生比較大的拉伸應變。結構將利用梁、柱端的塑性鉸等部位來消耗地震能量。此種情況作用在節(jié)點中的剪壓比很大，所以很少次數(shù)的循環(huán)加載，甚至是單向加載，就可能使節(jié)點核心區(qū)出現(xiàn)斜壓型剪切破壞。隨著組合體在雙向交替受力循環(huán)中位移的增大，由此引起了節(jié)點交替剪切變形的增大，箍筋進入屈服階段，核心區(qū)混凝土最終因發(fā)生斜向壓潰而導致節(jié)點發(fā)生剪切破壞。這種失效一般發(fā)生在圖 所示 和軸壓比 n 的相cyvsjfhbfV??cj關坐標中Ⅱ區(qū)內(nèi)。節(jié)點失效時，節(jié)點箍筋往往已經(jīng)屈服，但仍未拉斷，核心區(qū)混凝土還不致發(fā)生斜向壓潰。這種失效一般發(fā)生在圖 所示的 和軸壓比 n 的相關坐標中Ⅰ區(qū)的cyvsjfhbfV??cj不大的范圍內(nèi)。若節(jié)點核心區(qū)混凝土強度低且配箍量比較高，節(jié)點箍筋能夠承受桁架機構中的斜向拉力，不論在箍筋屈服前或屈服后，節(jié)點核心區(qū)混凝土將被斜向壓碎，從而出現(xiàn)斜壓型剪切破壞。桁架機構中的斜向拉力在節(jié)點核心區(qū)內(nèi)會導致節(jié)點沿對角方向發(fā)生開裂，此時混凝土不再承擔剪力，轉而由箍筋承擔，這樣箍筋的剪力會迅速增大而導致其很快屈服，產(chǎn)生很大的應變。而延性框架最重要的要求就是梁、柱端的屈服要先于節(jié)點破壞，因此后一種觀點是比較合理的。此階段節(jié)點的剪切變形會急劇增大。此時如果核心區(qū)配箍率適中，即使箍筋全部屈服，節(jié)點仍能保持最高承載能力，但節(jié)點剛度下降更快，此時進入破壞階段。節(jié)點呈現(xiàn)出的非線性性質愈加明顯，不可恢復的變形在增加。而且隨外荷載的增加，水平箍筋的應力逐漸增加，一方面箍筋參與抵抗節(jié)點水平剪力，另一方面它對核心區(qū)受壓膨脹的混凝土的約束作用要不斷增強，這也提高了核心區(qū)混凝土的斜壓桿機構的抗剪作用。(3)通裂后，梁端豎向荷載還可以繼續(xù)增加，但增加的幅度不大，核心區(qū)裂縫在原有裂縫的基礎上明顯加寬，也有少量新裂縫出現(xiàn)，核心區(qū)剪切變形要比初裂時增大很多倍，混凝土開始剝落，經(jīng)過幾次加載循環(huán)后，承受外荷載能力達到最大值，稱為極限狀態(tài)。隨著荷載繼續(xù)增大，節(jié)點核心區(qū)出現(xiàn)貫斜通裂縫進入通裂階段。但是混凝土的抗壓強度較高，故其在壓力和剪力共同作用下變形很小，因此，節(jié)點的變形較小，可以忽略。在此階段斜壓力全部由沿對角線方向的混凝土來承擔。如果荷載作用繼續(xù)增大，節(jié)點受力和破壞可分為以下四個階段：彈性階段(開裂前階段)，通裂階段，極限階段，破壞階段。在反復荷載的作用下，節(jié)點核心區(qū)的受力特征非常復雜，柱子傳來的軸向力、剪力、彎矩和梁傳來的彎矩、剪力作用都由節(jié)點核心區(qū)來承擔（如圖 所示） 。如果水平荷載較大，此時左、右梁端分別出現(xiàn)正、負彎矩作用，此時由左、右梁端內(nèi)力所產(chǎn)生的節(jié)點剪力較大，這對節(jié)點是不利的。在框架中節(jié)點是傳力樞紐，具有傳遞和分配梁、柱傳來的彎矩、剪力和軸力。如果節(jié)點的配箍率較大，核心區(qū)混凝土發(fā)生貫通的對角斜裂縫時，箍筋所承擔的剪力還很小，混凝土所承擔的剪力已基本達到其屈服強度值，若繼續(xù)加載至箍筋屈服，此時混凝土所承擔的剪力已達到極限抗剪強度的 65%左右，這樣結果會是混凝土破壞先于箍筋屈服，因而造成節(jié)點核心區(qū)抗剪強度達不到設計預計的最大抗剪強度值，這樣計算出來的節(jié)點抗剪強度值的安全性大大降低。配箍率過高，不僅會使施工難度加大，也會使箍筋作用得不到完全發(fā)揮造成不必要的浪費，不合理也不經(jīng)濟。水平箍筋在核心區(qū)內(nèi)的作用有兩方面：一是承擔節(jié)點內(nèi)水平方向剪力；二是約束節(jié)點核心區(qū)的混凝土，使核心區(qū)混凝土強度提高。（3）節(jié)點配箍特征值 對剪切變形的影響cyvsf?配箍率對提高梁柱節(jié)點核心區(qū)抗剪強度是非常明顯的。②節(jié)點的剪壓比偏大時，雖然軸壓比增大會在某種程度上延遲節(jié)點核心區(qū)進入通裂階段，但是當節(jié)點一旦進入通裂階段，斜壓混凝土受力會迅速增大，這對節(jié)點抗震性能的發(fā)揮是不利的。此時軸壓力對節(jié)點抗震性能的影響是有利的。因此必須采取比中偏高剪壓比更嚴格的措施，才能保證節(jié)點核心區(qū)具有更好的抗震性能。因此，這類試件可以忽略軸壓比的有利作用。這對提高節(jié)點抗震性能是不利的。若軸壓比繼續(xù)增大，斜壓桿機構中的主壓應力就隨之再加大，使節(jié)點核心區(qū)混凝土的受力大幅增大，最終導致節(jié)點區(qū)混凝土很快發(fā)生斜向壓碎。這對提高節(jié)點抗震性能是有利的。（1）剪壓比中等或中等偏大時。如果軸壓比較小，由于梁縱筋粘結力較低，剪力作用也相對較小，核心區(qū)混凝土一般不會發(fā)生破壞，組合體只會因梁筋貫穿段發(fā)生過大的塑性變形和滑移而導致組合體后期的剛度和耗能能力變得相當差。（2）軸壓比 n( )對剪切變形的影響chbfN根據(jù)文獻[9][10]對梁柱組合體試驗所得出的節(jié)點分析結果（見表 和表 ）進行匯總，從表中我們可以看出軸壓比對節(jié)點剪切變形的影響是比較復雜的，下面分兩種情況加以介紹： 表 當剪壓比 時軸壓比對節(jié)點剪切變形 γ 的影響，單位 ?cf? 延性系數(shù) ??軸壓比 n=1 =2??=3?=4??=5?≤ ＞ 表 當剪壓比 時軸壓比對節(jié)點剪切變形 γ 的影響，單位 ?cf? 延性系數(shù) ??軸壓比 n=1?=2??=3?=4??=5?≤ ＞ （1）剪壓比較小時。綜而言之，這對節(jié)點抗震性能的影響是不利的。較大的軸壓比在初始加載階段有利于減緩梁縱筋出現(xiàn)粘結滑移的速度，很好的改善了梁筋的粘結性能，有利于梁端塑性鉸的發(fā)展，有利于延性框架的耗能能力的發(fā)揮，因此對改善節(jié)點的抗震性能是有利的。而在斜壓破壞控制階段，此階段出現(xiàn)在梁縱筋粘結退化后，斜壓桿機構中沿對角線的斜壓力將隨軸壓比的增大而增大，加快了節(jié)點核心區(qū)混凝土的破壞速度，這對節(jié)點抗震性能的充分發(fā)揮是不利的。所以在下面的位移延性系數(shù)下，節(jié)點區(qū)剪切變形所占梁外端總撓度變形的比例在逐漸加大，而梁端總撓度變形中梁端自身變形所占的比例在逐漸降低。隨著荷載循環(huán)次數(shù)的不斷增加，節(jié)點核心區(qū)斜向裂縫開始迅速發(fā)展，核心區(qū)混凝土被交叉斜裂縫逐漸分割開來，所以由核心區(qū)剪切變形引起的梁端撓度呈快速上升的趨勢，而此時梁由于彎曲所引起的裂縫則有閉合的趨勢。第二類是剪壓比（ ）偏大的試件。因此，梁外端撓度始終是由梁筋滑移和塑性伸長在占主導地位，在梁外端總撓度中所占比例一直處于上升的趨勢。在此類試件中，當 =1 時，與上一種情況相似，??梁外端總撓度主要是由梁段自身變形引起的，因為在這種試件中梁端會首先屈服。這類試件通常只有在位移延性系數(shù)達jcjbhfV到較大數(shù)值時，節(jié)點核心區(qū)混凝土才有一定損傷。表 剪壓比對剪切變形的影響 [7] [10] 單位：度 延性系數(shù) ??剪壓比 cf?=1?=2??=3?=4??=5?≤ ＞ 注：表 給出了剪壓比小于 的試件的試驗平均剪切變形 和剪壓比大于等于 的試件的試?驗平均剪切變形 ，以此反映剪壓比對剪切變形量的影響。jjhb、目前關于節(jié)點性能的試驗一般是取組合體進行研究，所謂組合體是指節(jié)點核心區(qū)