5.3节点抗剪和锚固
确定梁中的纵向钢筋后,下一个设计步骤是检查梁柱节点中的剪力。节点剪力是一项关键检查,通常控制抗弯框架柱的尺寸。
图5-4(a)当跨度相对较短且重力荷载相对较低时,容易出现反向梁塑性铰(首选);(b)对于较长跨度或较大的重力荷载,往往会出现非反转塑性铰(不选)
为了说明,考虑由两个梁约束的柱(图5-5)。作为框架设计的一部分,假设柱中框架梁将屈服,并在柱面上形成其可能的抗弯强度。此方法确定对柱和梁柱节点的要求。
图5-5框架屈服机制决定作用在柱和梁柱节点上的力
如图5-6所示,通过切割两侧的梁塑性铰,并在节点上方和下方切割柱半层高度,绘制隔离体图。在该图中,下标A和B表示节点两侧的梁A和B,Ve2、A和Vei、B是节点面梁中的剪力,对应于梁两端的Mpr(关于如何计算这些剪力的讨论,请参见第5.4.1节)。对于一个典型的楼层,柱子的中间高度提供了一个足够好的接近反弯曲点的近似值;对于铰接柱,更适合采用通过铰接端的剪切隔离体图。根据图5-6的隔离体图,柱剪力计算如下:
图5-6计算柱剪力Vcol的柱隔离体图
求得柱剪力Vcol后,水平节点剪力Vjis通过作用在接点隔离体图上的水平力平衡获得,如图5-7所示。假定梁纵向钢筋达到等于1.25Asfy或1.25 fy的力。假设梁轴力为零,则节点一侧梁中的弯曲压力等于同一侧的弯曲拉力。因此,所需的节点抗剪强度为
图5-7节点剪力隔离体图
众所周知,对于整体结构,有效宽度内的板纵向钢筋也有助于提高梁的抗弯强度。尽管ACI 318没有要求,但ACI 352建议将该有效宽度内的板钢筋包括在用于计算节点剪力的数量中。除外部和角部节点外,受拉有效宽度应等于ACI 318§6.3.2规定的受压有效翼缘宽度。对于角部和外部节点,有效宽度定为横梁宽度加上横梁每侧的距离,该距离等于平行于产生剪力的梁测量的柱横截面长度。