2.4 節點破壞形式

結構的損傷是指結構由于外部力學因素引起的削弱或破損，包括非受力損傷和受力損傷，受力損傷是指結構或構件在使用過程中因受力因素而產生的裂縫的出現與開展、鋼筋與混凝土間的滑移以及非彈性變形的發展等現象，可以基于整體或構件兩個層次進行評估。為了使震損鋼筋混凝土框架結構得到有效的加固處理，有必要對梁、柱及節點組合體損傷進行合理的分析。

2.4.1 框架結構受力臨界區域

框架結構遭受強震作用時，受力臨界區域往往位于鋼筋應力超過屈服應力、混凝土應力達到抗壓強度或者因錨固不足發生粘結滑移的截面附近。理論上講，結構構件在內力作用下任一截面都可能出現非彈性變形，但是通過布置不同鋼筋和改變截面尺寸等細部構造，構件可以設計成變強度以抵抗相應截面上的內力值，顯然這是不現實的。因此，受力臨界區域就一般靠近內力最大點。

（1）梁非彈性區域 是指梁塑性鉸區段，其滯回性能由截面彎矩控制（深梁則由剪力控制）。由于鋼筋混凝土框架結構采用強柱弱梁的設計原則，梁塑性鉸多出現于柱面附近，這會在梁非彈性區域形成較高的應力傳遞，導致節點內梁筋屈服區不斷向節點內滲透，梁筋發生粘結滑移，產生梁端固端轉動，節點剛度與強度降低。

（2）柱非彈性區域 其滯回性能由截面彎矩與軸向力控制。由于在框架結構設計中遵循強柱弱梁的設計原則，為了避免結構倒塌，柱塑性鉸一般不會出現，但是在底層柱端由于作用有很大的剪力，不可避免出現柱塑性鉸。由于柱非彈性區靠近下部基礎和上部節點，較大的應力傳遞會引起柱筋在節點或基礎內滑移，導致結構整體發生轉動。

（3）節點核心區 其滯回性能由節點核心區內作用的剪力與上柱軸向力控制。節點在外作用力下，受力十分復雜，包括梁柱傳來的彎矩、剪力和上柱軸向力，當梁偏心時，還會產生扭矩，節點在這些力的共同作用下處于高應力狀態，出現裂縫產生變形。雖然節點內梁筋粘結退化后會削弱粘結應力以剪力流的形式輸入，降低節點剪力減小變形，似乎對節點有利，但梁筋粘結滑移引起的梁端固端轉動使框架梁失去對節點核心區的約束作用，節點剛度與強度降低，這又會增加節點變形，并且梁筋發生粘結退化后節點的延性會顯著降低。

2.4.2 框架節點主要破壞形式

節點受力性能受到多種因素的影響，不同的節點設計控制條件會引起節點區域不同的應力分布形式，導致節點不同區域發生破壞。根據震害和試驗結果，節點的主要破壞形式可以分為以下幾種：

（1）梁筋粘結滑移破壞 當梁筋在節點內粘結條件較差時，柱面裂縫間的梁筋屈服后迅速向節點內滲透，梁筋有效粘結長度不斷減小，最后節點內梁筋完全失去粘結應力，發生“拉風箱”式的滑動。這種情況梁筋配置較少，節點區僅出現少量微裂縫，破壞形式如圖2.16a所示。

（2）梁端受彎破壞 梁端在反復荷載作用下受拉鋼筋屈服，受壓混凝土壓碎，混凝土保護層剝落，梁端形成塑性鉸，節點具有較好的延性。但是由于梁塑性鉸靠近柱面出現，如果繼續增加反復作用在節點上的位移，就會引起節點內梁筋的粘結退化，節點強度與剛度開始降低，節點耗能性能變差，破壞形式見圖2.16b。

（3）柱端受彎破壞 雖然采用強柱弱梁的設計原則以避免發生這種破壞形式，但在結構底層或靠近底層的樓層，由于較大的彎矩與軸向壓力的共同作用，柱端混凝土受壓破壞，柱筋受壓屈服，箍筋向外膨脹，柱端形成塑性鉸，破壞形式如圖2.16c所示。同時在節點加固中應注意切勿對梁端過度加固，形成強梁弱柱，從而發生這種破壞。

（4）梁柱端未屈服條件下的節點區剪切破壞 節點剪壓比較大時，由于梁柱筋配置較多、節點作用剪力較高，節點發生剪切破壞時梁柱端仍未進入屈服。當節點配箍較少時，節點核心區在較大剪力作用下出現交叉斜裂縫，由于箍筋較少，裂縫寬度將迅速增大，最后全部箍筋屈服并出現較大塑性伸長，節點抗剪承載力退化嚴重，發生斜拉型節點剪切破壞；當節點配箍率較大時，節點內同時作用有斜壓桿機制與桁架機制，節點斜裂縫發展受到限制，隨著節點內作用剪力不斷增大，節點剪切變形不斷增長，部分箍筋進入屈服，而核心區混凝土則被壓潰，發生斜壓型節點剪切破壞。由于節點剪切破壞時節點內的交叉斜裂縫使節點剪切剛度降低，節點延性較差，破壞形式見圖2.16d與e。

（5）梁端屈服條件下的節點區剪切破壞 梁端配置適量的梁筋，在節點發生剪切破壞前梁端已屈服，與梁端受彎破壞的節點相比，節點內梁筋粘結性能退化嚴重，但仍優于梁筋粘結滑移破壞的節點。當節點配箍較少時，雖然梁筋配置也不多，節點內作用剪力相對較小，但過低的配箍率仍無法抑制核心區交叉斜裂縫的過快開展，箍筋屈服節點剛度退化，最后由于節點抗剪承載力下降過多而發生斜拉型節點剪切破壞；當節點配置一定數量的箍筋時，在梁端屈服后核心區交叉斜裂縫受到箍筋作用開展緩慢，此后，梁筋不斷向節點內屈服滲透，節點內斜壓桿機制逐漸占據主導地位，最后核心區混凝土被壓潰，發生斜壓型節點剪切破壞，破壞形式如圖2.16f與g所示。

圖2.16 框架節點主要破壞形式

a）梁筋粘結滑移破壞 b）梁端受彎破壞 c）柱端受彎破壞

d）e）梁柱端未屈服條件下的節點區剪切破壞 f）g）梁柱屈服條件下的節點區剪切破壞