2.4 节点破坏形式

结构的损伤是指结构由于外部力学因素引起的削弱或破损，包括非受力损伤和受力损伤，受力损伤是指结构或构件在使用过程中因受力因素而产生的裂缝的出现与开展、钢筋与混凝土间的滑移以及非弹性变形的发展等现象，可以基于整体或构件两个层次进行评估。为了使震损钢筋混凝土框架结构得到有效的加固处理，有必要对梁、柱及节点组合体损伤进行合理的分析。

2.4.1 框架结构受力临界区域

框架结构遭受强震作用时，受力临界区域往往位于钢筋应力超过屈服应力、混凝土应力达到抗压强度或者因锚固不足发生粘结滑移的截面附近。理论上讲，结构构件在内力作用下任一截面都可能出现非弹性变形，但是通过布置不同钢筋和改变截面尺寸等细部构造，构件可以设计成变强度以抵抗相应截面上的内力值，显然这是不现实的。因此，受力临界区域就一般靠近内力最大点。

（1）梁非弹性区域 是指梁塑性铰区段，其滞回性能由截面弯矩控制（深梁则由剪力控制）。由于钢筋混凝土框架结构采用强柱弱梁的设计原则，梁塑性铰多出现于柱面附近，这会在梁非弹性区域形成较高的应力传递，导致节点内梁筋屈服区不断向节点内渗透，梁筋发生粘结滑移，产生梁端固端转动，节点刚度与强度降低。

（2）柱非弹性区域 其滞回性能由截面弯矩与轴向力控制。由于在框架结构设计中遵循强柱弱梁的设计原则，为了避免结构倒塌，柱塑性铰一般不会出现，但是在底层柱端由于作用有很大的剪力，不可避免出现柱塑性铰。由于柱非弹性区靠近下部基础和上部节点，较大的应力传递会引起柱筋在节点或基础内滑移，导致结构整体发生转动。

（3）节点核心区 其滞回性能由节点核心区内作用的剪力与上柱轴向力控制。节点在外作用力下，受力十分复杂，包括梁柱传来的弯矩、剪力和上柱轴向力，当梁偏心时，还会产生扭矩，节点在这些力的共同作用下处于高应力状态，出现裂缝产生变形。虽然节点内梁筋粘结退化后会削弱粘结应力以剪力流的形式输入，降低节点剪力减小变形，似乎对节点有利，但梁筋粘结滑移引起的梁端固端转动使框架梁失去对节点核心区的约束作用，节点刚度与强度降低，这又会增加节点变形，并且梁筋发生粘结退化后节点的延性会显著降低。

2.4.2 框架节点主要破坏形式

节点受力性能受到多种因素的影响，不同的节点设计控制条件会引起节点区域不同的应力分布形式，导致节点不同区域发生破坏。根据震害和试验结果，节点的主要破坏形式可以分为以下几种：

（1）梁筋粘结滑移破坏 当梁筋在节点内粘结条件较差时，柱面裂缝间的梁筋屈服后迅速向节点内渗透，梁筋有效粘结长度不断减小，最后节点内梁筋完全失去粘结应力，发生“拉风箱”式的滑动。这种情况梁筋配置较少，节点区仅出现少量微裂缝，破坏形式如图2.16a所示。

（2）梁端受弯破坏 梁端在反复荷载作用下受拉钢筋屈服，受压混凝土压碎，混凝土保护层剥落，梁端形成塑性铰，节点具有较好的延性。但是由于梁塑性铰靠近柱面出现，如果继续增加反复作用在节点上的位移，就会引起节点内梁筋的粘结退化，节点强度与刚度开始降低，节点耗能性能变差，破坏形式见图2.16b。

（3）柱端受弯破坏 虽然采用强柱弱梁的设计原则以避免发生这种破坏形式，但在结构底层或靠近底层的楼层，由于较大的弯矩与轴向压力的共同作用，柱端混凝土受压破坏，柱筋受压屈服，箍筋向外膨胀，柱端形成塑性铰，破坏形式如图2.16c所示。同时在节点加固中应注意切勿对梁端过度加固，形成强梁弱柱，从而发生这种破坏。

（4）梁柱端未屈服条件下的节点区剪切破坏 节点剪压比较大时，由于梁柱筋配置较多、节点作用剪力较高，节点发生剪切破坏时梁柱端仍未进入屈服。当节点配箍较少时，节点核心区在较大剪力作用下出现交叉斜裂缝，由于箍筋较少，裂缝宽度将迅速增大，最后全部箍筋屈服并出现较大塑性伸长，节点抗剪承载力退化严重，发生斜拉型节点剪切破坏；当节点配箍率较大时，节点内同时作用有斜压杆机制与桁架机制，节点斜裂缝发展受到限制，随着节点内作用剪力不断增大，节点剪切变形不断增长，部分箍筋进入屈服，而核心区混凝土则被压溃，发生斜压型节点剪切破坏。由于节点剪切破坏时节点内的交叉斜裂缝使节点剪切刚度降低，节点延性较差，破坏形式见图2.16d与e。

（5）梁端屈服条件下的节点区剪切破坏 梁端配置适量的梁筋，在节点发生剪切破坏前梁端已屈服，与梁端受弯破坏的节点相比，节点内梁筋粘结性能退化严重，但仍优于梁筋粘结滑移破坏的节点。当节点配箍较少时，虽然梁筋配置也不多，节点内作用剪力相对较小，但过低的配箍率仍无法抑制核心区交叉斜裂缝的过快开展，箍筋屈服节点刚度退化，最后由于节点抗剪承载力下降过多而发生斜拉型节点剪切破坏；当节点配置一定数量的箍筋时，在梁端屈服后核心区交叉斜裂缝受到箍筋作用开展缓慢，此后，梁筋不断向节点内屈服渗透，节点内斜压杆机制逐渐占据主导地位，最后核心区混凝土被压溃，发生斜压型节点剪切破坏，破坏形式如图2.16f与g所示。

图2.16 框架节点主要破坏形式

a）梁筋粘结滑移破坏 b）梁端受弯破坏 c）柱端受弯破坏

d）e）梁柱端未屈服条件下的节点区剪切破坏 f）g）梁柱屈服条件下的节点区剪切破坏