結構節點大樣配筋怎麼畫
內容介紹：
在《16G101-1》第67頁，給出了5種框架柱在頂層端節點的縱向鋼筋構造，並要求在施工時根據實際情況組合選用。而在實際操作中，施工人員往往搞不清到底該採用哪種或者哪幾種節點構造，不僅帶來質量隱患，也不利於成本控制。
本文透過對頂層端節點的受力分析，以闡明5種節點構造的設計原理，讓施工人員能把各種構造形式靈活運用在工程專案中，既能保證施工質量，又能提高成本管理水平。
一、頂層框架端節點的受力分析：
1、端節點的基本概念：
頂層框架端節點，指的是框架柱和框架樑在頂層的非中間連線處，分為邊節點和角節點，在此的柱通常叫做邊柱和角柱，如下圖的“邊柱”和“角柱”：
在邊柱和角柱處，樑柱相交的節點就稱為“端節點”。
2、端節點的內力分析：
在靜力荷載作用下頂層端節點處及梁端、柱端，主要承受負彎矩及剪力。在地震力作用下左右晃動時，頂層端節點交替承受較大的組合負彎矩和較小的組合正彎矩。
但不管承受何種內力，頂層梁端和柱端的彎矩和軸力總是一樣大，如下圖：
上圖中，柱端A、梁端C、端節點B，三者共同組成了類似於“90°折梁”的構件。在該“構件”中，柱端彎矩Mc總是等於梁端彎矩Mb；柱端軸力Nc等於梁端剪力Vb；柱端剪力Vc等於梁端軸力Nb。
上圖是多層框架結構的彎矩圖，分析其中資料可以得出以下兩個結論：
在樓層端節點，梁端負彎矩總是等於上下柱端負彎矩之和；本層柱端彎矩小於梁端彎矩。因為，梁端彎矩被上下柱共同分擔。比如：35.26+21.72=56.98
在頂層端節點，梁端負彎矩總是等於柱端負彎矩，因為沒有上層柱來分擔內力了，梁、柱在節點處的負彎矩都是41.31。
這和前面端節點內力分析的結果是一致的，即：在頂層端節點範圍內的內力大小是一樣的。
也可以這樣說：梁、柱中內力的傳遞就是透過“端節點”來實現的，端節點必須有不低於梁和柱承受M和V的能力，在端節點B中的任何截面（Ⅰ~Ⅳ）都能承受同樣大的內力，否則框架將崩潰，結構在荷載作用下整體破壞，雖然這是樑柱可能還沒有達到承載力極限。
3、端節點的設計原則：
從上面端節點的內力分析可以看出，結構破壞存在三種形式，具體如下：
一是梁端先出現塑性鉸，即：梁端先屈服。上面分析的A、B、C內力一致，當柱和端節點截面承載能力大於梁時，會出現這種破壞形式。如下圖：
二是柱端先出現塑性鉸，即：柱端先屈服。當端節點及梁端的承載力大於柱端時，將出現這種情況，如下圖：
三是端節點先出現塑性鉸，即：節點先屈服。當柱端和梁端的承載力大於節點承載力時，將出現這種情況，如下圖：
哪種破壞形式才是有利於結構抗震、有利於結構安全的呢？
當端節點先屈服時，結構屬於“脆性”破壞，建築物將整體倒塌。此時，梁和柱的承載力均未達到設計值，浪費工程成本，不安全且不經濟。
當柱端先屈服時，結構同樣屬於“脆性”破壞，因為柱子是上下層關聯的，柱子破壞屬於整體性的，一層柱子破壞將導致建築將整體倒塌，不安全。
當梁端先屈服時，結構屬於“延性”破壞。因為梁是承受每層荷載的，屬於區域性破壞，不會影響到整棟建築。其次，梁屬於受彎構件，其有一定的延性，即：從屈服到完全破壞有一個過程（開裂、變形、破壞），這將為避免損失預留時間。
因此，鋼筋混凝土結構設計遵循：
強節點弱構件、強柱弱梁的基本原則
。節點最重要，柱次之，梁安全等級最低，只允許延性破壞絕不可脆性破壞。
4、設計意圖是怎麼來實現的：
首先是怎麼實現“強柱弱梁”：
從上面的彎矩圖可以看出，既然梁端與柱端的彎矩大小一致，要梁先屈服，只需要把柱彎矩設計值適當增大來進行結構設計就可以了。
通常是在確定柱彎矩設計值時乘以一個增大系數。讓柱端彎矩承載力總和大於梁端彎矩承載力的總和就可以了。
其次是怎麼實現“強節點弱構件”：
因為有了“強柱弱梁”在前，要讓端節點強於柱端或梁端，只需要強於柱端就可以了。
要讓節點能夠完全傳力，節點區域內的配筋不得低於柱，那麼在節點內把柱和梁負彎矩筋搭接足夠長度即可，柱搭接上樑的鋼筋自然大於二者的任何之一。
這就是施工圖集中頂層端節點構造的共同原理，是樑柱鋼筋進行搭接連線的問題，而不是各自錨固的問題，必須保證此結點為剛性連線而非鉸接。其鋼筋構造原理與轉角剪力牆水平分佈筋的構造類似。
二、《16G101-1》第67頁中5種構造的原理分析：
如果明白了設計意圖，那麼就很好理解圖集中的5種構造了。
1、柱筋作為樑上部鋼筋使用：
樑柱鋼筋一體
這種情況，樑柱負彎矩筋共用，梁中有柱，柱中有梁，端節點處的承載能力超過了單獨的柱或梁，完全能達到“強節點弱構件”的意圖，不論在何種情況下，端節點處都是最後達到承載力極限的。
但這種構造實施起來有一定難度，一是需要柱外側縱筋與樑上部縱筋數量和間距上匹配；二是在施工中操作起來非常困難，這麼長且彎曲的鋼筋在連線和綁紮中都很難控制。
在實際工程中幾乎不會採用。
2、從梁底算起1.5Labe超過柱內側邊緣：
節點內搭接（超過柱內邊）
先不管配筋率的問題，後面單獨再說。此構造是常用構造之一，其特點是梁和柱的截面尺寸較小，1。5Labe超過了柱內側進入了梁中。
這種構造保證了在端節點處樑柱負彎矩筋的搭接長度，根據搭接長度的計算公式：
LL=ξ*La，LL為搭接長度，ξ為搭接長度修正係數，La為錨固長度，在“混規”中有相關規定：
搭接長度計算
端節點因為只有外側縱筋搭接，搭接百分率是肯定小於50%，此構造採用了1。5Labe應該滿足搭接長度的要求。至於為什麼是1。5係數，而不是1。4或1。6，估計是綜合考慮了搭接百分率和錨固修正係數的結果。如果你有更好的解釋，可以告訴我。
3、從梁底算起1.5Labe未超過柱內側邊緣：
節點內搭接（未超過柱內邊）
此構造與構造2相似，唯一不同就是因為柱夠寬、梁夠高，造成1。5Labe未超過柱內側，端點處於柱中。此時的搭接長度實際上等於max{1。5Labe；梁高+15d}，也能滿足樑柱負彎矩筋搭接連線的長度限制。
4、未伸入梁內的柱外側鋼筋錨固：
梁寬範圍以外的柱外側縱筋
施工圖集中的2、3構造都是柱外側縱筋能和梁負彎矩筋搭接的情況，即：它們都在梁截面範圍以內。構造4是針對在梁截面範圍以外的柱外側縱筋的構造形式，如下示意圖：
邊柱示意圖
上圖為邊柱示意圖，黑色的柱縱筋為“柱外側縱筋”，分別編號為1/2/3/4，其餘稱為柱內側縱筋。
其中2鋼筋和3號鋼筋是在梁截面範圍以內的，可以與樑上部縱筋“搭接連線”，至於端點是在柱內還是梁內，和柱寬與梁高有關，也就是節點2和3的區別。
1號和4號鋼筋不在梁截面範圍以內，就需要按4節點來構造，即：伸至柱內邊向下彎錨8d。
為什麼要彎錨8d？主要是在頂層端節點，鋼筋水平段沒有上部覆蓋物，保護層較薄，而且沒有豎向箍筋約束（只有水平的核心箍筋），當承受負彎矩時，該水平段可能向上彈起。
第二層鋼筋因為有第一層約束，就不用再向下彎錨8d了。什麼情況下才可能出現這種形式的第二層鋼筋呢？邊柱中這種情況不多見，偶爾會出現在柱縱筋較多的角柱中，如下圖：
角柱示意圖
上圖是角柱的示意圖，其中黑色鋼筋為柱外側縱筋，白色為內側縱筋。這種情況下，1號外側縱筋無論是向右邊還是向下邊彎折，都屬於第一層鋼筋。
當1號外側縱筋向右邊彎折時，5/6號鋼筋向下彎折，他們屬於第二層鋼筋。同理，當1號外側縱筋向下彎折時，2/3號鋼筋向右彎折，他們也屬於第二層鋼筋。
對於角柱來說，實際上是兩個方向邊柱的疊加。就上圖而言，1/5/6/7鋼筋是梁1對應的外側柱縱筋，應向下彎折；1/2/3/4鋼筋是梁2對應的外側柱縱筋，應向右彎折。但1號鋼筋屬於兩邊共用（角筋），只能選擇向一個方向彎折。
其中，4號和7號鋼筋就是需按第4節點構造的伸至柱內側向下彎錨8d的情況。也是通常說的“柱自錨”。
另外，由於梁寬以外的柱負彎矩鋼筋不論是自錨8d還是錨入厚度100mm以上週邊的板中，都不能與梁負彎矩筋實現搭接傳力。
因此在規範中才有關於“伸入梁內的柱外側縱筋不宜少於柱外側全部縱筋面積的65%”的限制，其意義就是保證有較大比例的鋼筋實現搭接傳力，保證節點的“剛性”。當然，這個限制主要是給“設計人員”提出的要求，在設計樑柱截面及配筋時要滿足這個要求，施工人員按設計施工即可。
5、梁、柱縱向鋼筋搭接接頭沿節點外側直線佈置：
柱外側直線連線
這種構造是通常說的“梁包柱”，而前面的2/3/4構造都屬於“柱包梁”。“柱包梁”時，樑上部縱筋不伸入梁底下部，便於施工縫的留設和鋼筋安裝綁紮。
但是，如果樑柱受力縱筋數量較多，搭接接頭設定在90°“折梁”範圍內，將造成頂部鋼筋擁擠，柱筋和梁筋端頭都在這個區域內，嚴重影響鋼筋安裝及混凝土的澆築。
因此，在樑柱縱筋數量較多時，宜採用構造5“梁包柱”施工，但由於梁縱筋構造太長，嚴重增加施工難度，在現實中幾乎不會採用。至少是施工人員不願採用的一種構造。
6、關於柱外側縱筋配筋率大於1.2%的問題：
以上幾種構造都有關於柱外側縱筋配筋率大於1。2%時的不同構造處理，即：分兩批次截斷，兩批次的間距20d。
就以上圖邊、角柱為例，設柱縱筋直徑均為20mm，柱截面600mm*600mm，則對於邊柱而言，柱外側縱筋的配筋率=S*4/600/600*100%=0。35%，其中S為一根柱縱筋的截面面積。
對於角柱而言，柱外側縱筋的配筋率=S*7/600/600*100%=0。61%，都和1。2%的配筋率相差甚遠。
就600*600的柱截面，柱外側縱筋達到1。2%的配筋率（全部縱筋配筋率達到1。2%還是不難的），如果是20mm的鋼筋要14根，如果是25mm的鋼筋也要9根，在一般的房屋建築專案中是很難達到這個設計標準的，因此幾乎不用去考慮配筋率大於1。2%的情況。
三、施工中的注意事項：
一般房屋建築工程中，都設定有地下室，地下室通常都是設計為框架結構。在地下室施工中，一定要明確各種框架柱在頂層的構造形式，否則容易出錯，還可能浪費鋼筋。
在鋼筋砼框架結構廠房、教學樓等公共建築中，設計為框架節點的佔比更大，端節點的構造更是質量管理和成本管理的重點內容之一。
因為施工圖集中存在多種選擇，一定要在施工前與設計人員溝通，在構造節點的選擇上多方徵求意見，不要按經驗施工，往往容易出錯，不但浪費材料還會增加施工難度。
頂層端節點的縱向鋼筋較多，在鋼筋配料時要分層計算柱縱向鋼筋長度，否則在頂部鋼筋在同一個截面上會“打架”。應採取不同的高度下料，而不是野蠻施工，隨意截斷柱縱向鋼筋。
廣聯達軟體中節點設定“頂層邊柱C-1”和“頂層邊柱C-2”其區別就在於配筋率是否大於1。2%，“C-1”對應的是柱外側縱筋配筋率大於1。2%，“C-2”對應的是柱外側縱筋配筋率小於1。2%。
通常預設的設定為“頂層邊柱C-2”節點大樣，但這個節點設定還不能完全與實際的施工節點構造匹配，如果發現與圖集出入較大時，應手動計算頂層端節點的鋼筋用量。
廣聯達軟體中可以自動判定“邊角柱”，是加快建模的快捷功能。
總結：
框架結構的設計遵循“強節點弱構件”、“強柱弱梁”的基本原則。
框架柱和框架樑的節點屬於“剛性連線”才能有效傳遞梁端和柱端的內力，即：在節點範圍內能承受梁端或柱端的彎矩和剪力，不會造成節點產生變形或位移。
框架頂層端節點的構造就是為了保證節點的“剛性”而出發的，在節點內的受力鋼筋不僅僅要滿足錨固長度的要求，還要滿足搭接長度的要求。只有樑柱負彎矩筋搭接穩固，才能保證節點傳力的可靠性。
框架頂層端節點構造就是樑柱縱筋的搭接構造，根據搭接接頭的位置可以分為三種類型：樑柱鋼筋一體（圖集大樣1），在90°折梁範圍內搭接（圖集大樣2/3/4），沿柱外側直線佈置（圖集大樣5）。
各種構造適用不同的情況，但在實際施工中，通常都是採用的“90°折梁範圍內搭接”。其他兩種主要是鋼筋施工難度太大，一般很少採用。