節(jié)點(diǎn)域是鋼框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)區(qū)域的一個特定部位，在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010，簡稱“”抗規(guī)”）和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003，簡稱“鋼規(guī)”）中都有一些相關(guān)計(jì)算和構(gòu)造的規(guī)定。然而在設(shè)計(jì)時，經(jīng)常有一些疑問存在。
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017，簡稱“鋼標(biāo)”）中涉及節(jié)點(diǎn)域的內(nèi)容進(jìn)行了全新的梳理和改動，動作很大，有必要專門來談?wù)?，以便說清楚節(jié)點(diǎn)域相關(guān)規(guī)定的來龍去脈。
一、節(jié)點(diǎn)域的受力特征
節(jié)點(diǎn)域，其實(shí)就是梁柱交接處一塊基本只承受純剪的板，如下圖，兩側(cè)梁端的彎矩，在節(jié)點(diǎn)域通過純剪切受力進(jìn)行內(nèi)力的傳遞（如果忽略梁柱的軸力、剪力）。這一受力特征決定了，節(jié)點(diǎn)域剪應(yīng)力可用梁端彎矩的和除以節(jié)點(diǎn)域體積得到（鋼標(biāo)公式12.3.3-3）。
二、鋼標(biāo)的節(jié)點(diǎn)域承載力計(jì)算
先看規(guī)范條文。很明顯，除了節(jié)點(diǎn)域體積增加了箱型截面柱和圓管柱的計(jì)算公式外，引入了一個節(jié)點(diǎn)域抗剪強(qiáng)度。計(jì)算方式和以前一樣。
節(jié)點(diǎn)域抗剪強(qiáng)度和受剪正則化寬厚比相關(guān)，計(jì)算如下：
解釋一下：
（1）以往的鋼規(guī)中，都是默認(rèn)了節(jié)點(diǎn)域不發(fā)生彈性屈曲的，所以節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度均采用了抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的4/3倍。
抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高為4/3倍，由來已久，是參考了日本鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范的公式，以考慮略去柱剪力（一般的框架結(jié)構(gòu)中，略去柱端剪力項(xiàng)，會導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)域彎矩增加約1.1～1.2倍）、節(jié)點(diǎn)域彈性變形占結(jié)構(gòu)整體的份額小、節(jié)點(diǎn)域屈服后的承載力有所提高等有利因素。由于這個4/3已經(jīng)深入人心，鋼標(biāo)沒改，可以看到在第3款的1）中體現(xiàn)了。另外注意，門規(guī)是個例外，自己意識到板件一般很薄，沒采用4/3，只是采用了1.0，未考慮節(jié)點(diǎn)域抗剪強(qiáng)度提高（可就是沒意識到，薄到一定程度，可能彈性屈曲，連fv也可能達(dá)不到呢？）
（2）鋼標(biāo)新引入了節(jié)點(diǎn)域受剪正則化寬厚比。按照板殼穩(wěn)定理論，節(jié)點(diǎn)域受剪可能發(fā)生彈性屈曲，因此抗剪承載力與其寬厚比緊密相關(guān)，而以往規(guī)范中不區(qū)分節(jié)點(diǎn)域板寬厚比統(tǒng)一取抗剪強(qiáng)度的做法是不對的。即，正則化寬厚比0.6以下，抗剪強(qiáng)度fps取4/3fv（參考了日本相關(guān)規(guī)范的試驗(yàn)研究情況，抗剪強(qiáng)度取4/3fv的正則化寬厚比上限為0.52）。另外考慮正則化寬厚比0.8為塑性和彈塑性屈曲的拐點(diǎn)，抗剪強(qiáng)度不再適合取4/3fv，只能取fv。因此，正則化寬厚比在0.6到0.8之間作為過渡段，抗剪強(qiáng)度也在4/3fv和fv之間插值處理。這也就是12.3.3的第3款抗剪強(qiáng)度取值的由來。
（3）門式剛架輕型房屋等采用薄柔截面的單層和低層結(jié)構(gòu)，考慮到節(jié)點(diǎn)域腹板不宜過薄，正則化寬厚比上限取為1.2。
另外，條文說明表示，承載力驗(yàn)算式的適用范圍為正則化寬厚比0.8~1.4，應(yīng)是前后沒統(tǒng)一的問題，顯然正文中上限已經(jīng)改為了1.2（如果你足夠細(xì)心，就會發(fā)現(xiàn)這個上限1.4出現(xiàn)在了征求意見稿中，如下）。
（4）再看一下公式12.3.3-1和-2，是不是似曾相識？是的，上一個專題中梁腹板的受剪局部屈曲用到過?？蚣芰毫憾烁拱搴凸?jié)點(diǎn)域的正則化寬厚比計(jì)算公式是一樣的。另外腹板受剪屈曲應(yīng)力的計(jì)算方式形式也一樣，只是公式參數(shù)略有不同。從本質(zhì)而言，都是受剪板的彈性屈曲承載力問題。
三、鋼標(biāo)節(jié)點(diǎn)域的抗震設(shè)計(jì)
計(jì)算公式如下：
（1）上述公式計(jì)算區(qū)分了結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性等級，按照不同的延性等級分別進(jìn)行計(jì)算。延性等級為I和II級，表示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按延性耗能的思路進(jìn)行，梁端會進(jìn)入塑性并且強(qiáng)化，因此公式左側(cè)的彎矩采用了梁端的全塑性受彎承載力。同時節(jié)點(diǎn)域不會太薄柔（參見后面的節(jié)點(diǎn)域構(gòu)造要求），抗剪強(qiáng)度取4/3fv；延性等級為III級以上，則梁端不進(jìn)入塑性或進(jìn)入塑性有限，因此公式左側(cè)采用了設(shè)防地震性能組合下的彎矩，抗剪強(qiáng)度則采用了fps，按實(shí)際寬厚比計(jì)算。
（2）上述公式17.2.10-1的思路與抗規(guī)中節(jié)點(diǎn)域與梁端同步進(jìn)入塑性節(jié)點(diǎn)域略弱的思路有所差異，系參考日本的相關(guān)規(guī)定，要求節(jié)點(diǎn)域不先于梁柱進(jìn)入塑性（日本規(guī)定中，如果節(jié)點(diǎn)域先于梁柱屈服，則在框架二次設(shè)計(jì)的水平受剪承載力驗(yàn)算時必須考慮節(jié)點(diǎn)域屈服帶來的影響，而我們的規(guī)范體系中壓根沒這類計(jì)算，沒法搞，只能要求節(jié)點(diǎn)域不先于梁柱進(jìn)入塑性。換句話說，抗規(guī)那個規(guī)定并不合適）。
順便指出，鋼標(biāo)條文說明表示，當(dāng)框架梁采用S1、S2、S3級截面時，要求節(jié)點(diǎn)域不先于框架梁端屈服（即滿足公式17.2.10-1）。而正文中是延性等級I和II級，再看規(guī)范17.3.4條，對應(yīng)的截面等級是S1和S2，不包括S3。這是規(guī)范前后沒統(tǒng)一好（個人意見，S3截面還是有一點(diǎn)延性和塑性強(qiáng)化，偏于安全用公式17.2.10-1更好，所以條文說明更合理點(diǎn)）。
（3）公式中統(tǒng)一表達(dá)為梁端全截面塑性彎矩的形式，中柱采用了0.85的系數(shù)，是因?yàn)榭紤]了H形截面梁全截面塑性彎矩一般為邊緣屈服彎矩的1.15倍左右。
（4）條文說明明確表示，驗(yàn)算公式基于節(jié)點(diǎn)滿足強(qiáng)柱弱梁要求。當(dāng)不滿足強(qiáng)柱弱梁時，梁端的受彎承載力替換為柱端的受彎承載力即可（梁端和柱端，哪個小按哪個）。
（5）對應(yīng)地，框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)域的正則化寬厚比構(gòu)造要求（限值）如下：
很明顯，這是根據(jù)不同延性等級對應(yīng)節(jié)點(diǎn)域的寬厚比要求，不再是抗規(guī)、鋼規(guī)的一刀切做法。
四、鋼規(guī)和抗規(guī)的節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)有哪些不合理之處？
通過上述條文的解讀，對比著看，就會發(fā)現(xiàn)鋼規(guī)和抗規(guī)原來的一些規(guī)定是不盡合理的。
比如，鋼規(guī)規(guī)定：
前文已經(jīng)說過，不管節(jié)點(diǎn)域?qū)捄癖热】辜魪?qiáng)度為4/3fv是不合適的。公式7.4.2-2按條文說明，明顯是抗震要求（這可不是彈性的局部穩(wěn)定問題，而是彈塑性剪切失穩(wěn)條件），放在鋼規(guī)的條文中，顯然很不合適。
抗規(guī)規(guī)定如下，哪兒不合適，您來說說吧。
