高層框架梁柱節(jié)點施工問題探討

　　一種結(jié)構(gòu)抗震性能的好壞主要依賴于自身的強度和延性，框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)其優(yōu)越性能的基本保證是實現(xiàn)設(shè)計準(zhǔn)則“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)弱桿強錨固”。這一準(zhǔn)則強調(diào)了構(gòu)件的強度及構(gòu)件強度的大小排序問題，節(jié)點的強度要高于柱，柱的強度要高于梁，目的是在于強調(diào)強度的同時保證結(jié)構(gòu)的延性。在框架結(jié)構(gòu)中節(jié)點是剪切脆性破壞很突出的部位，所以一定要保證節(jié)點的強度和延性。
　　
　　一、施工中存在的問題
　　
　　以某高層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的商業(yè)寫字樓工程為例，其地下2層、地上12層、局部18層，建筑檐口高度為62.6ｍ。地下部分柱截面為1000mm×1000mm，混凝土強度等級為C50，首層至3層柱截面為850mm×850mm，9層以下柱混凝土強度均為C50，梁板強度等級C30，梁截面450mm×450mm，采用泵送商品混凝土。此工程主要可能會存在兩個方面的問題：
　　1、鋼筋施工。（1）加密箍筋不設(shè)或設(shè)置不到位。在混凝土強度和梁縱筋固定之后，節(jié)點抗剪強度就取于節(jié)點箍筋的配置情況，所以梁柱節(jié)點的箍筋設(shè)置很重要，箍筋約束下的核心混凝土的軸心抗壓強度比素混凝土提高13%～43%。按照常規(guī)施工程序，梁柱節(jié)點要與本層的梁板一起澆筑，節(jié)點箍筋與本層梁板鋼筋一同安裝。另外，加密箍筋又常常是井字復(fù)合筋，所以鋼筋非常難定位和綁扎，在現(xiàn)實中操作人員只是保證了梁筋的位置，而加密箍筋往往被丟掉或間距不能保證，當(dāng)然也可能有箍筋綁扎松扣、缺扣、貼不到主筋、彎鉤角度不夠等問題。根據(jù)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，由于梁筋的直徑多為25mm和28mm，且多數(shù)是雙層筋，縱橫梁的標(biāo)高又是一樣，這樣即使不要求保證縱向鋼筋間的30mm凈距，梁上部縱橫向的4排鋼筋緊貼著排時就已超過了100mm，超出了箍筋的加密間距。（2）縱向受力鋼筋排距不勻?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204－2002中嚴(yán)格要求，梁上部縱向鋼筋的凈距不應(yīng)小于30mm和1.5ｄ（ｄ為鋼筋最大直徑），下部縱向鋼筋的凈距不應(yīng)小于25mm和1ｄ。而實際施工中，節(jié)點內(nèi)梁的上下縱向鋼筋排距卻達(dá)不到規(guī)范要求的凈距，特別是邊節(jié)點錨固下彎豎向鋼筋甚至有“把子筋”現(xiàn)象，這樣會造成澆筑后這種鋼筋不能被混凝土充分包裹，影響其握裹粘結(jié)力，降低結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。（3）梁主筋的錨固。梁主筋的錨固問題出現(xiàn)在邊節(jié)點。按照現(xiàn)行規(guī)范要求，中間層邊節(jié)點內(nèi)的上部鋼筋錨固長度應(yīng)符合LaE＝1.15La，并應(yīng)伸過節(jié)點中心線不小于5ｄ；當(dāng)縱向鋼筋在邊節(jié)點內(nèi)向下彎折，且彎折后水平投影長度不小于0.4LaE，垂直投影長度取15ｄ。由于高層結(jié)構(gòu)荷載較大，梁內(nèi)配筋較多，這樣縱筋錨固下彎長度會超過節(jié)點范圍高度較多。按照常規(guī)施工方法是先澆筑柱混凝土到梁底標(biāo)高下2～3cm，然后再綁扎梁鋼筋，此時可能會出現(xiàn)錨固下彎筋不能就位的現(xiàn)象。為方便施工，時常有截短錨固長度的情況發(fā)生，或施工人員直接下料取短達(dá)不到LaE。另外，對于梁筋直徑不大的鋼筋錨固，錨固長度總長要求小，在節(jié)點內(nèi)折彎后的垂直段長度不能達(dá)到規(guī)范要求的15ｄ（此時已滿足LaE），這樣在地震力的作用下垂直段會剔破保護層使節(jié)點提早破壞。
　　2、混凝土施工。高層框架結(jié)構(gòu)由于受柱的軸壓比和截面的限制，下部幾層柱一般要采用高強混凝土，而梁板按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2002規(guī)定不能超過C40。這是由于梁板主要受彎，不需要太高的混凝土強度，同時也是為了避免采用高強混凝土帶來的梁板收縮裂紋。所以，設(shè)計時普遍采用柱混凝土強度等級高于梁、板2～4個等級的辦法。實際工程中樓板的合適混凝土強度為C25～C35，而計算的柱混凝土強度常達(dá)到C50或C60，本文提到的工程中，中柱為C50，梁板為C30，與規(guī)定相差4個等級。
　　目前混凝土澆筑施工幾乎都采用商品混凝土泵送工藝，而且習(xí)慣于將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分兩批集中澆筑，梁柱節(jié)點被作為水平構(gòu)件但又作為柱的組成部分，要用柱高強度混凝土澆筑，這就產(chǎn)生了同一澆筑層梁板與節(jié)點混凝土強度等級不一致的問題。如果按照規(guī)定要求梁柱節(jié)點處不采用梁板混凝土，而要單獨澆筑，則可能會產(chǎn)生一系列問題。一是節(jié)點混凝土的供應(yīng)量和澆筑時間不易控制，會導(dǎo)致質(zhì)量事故。二是先澆筑的節(jié)點混凝土不能及時進行振搗。
　　
　　二、解決措施
　　
　　針對上述問題，提出幾點解決措施：
　　1、節(jié)點加密箍筋設(shè)置。（1）方法1：將封閉箍筋改為2個對口箍，在梁筋綁扎后按照規(guī)定的間距插入并焊接封閉。（2）方法2：①節(jié)點分成若干組，每組指定1名專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)鋼筋安裝；②提前認(rèn)真核對通過每個節(jié)點的鋼筋量，畫出節(jié)點的鋼筋安裝順序圖并做好技術(shù)交底；③按照提前考慮好的順序?qū)⒖v橫梁的底筋、節(jié)點箍筋、梁腰筋、梁上部各層筋在節(jié)點處就位（此時要注意位于梁的2層負(fù)彎矩筋間的節(jié)點箍筋也要就位），不要綁扎，局部可臨時固定；④按照準(zhǔn)確位置綁扎縱橫梁筋；⑤調(diào)整就位節(jié)點部位的箍筋并綁扎
　　2、鋼筋錨固。（1）方法1：①為避免彎鉤較多、節(jié)點內(nèi)鋼筋太密，對梁底鋼筋錨固可在鋼筋端部綁條單面焊接3個同直徑的10ｄ長的鋼筋頭，以擴大端部，增加錨固力；②上部第2層鋼筋仍采用彎鉤的形式；③最上面的鋼筋伸到節(jié)點外邊處并全部焊接到1塊12～16㎜厚的鋼板上。這種方法是參照國外的成熟方法EG固定板法設(shè)計的，它即可以避免彎鉤處的“把子筋”，又能保證鋼筋間距，方便節(jié)點鋼筋安裝，不足之處是鋼筋就位后需進行焊接作業(yè)。（2）方法2：①提前認(rèn)真核對進入節(jié)點的梁鋼筋，按照規(guī)范要求計算鋼筋需要彎折的量；②考慮滿足鋼筋凈距的要求，按照彎鉤逐漸后退的方法，畫出梁筋在節(jié)點的排列安裝圖，對不同長度的鋼筋進行編號；③設(shè)計人員專門負(fù)責(zé)此類節(jié)點的鋼筋下料和安裝檢查；④按照排到圖中的鋼筋下料長度，對同層鋼筋進行不同長度的下料；⑤按照編號將鋼筋對號安裝到指定位置。
　　3、對于節(jié)點為同強度等級的混凝土澆筑。（1）節(jié)點與梁板混凝土強度相差1級（5MPa）節(jié)點可與梁板混凝土一起澆筑。（2）節(jié)點與梁板混凝土強度相差大于2級（10MPa）而小于5級（25MPa）。
　　梁柱節(jié)點可隨梁板一同澆筑。但此時可能會引起節(jié)點豎向承載力不足，以及地震作用時的抗剪能力不足，故采用上述方法時要區(qū)別情況采取一定的補足措施，并要征得設(shè)計人員的同意。①當(dāng)節(jié)點混凝土強度相差2級（10MP）時，考慮節(jié)點箍筋、縱筋的約束作用，混凝土的強度可比設(shè)計值提高20%～50%，混凝土1年齡期的強度是其28ｄ強度的1.2～1.35倍；再考慮周邊梁的約束，核心區(qū)混凝土的抗剪強度可提高50%～100%，故可直接用梁板混凝土澆筑而不用采取處理措施。②當(dāng)相差3級（15MPａ）及以上時，可根據(jù)節(jié)點所處的部位及與梁板混凝土強度相差別的多少增設(shè)不同數(shù)量的短鋼筋來補足混凝土強度（中柱節(jié)點比角柱節(jié)點的短鋼筋用量可減少50%），此時要驗算縱向鋼筋的總配筋率是否超過3%，如超過要將箍筋焊接封閉；在節(jié)點內(nèi)增設(shè)型鋼，增加節(jié)點范圍內(nèi)的復(fù)合箍筋，節(jié)點水平加腋。④節(jié)點處增設(shè)X形鋼筋，并確保其錨固長度。
　　4、邊節(jié)點混凝土強度相差4級（20MPa）及以上，中間節(jié)點混凝土強度相差5級（25MPa）及以上，用柱混凝土澆筑。這種情況只能按照一般的方法，在節(jié)點區(qū)外梁混凝土上用金屬網(wǎng)分隔，嚴(yán)密組織，精心施工，確保節(jié)點混凝土質(zhì)量。但要遵照措施：①攪拌站提供商品混凝土，并負(fù)責(zé)混凝土配合比的確定；②制定嚴(yán)格的施工方案，根據(jù)澆筑進度，確定不同強度混凝土進場順序和方量；③混凝土運輸車要編號，建立實時通訊聯(lián)系，在每車混凝土出場時要向現(xiàn)場專門負(fù)責(zé)的人員講明車號、混凝土強度等級、發(fā)車時間等內(nèi)容；④梁板混凝土采用泵送，節(jié)點混凝土由塔吊用料斗調(diào)運；⑤現(xiàn)場負(fù)責(zé)人要指揮混凝土車的的供混凝土次序、時間，強度不同的混凝土運到作業(yè)層時要及時通知；⑥作業(yè)層由專人負(fù)責(zé)指揮澆筑，要確保節(jié)點混凝土先行澆筑，高強度混凝土澆筑時要留有余量，高出板面一部分，以備振搗時密實下沉；⑦梁板混凝土在切點混凝土澆筑后及時進行澆筑；⑧節(jié)點周邊梁板混凝土澆筑后，再振搗節(jié)點處，這樣可避免節(jié)點混凝土的流竄。
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