基于混凝土異形柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施與施工技術(shù)要求

楊富山

(黑龍江省第一建筑工程公司，哈爾濱150001)

異形柱結(jié)構(gòu)是我國大力推行住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的新型住宅結(jié)構(gòu)體系，已被列為當(dāng)前住宅建設(shè)中五種主要結(jié)構(gòu)體系之一。

所謂異形柱，就是異形截面柱的簡(jiǎn)稱。是指截面幾何形狀為T形、L形、十字形，且截面各肢的肢高與肢厚比≤4的柱。而采用異形柱代替一般框架柱作為豎向支撐構(gòu)件的框架結(jié)構(gòu)或框架－剪力墻結(jié)構(gòu)稱為異形柱結(jié)構(gòu)。本文僅對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施與施工技術(shù)要求作一簡(jiǎn)要介紹。

1 異形柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)越性

異形柱是一種新型的結(jié)構(gòu)體系，它的發(fā)展和成長(zhǎng)走的是科技自主創(chuàng)新的道路。在住宅建筑工程的實(shí)際應(yīng)用中，它所體現(xiàn)出的獨(dú)特優(yōu)越性使其得以快速發(fā)展。具體表現(xiàn)在可以根據(jù)建筑設(shè)計(jì)對(duì)建筑功能及建筑布置的要求，在結(jié)構(gòu)的不同部位采取不同截面形狀的異形柱，使異形柱的柱肢厚度及框架梁寬度與框架填充墻協(xié)調(diào)一致，形成“隱式框架”，避免框架柱及框架梁在屋內(nèi)凸出而影響建筑觀瞻及使用功能，同時(shí)為建筑設(shè)計(jì)的靈活性及有效利用建筑空間提供了有利條件，便于住戶裝修改造及家具擺放，從而廣受住戶及房產(chǎn)開發(fā)商的歡迎。

2 異形柱結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用現(xiàn)狀

混凝土異形柱結(jié)構(gòu)體系自身的優(yōu)越性明顯，近年來在我國各地均得到了廣泛的應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)體系主要應(yīng)用于多層、小高層的住宅建筑及低層的別墅建筑，同時(shí)也逐漸擴(kuò)展到應(yīng)用于平面及豎向較為規(guī)則的宿舍建筑。

隨著異形柱結(jié)構(gòu)在我國各地住宅建設(shè)等實(shí)際工程中應(yīng)用越來越廣泛，異形柱結(jié)構(gòu)逐漸成為我國建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域備受關(guān)注的熱門課題，同時(shí)也對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)工作及施工技術(shù)提出了較高的要求。

3 異形柱結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施

3.1 基本構(gòu)造要求

異形柱混凝土結(jié)構(gòu)在符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010－2002)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)異形柱、梁、剪力墻、和節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，且不應(yīng)高于C50。

2)構(gòu)件的縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級(jí)鋼筋，箍筋宜采用HRB400、HRB335、HPB235級(jí)鋼筋。

3)非抗震設(shè)計(jì)時(shí)框架梁截面高度不宜＜350 mm，抗震設(shè)計(jì)時(shí)框架梁截面高度不宜＜400 mm。梁的凈跨與截面高度的比值不宜＜4。梁的截面寬度不宜小于截面高度的1/4，且不宜＜200 mm。

4)異形柱截面的肢厚不應(yīng) ＜200 mm，肢高不應(yīng)＜500 mm。

5)異形柱、梁的縱向受力鋼筋的連接接頭可采用焊接、機(jī)械連接或綁扎搭接。接頭位置宜設(shè)在構(gòu)件受力較小處。在層高范圍內(nèi)柱的每根縱向受力鋼筋接頭數(shù)不應(yīng)超過一個(gè)。

3.2 異形柱構(gòu)造措施

1)異形柱的剪跨比宜＞2，按抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)＜1.5。

2)在同一截面內(nèi)，異形柱的縱向受力鋼筋宜采用相同直徑，其直徑不應(yīng)＜14 mm，且不應(yīng)＞25 mm;內(nèi)折角處應(yīng)設(shè)置縱向受力鋼筋;

3)縱向鋼筋間距:二、三級(jí)抗震等級(jí)≤200 mm;四級(jí)≤250 mm;非抗震設(shè)計(jì)≤300 mm。當(dāng)縱向受力鋼筋的間距不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其直徑不應(yīng)＜12 mm，并應(yīng)設(shè)置拉筋，拉筋間距應(yīng)與箍筋間距相同。

4)異形柱縱向受力鋼筋之間的凈距不應(yīng)＜50 mm。柱肢厚度為200～250 mm時(shí)，縱向受力鋼筋每排不應(yīng)多于3根;根數(shù)較多時(shí)，可分2排設(shè)置。

5)異形柱全部縱向受力鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)＞4%;抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)＞3%。

6)異形柱應(yīng)采用復(fù)合箍筋，嚴(yán)禁采用有內(nèi)折角的箍筋。箍筋應(yīng)做成封閉式，其末端應(yīng)做成135°的彎鉤。當(dāng)采用拉筋形成復(fù)合箍時(shí)，拉筋應(yīng)緊靠縱向鋼筋并鉤住箍筋。

7)異形柱箍筋加密區(qū)箍筋的肢距:二、三級(jí)抗震等級(jí)≤200 mm，四級(jí)抗震等級(jí)≤250 mm。此外，每隔一根縱向鋼筋宜在兩個(gè)方向均有箍筋或拉筋約束。

8)當(dāng)柱的縱向受力鋼筋采用綁扎搭接接頭時(shí)，搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)箍筋直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋較大直徑的25%，箍筋間距不應(yīng)小于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應(yīng)＞100 mm。

3.3 異形柱與框架梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施

1)框架柱的縱向鋼筋，應(yīng)貫穿中間層的中間節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)，且接頭不應(yīng)設(shè)置在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)。

2)框架頂層柱的縱向受力鋼筋應(yīng)錨固在柱頂、梁、板內(nèi)，錨固長(zhǎng)度應(yīng)由梁底算起，頂層端節(jié)點(diǎn)柱內(nèi)側(cè)的縱向鋼筋和頂層中間節(jié)點(diǎn)處的柱縱向鋼筋均應(yīng)伸至柱頂。

3)當(dāng)框架梁的截面寬度與異形柱柱肢截面厚度相等或梁截面寬度每側(cè)凸出柱邊＜50 mm時(shí)，在梁四角上的縱向受力鋼筋應(yīng)在離柱邊不＜800 mm且滿足坡度不大于1/25的條件下，向本柱肢縱向受力鋼筋的內(nèi)側(cè)彎折錨入梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)。

4)框架中間層端節(jié)點(diǎn)，框架梁上部和下部縱向鋼筋可采用直線方式錨入端節(jié)點(diǎn)，錨固長(zhǎng)度除非抗震設(shè)計(jì)不應(yīng)＜la，抗震設(shè)計(jì)不應(yīng)＜laE外，尚應(yīng)伸至柱外側(cè)。框架頂層端節(jié)點(diǎn)，梁上部縱向鋼筋應(yīng)伸至柱外側(cè)并向下彎折到梁底標(biāo)高，梁下部縱向鋼筋應(yīng)伸至柱外側(cè)并向上彎折。

5)兩側(cè)高度相等的梁，上部及下部縱向鋼筋各排宜分別采用相同直徑，并均應(yīng)貫穿中間層中間節(jié)點(diǎn);若兩側(cè)梁的下部鋼筋根數(shù)不相同時(shí)，差額鋼筋伸入中間節(jié)點(diǎn)的總長(zhǎng)度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于la;抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)＜laE，且伸過柱肢中心線不應(yīng)＜5d(d為縱向受力鋼筋直徑);

6)兩側(cè)高度不相等的梁，上部縱向鋼筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點(diǎn)，下部縱向鋼筋伸人中間層中間節(jié)點(diǎn)的總長(zhǎng)度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)＜la，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)＜laE。

7)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)設(shè)置水平箍筋。水平箍筋的配置應(yīng)滿足節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力的要求，并應(yīng)符合節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋的最小直徑、最大間距的規(guī)定。

4 異形柱結(jié)構(gòu)的施工規(guī)定

1)異形柱結(jié)構(gòu)的施工應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204)的要求，并應(yīng)與設(shè)計(jì)單位配合，針對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，制訂專門的施工技術(shù)方案并嚴(yán)格執(zhí)行。

2)異形柱結(jié)構(gòu)的模板及其支架應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的形式、荷載大小、地基土類別、施工設(shè)備和材料供應(yīng)等條件進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。模板及其支架應(yīng)具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性，應(yīng)能可靠地承受澆筑混凝土的重量、側(cè)壓力和施工荷載。

3.異形柱結(jié)構(gòu)的縱向受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)＜1.25;屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)＞1.3。

4)當(dāng)鋼筋的品種、級(jí)別或規(guī)格需作變更時(shí)，應(yīng)辦理設(shè)計(jì)變更文件。

5)異形柱框架的受力鋼筋采用焊接或機(jī)械連接時(shí)，接頭的類型及質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》(JGJ 18)、《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 107)的有關(guān)規(guī)定。施工單位應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)，操作人員應(yīng)通過考核并持有相應(yīng)的操作證件。

6)異形柱混凝土的粗骨料宜采用碎石，最大粒徑≤31.5 mm，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法》(JGJ 53)的有關(guān)規(guī)定。

7)每個(gè)樓層的異形柱混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑、分層振搗，且不得在柱凈高范圍內(nèi)留置施工縫?？蚣芄?jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土應(yīng)采用相交構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的最高值，并應(yīng)振搗密實(shí)。

8)冬期施工應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程冬期施工規(guī)程》(JGJ 104)和施工技術(shù)方案的規(guī)定。

9)異形柱肢體及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)不得預(yù)留或埋設(shè)水、電、燃?xì)夤艿篮途€纜;安裝水、電、燃?xì)夤艿篮途€纜時(shí)，不應(yīng)削弱柱截面。

5 結(jié)語

盡管異形柱結(jié)構(gòu)在國內(nèi)部分地區(qū)已應(yīng)用好多年，但行業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是直到2006年才頒布執(zhí)行，此前只有天津等地的一些地方標(biāo)準(zhǔn)。因此目前無論是施工管理上還是監(jiān)理監(jiān)督上都需要加以重視。

異形柱結(jié)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景，但其受力性能具有自己的獨(dú)特性，目前仍需要進(jìn)一步研究以完善設(shè)計(jì)理論，完善施工技術(shù)。

［1］曹祖同，陳云霞，等.鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的研究［J］. 建筑結(jié)構(gòu)，1999(1).

［2］李建輝.論述異形柱輕型框架的設(shè)計(jì)［J］.福建建筑高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2000，2(2):399 －402.