淺議柱梁板同時(shí)澆筑

楊祖龍

柱梁板同時(shí)施工,通過樓層放線定位后,進(jìn)行框架柱鋼筋的綁扎,接著進(jìn)行框架梁、板支撐體系及模板的支設(shè),然后進(jìn)行梁鋼筋的綁扎和安裝,同時(shí)進(jìn)行板鋼筋的綁扎和框架柱模板的安裝,最后將柱梁板混凝土一次性澆筑。這種施工工藝在實(shí)際施工操作中具有很多優(yōu)點(diǎn),可以加快工程進(jìn)度,利于施工企業(yè)的組織施工,降低施工成本,并且梁柱節(jié)點(diǎn)處觀感質(zhì)量較好。在實(shí)踐中,梁板柱同時(shí)澆筑使梁板柱交接處混凝土觀感質(zhì)量都比較好。因此,有人提出:“當(dāng)柱子混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過二級(jí)時(shí)(10 MPa),可考慮梁柱節(jié)點(diǎn)處的混凝土隨同梁板一起澆搗”[1]?！爸土喊寤炷翉?qiáng)度等級(jí)宜分別按C40和C25或C45和C30設(shè)計(jì),即強(qiáng)度相差不大于3級(jí),無論是中柱、邊柱和角柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)均可采用梁板混凝土一起澆筑”[2]。

但是隨著建筑物高度增加,而框架結(jié)構(gòu)及高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于梁板設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況十分常見,且兩者的設(shè)計(jì)強(qiáng)度差距越來越大,為滿足柱的軸壓比,要求控制柱的截面不過大,柱須采用較高等級(jí)的混凝土。然而對(duì)以受彎為主的梁板而言,過高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是不需要和不適宜的,一方面對(duì)梁板的抗彎承載力的貢獻(xiàn)不明顯,另一方面對(duì)構(gòu)件承受混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力等也不利。采用框架結(jié)構(gòu)體系的單層、多層甚至高層的建筑工程為滿足抗震需要,框架結(jié)構(gòu)常采用“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn),強(qiáng)錨固”的設(shè)計(jì)原則,一般柱混凝土強(qiáng)度高于梁混凝土強(qiáng)度2個(gè)～3個(gè)等級(jí)。據(jù)規(guī)范要求,框架柱水平施工縫下部留置在基礎(chǔ)或樓板的頂面,上部留置在框架梁底面,為了保證梁、柱節(jié)點(diǎn)混凝土的施工質(zhì)量,應(yīng)采取技術(shù)措施。但不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土給施工帶來了不便,03ZG003中要求“當(dāng)柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)較梁的強(qiáng)度等級(jí)相差不高于5 MPa時(shí),節(jié)點(diǎn)核心區(qū)可不作處理”,即可采用同時(shí)澆筑。

由此可見,同時(shí)澆筑法與傳統(tǒng)澆筑法即先澆灌柱混凝土,待柱模拆除后再支撐柱頭及梁板模,綁扎梁板鋼筋,然后再澆筑梁板混凝土,相比具有以下不足之處:

1)在實(shí)際操作中柱與梁板同時(shí)澆筑控制難度系數(shù)較大。規(guī)范規(guī)定在澆筑與柱連成整體的梁或板時(shí),應(yīng)在柱澆筑完畢后停歇1 h～1.5 h,使其獲得初步沉實(shí),排除泌水,而后再繼續(xù)澆筑梁或板。即使柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)較梁的強(qiáng)度等級(jí)在允許同時(shí)澆筑的范圍內(nèi),但在實(shí)際操作中落實(shí)起來有較大難度。隨著商品混凝土推廣,停歇時(shí)間難以控制。其次,如果先將所有的柱混凝土按一定的順序澆筑完,再澆筑梁板混凝土,勢(shì)必會(huì)將已安放好的板筋踩踏變形,在澆筑中不可能沒有混凝土濺灑在梁、板模板上,梁板混凝土因流動(dòng)太快而造成低等級(jí)混凝土流入梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū),這些都將給混凝土的成型和質(zhì)量帶來影響。要做好梁柱兩個(gè)不同等級(jí)混凝土在同一澆筑面的接槎,在組織流水段澆筑時(shí),要根據(jù)澆筑面的寬度和澆筑速度,分別算出梁板混凝土和梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的體積,妥善安排兩種等級(jí)混凝土的用量并計(jì)算各自的澆筑時(shí)間,以確保兩種混凝土接槎在2 h內(nèi)完成。另外,還要確保低等級(jí)混凝土不能流入高等級(jí)混凝土中。一般可分兩個(gè)班組進(jìn)行施工,一個(gè)班組隨輸送泵澆筑梁板,一個(gè)班組用塔吊澆筑柱(梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū))混凝土。

2)柱子的質(zhì)量缺陷難以處理。在混凝土澆筑時(shí),難免會(huì)出現(xiàn)孔洞、軸線位移、截面尺寸偏差過大、露筋等嚴(yán)重缺陷。規(guī)范規(guī)定“現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的外觀不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷。對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的嚴(yán)重缺陷,應(yīng)由施工單位提出技術(shù)處理方案,并由監(jiān)理(建設(shè))單位認(rèn)可后進(jìn)行處理”。若是單獨(dú)澆筑的柱出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷超過規(guī)范許可范圍,就應(yīng)進(jìn)行返工重做。當(dāng)采用整體澆筑方法時(shí),對(duì)于柱子的質(zhì)量缺陷沒有較好的處理方法,而只能采用“修補(bǔ)處理”或“不處理”。因此,同時(shí)澆筑不利于保證柱子質(zhì)量。

3)同時(shí)澆筑影響柱混凝土的碳化度。碳化度取決于周圍介質(zhì)的相對(duì)濕度。過高的濕度(如100%)會(huì)使混凝土孔隙充滿水,二氧化碳就不易擴(kuò)散到水泥石中;過低的濕度(如25%),則孔隙中沒有足夠的水使二氧化碳生成碳酸,碳化作用不易進(jìn)行;當(dāng)周圍介質(zhì)的相對(duì)濕度為50%～70%時(shí),混凝土碳化速度最快。由于梁板柱一次支模,造成柱的養(yǎng)護(hù)困難,碳化度較深?；炷撂蓟旧韺?duì)混凝土并無破壞作用,其主要危害是由于混凝土堿性使鋼筋表面在高堿性環(huán)境下形成的對(duì)鋼筋起保護(hù)作用的致密氧化膜(鈍化膜)遭到破壞,使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用,使混凝土中的鋼筋銹蝕,同時(shí),混凝土的碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮,碳化后的混凝土質(zhì)地疏松,強(qiáng)度降低,這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)破壞。

4)節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的強(qiáng)度及密實(shí)性難以保證?？蚣芄?jié)點(diǎn)聯(lián)系著框架梁及上下層柱,是框架傳力的樞紐。由震害調(diào)查可見,梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞大都是由于節(jié)點(diǎn)區(qū)無箍筋或少箍筋,在剪壓作用下混凝土出現(xiàn)斜裂縫甚至擠壓破壞,造成縱向鋼筋壓屈成燈籠狀。因此,保證節(jié)點(diǎn)區(qū)不過早發(fā)生剪切破壞的主要措施是保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的強(qiáng)度及密實(shí)性,在節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)該配置足夠的箍筋,而梁柱板同時(shí)澆筑則使二者施工比較困難。設(shè)計(jì)梁柱常常采用不同等級(jí)的混凝土,施工時(shí)必須注意梁柱節(jié)點(diǎn)部位混凝土等級(jí)應(yīng)該和柱混凝土的等級(jí)相同或略低(相差不能超過5 MPa),從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固。隨著房屋抗震性能提高,梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的柱筋、箍筋、梁的鋼筋交織在一起,若采用一次性支模,節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋很難就位。若梁柱節(jié)點(diǎn)處的混凝土強(qiáng)度取用梁板的混凝土強(qiáng)度,會(huì)引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,節(jié)點(diǎn)破壞,將可能導(dǎo)致框架的破壞,甚至倒塌[3]。

5)同時(shí)澆筑易引發(fā)坍塌事故。在建建筑物坍塌事故時(shí)有發(fā)生,且呈上升趨勢(shì),傷亡人數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失之大,讓人觸目驚心。梁柱節(jié)點(diǎn)處不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土采用分別澆搗的施工方法,給施工帶來不便,且容易形成鄰接面的冷縫,故當(dāng)柱子混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過二級(jí)時(shí)(10 N/mm2),可考慮梁柱節(jié)點(diǎn)處的混凝土隨同梁板一起澆搗[1]。但應(yīng)當(dāng)指出:此時(shí),梁柱節(jié)點(diǎn)處的混凝土強(qiáng)度如果取用梁板的混凝土強(qiáng)度,會(huì)引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,以及地震作用下節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力不足,所以一般不宜采用。模板支撐失穩(wěn)是坍塌事故最常見的原因之一。在《天津市建設(shè)管理委員會(huì)文件》[4]中寫到“采用梁板柱同時(shí)澆筑混凝土的施工方法,違反了關(guān)于模板支撐體系計(jì)算原理和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求,發(fā)生了模板支撐體系坍塌事故”。可以看出,梁板柱同時(shí)澆筑不符合模板支撐體系計(jì)算原理,會(huì)降低模板支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,導(dǎo)致模板支撐體系坍塌,從而引起坍塌事故。

通過以上分析,為了保證建設(shè)工程質(zhì)量,減少質(zhì)量安全事故的發(fā)生,不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土梁柱隨同梁板混凝土同時(shí)澆筑的方法不宜采用。施工中應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行技術(shù)交底,嚴(yán)格混凝土澆筑工藝流程,在專項(xiàng)施工方案中必須標(biāo)注混凝土澆筑方向、順序和流程,政府主管部門和監(jiān)理單位應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督管理,全面提高建設(shè)工程質(zhì)量。

[1] 孫 彬.淺談不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的施工方法[J].混凝土,2003(6):62.

[2] 陳 剛.高層框剪結(jié)構(gòu)梁板柱節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度分析研究[J].建筑設(shè)計(jì)管理,2009(1):47.

[3] 趙鴻鐵.鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗裂性[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),1990(12):38.

[4] 建質(zhì)安[2008]679號(hào),關(guān)于全面禁止房屋建筑工程采用梁板柱同時(shí)澆筑混凝土施工方法的通知[Z].