框架结构节点设计和节点施工的探讨

　　摘要：本文以框架结构节点设计为切入点，首先阐述了节点是整个结构体系相互联系纽带，介绍了结构节点设计的基本准则，并结合节点施工的几大要点，说明结构节点设计对整个施工过程的重要性。
　　关键词：节点设计；框架结构；施工
　　
　　1.引言
　　在建筑工程整个建设过程中，整个结构体系是以框架结构的节点作为相互联系的枢纽，如比剪力墙结构的暗粱与柱的交汇点、框架的粱柱交汇点等。框架结构节点承受由柱端、粱端传递的剪力、轴力和弯矩，节点受到三者共同作用。所以，框架结构建筑物节点要求具有足够的强度，来抵抗与其相邻构件承受的荷载，以此维持整个结构体系坚固安全可靠。但是，在实际的工程经验中，节点细部构造设计并不详细全面，给工程质量留下安全隐患。
　　2.结构节点的设计准则
　　在框架结构设计中，有些结构设计人员忽视了节点设计的重要性或没能深入细致理解节点的要求，采用一定的构造措施来作为节点的设计，或是在对相邻构件进行计算设计后，假定比其所连接的构件的节点并无危险，这样设计会给建筑物留下严重隐患。但是，随着极限状态理论的应用将这种设计的弱点就显现出来。
　　框架结构体系中构件的设计应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、更强节点”的基本原则。“强柱弱梁”就是在控制框架梁柱的相对强度，在梁端出现塑性铰。如果塑性铰出现在柱中，结构就会变成可变体系，很有可能使得整个结构坍塌。我们在框架结构的设计中，都防止在柱端出现塑性铰。“强剪弱弯”就是为了防止框架梁在塑性铰发生一定转动前，发生剪切破坏。作为延性设计准则，要求框架梁的抗剪强度要大于框架梁的抗弯强度。剪切破坏由于具有脆性性质，没有任何延性，在结构设计中是不允许出现的。“更强节点”就是梁端和柱端的屈服承载力高于节点的受剪承载力不得。
　　在实际的设计中，要有意识设计强柱、弱梁和更强的节点，应避免弯曲破坏晚于剪切破坏，这样就可以使得框架梁上出现塑性铰，以消散地震能量。这样可以保证各个相邻构件达到设计强度，也能维持整个框架结构体系的强度能够充分地发挥，并保持保证其安全。实现强节点，应防止钢筋锚固破坏早于构件破坏。为了保证节点不过早地发生粘结锚固失效，这就要求贯穿框架节点的梁柱钢筋有足够的锚固和粘结。
　　综上所述，框架结构节点设计的准则有以下几点：（1）为了保证节点不过早地发生粘结锚固失效，贯穿框架节点的梁柱钢筋有足够的锚固和粘结；（2）节点所连接构件的强度应高于其强度；（3）节点构造应尽量简单，易于施工，保证混凝土浇筑质量；（4）节点应具有一定的可靠强度，足以抵抗各个相邻构件承受的最不利荷载；（5）节点在应表现出与其相邻各个构件相符合的使用荷载特性；（6）极限强度设计法可以用于框架结构梁柱节点。
　　3.框架结构梁柱节点的施工
　　3.1节点区的钢筋绑扎
　　框架结构梁柱节点的钢筋应注意以下两点：纵筋的锚固、箍筋的间距。设计人员一般按照规范要求纵筋锚固满足规范规定，包括伸入支座的直段和弯钩的长度；节点区箍筋与加密区箍筋相同，包括箍筋的直径、等级及间距等。但是，在实际施工中常常出现：纵筋因弯钩被烧短导致锚固长度不够；节点区箍筋则可能出现间距不分、数量不足、缺少绑扎，或者空空的一长段没有箍筋，或者几个箍筋全堆在一起。
　　在实际的工程中，框架梁柱常见的施工做法有两种：一种是一次全部按要求将每层柱包括节点、区柱身和加密区的箍筋绑扎好，再装柱模板，然后在粱底下5~10cm处留施工缝浇灌柱混凝土。当柱侧模拆除后，再装梁底模和柱头节点模板，最后绑扎框架梁钢筋。
　　另一种是用沉梁法，在绑扎柱箍时留下节点区箍筋不绑，当粱模板、楼板底模和节点模板都安装好后，最后再在楼面上绑扎梁钢筋，绑完后拆除临时支架将梁钢筋骨架落到梁模内。沉梁法容易漏掉节点区的柱箍筋，放了箍筋也常常是无法绑扎、间距不分、数量不足且难以调整。
　　3.2节点区的模板安装
　　框架结构建筑物中梁柱节点安装模板一般都比较繁琐。在实际工程中，应结合柱梁节点箍筋的绑扎顺序，首先装梁底模，穿梁底筋，最后绑扎节点箍筋，再安装节点模板，也可用梁宽度范围以外的节点模板使用工具式定制模板的方法。
　　（1）在确定各个节点处的楼板、楼板的相互位置关系及几何尺寸之后，对所有节点分类并编号。
　　（2）模板的制作方案依据每个编号节点的有关数据确定节点。比如矩形节点框架梁宽度范围以外模板可以由每个侧面一到两片矩形模板构成，为了便于固定，在柱与各个模板下部的取40cm的搭接长度。在考虑框架梁节点模板的组合方式，依照各个模板的详细尺寸并进行编号，最后绘制出框架梁各节点的模板制作图。
　　（3）节点工具式模板的制作应要求熟练木工根据各节点的模板制作图进行制作，并及时做好标识。15mm厚夹板可以用来制作模板，采用50mm×100mm的木枋做背楞，其间距不得超过300mm。预先加工好装模专用的夹具，圆形柱采用扁铁圆箍夹具，紧固对拉螺栓采用φ12圆钢，矩形柱采用钢管夹具。
　　（4）节点模板应充分结合施工进度现场安装，采用铁钉把模板初步固定在柱身，在这一过程中应检查模板安装标高和模板的垂直度，对其进行调整达到合适后再安装夹具，初步收紧螺栓。待复查无误后才可收紧螺栓完成安装。如果情况需要，可以用梁板模与节点模板连结加固。
　　3.3梁柱节点处的混凝土施工技术
　　1．对框架结构建筑物的水平构件和竖向构件的混凝土强度等级，应进行合理取值。
　　（1）整个工程的水平构件的混凝土强度等级应符合相关规范的要求，要注意，同一结构层的水平结构梁的混凝土强度等级低于竖向柱的混凝土强度等级；（2）竖向构件混凝土强度等级种类应尽量少，与竖向构件截面的变化保持错层同步；（3）在框架结构的建筑物中，其水平施工缝一般应留在梁顶柱脚，同时，任何情况下水平结构低等级混凝土与竖向结构高等级混凝土的邻接面都应留在水平结构内，也就是说，高强度等级混凝土构件中不能含有低强度等级的混凝土。
　　2．在满足强度等级及可泵性的条件下，混凝土搅拌厂应调整配合比设计，对梁柱混凝土，增加石子含量、减少水泥用量、减少坍落度、减少用水量、减少含砂率，并对外加剂和粉煤灰的用量作相应调整。
　　3．框架结构建筑物常常使用现场搅拌站泵送浇捣或商品混凝土，梁柱节点的混凝土浇捣顺序为：首先，用混凝土泵或塔吊吊斗输送柱等级的砖就位，采取分层振捣的方式，并且在楼面的梁板处留出一定位置的斜面可以在梁内留邻接面，如有必要可以在邻接面内设置小隔板，当浇梁混凝时再抽出小隔板；在节点钢筋密集处，应采用小型插入振捣器加强振捣，防止漏振死角出现。
　　框架结构建筑物的梁柱节点是建筑物设防的重要部位，是联系整个结构体系的枢纽，具有不可地带的起承上启下的作用。结构设计人员在进行节点设计、施工详图设计等时，应考虑施工中可以实施的施工技术措施，以便在节点施工时可进行有效的施工过程质量控制，这样确保建筑物的施工质量能达到设计及规范的要求。
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