论高层建筑框架梁柱施工中存在的问题

　　摘要：本文介绍了在框架结构中节点是非常重要的，该处是剪切脆性破坏很突出的部位。在地震作用下，节点受到的水平剪力是柱的4～6倍，一旦节点遭到破坏，整个体系就会变为结构可变体系，丧失稳定而倒塌，所以一定要保证节点的强度和延性。
　　关键词：混凝土；框架梁柱；箍筋设置；施工
　　0、前言
　　一种结构抗震性能的好坏主要依赖于自身的强度和延性，框架结构实现其优越抗震性能的基本保证是实现设计准则“强柱弱梁，强剪弱弯，强节弱杆强锚固”。这一准则强调了构件的强度及构件强度的大小排序问题，节点的强度要高于柱，柱的强度要高于梁，目的是在强调强度的同时保证结构的延性。在框架结构中节点是非常重要的，该处是剪切脆性破坏最突出的部位。
　　1、施工中存在的问题
　　某两栋高层商业写字楼工程，为钢筋混凝土框架剪力墙结构，地下4层，地上24层，建筑檐口高度为99m。地下部分柱截面为1000mm×1000mm，混凝土强度等级为C60，首层至3层柱截面为850mm×850mm，9层以下柱混凝土强度均为C60，梁板强度等级C35，梁截面600mm×1000mm，采用泵送商品混凝土。本工程中梁柱节点区钢筋很多，纵横交错，安装箍筋和浇筑混凝土难度都很大。
　　1.1钢筋施工
　　1.1.1加密箍筋不设或设置不到位
　　保证框架节点抗剪强度的主要因素是节点混凝土强度和加密箍筋的作用。在混凝土强度和梁纵筋得到保证之后，节点抗剪强度就取决于节点箍筋的配置情况，所以梁柱节点处的箍筋设置很重要，箍筋约束下的核心混凝土的轴心抗压强度比素混凝土提高15％～45％。按照常规施工程序，梁柱节点要与本层的梁板一起浇筑，节点箍筋与本层梁板钢筋一同安装。因为该处纵横梁和柱的纵筋交汇，另外加密箍筋又常常是井字复合筋，所以钢筋非常难定位和绑扎，现实中操作人员只是保证梁筋的位置，加密箍筋往往被丢掉或间距不能保证，也有的箍筋绑扎松扣、缺扣、贴不到主筋、弯钩角度不够等。这其中有些是工人怕苦嫌麻烦，也有些是安装确实存在困难。
　　1.1.2纵向受力钢筋排距不匀
　　《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002中严格要求，梁上部纵向钢筋的净距不应小于30mm和1.5d，下部纵向钢筋的净距离不应小于25mm和d。在实际施工中，节点内梁的上下纵向钢筋排距却达不到规范要求的净距，特别是边节点锚固下弯竖向钢筋甚至有“把子筋”现象，这样会造成浇筑后这种钢筋不能被混凝土充分包裹，影响其握裹粘结力，降低结构的整体抗震性能。
　　1.1.3梁主筋的锚固
　　梁主筋的锚固问题常出现在边节点。按照现行规范要求，中间层边节点内的上部钢筋锚固长度应符合LaE=1．15La，并应伸过节点断面中心线不小于5d；当纵向钢筋在边节点内的水平锚固长度不够时，沿柱节点外边向下弯折并延伸，且弯折后水平投影长度不小于0．4LaE垂直投影长度取l5d(见图1)。由于高层结构荷载较大，梁内配筋较多，这样纵筋锚固下弯长度会超过节点范围高度较多。按照常规施工方法，先浇筑柱混凝土到梁底标高下2～3cm，然后再绑扎梁钢筋，此时出现了锚固下弯筋不能就位的现象；为方便施工，时常有截短锚固长度的情况发生，或施工人员直接下料就短料达不到LaE。这样，检查人员稍有疏忽就会留下质量隐患。另外，对于梁筋直径不大的钢筋锚固，锚固长度总长要求小，在节点内折弯后的垂直段长度不能达到规范要求的l5d，这样在地震力的作用下垂直段会剔破保护层使节点受剪切作用前破坏。
　　图1梁主筋锚固示意
　　1．2混凝土施工
　　高层框架结构由于受柱的轴压比和截面的限制，下部几层柱一般要采用高强混凝土，而梁板按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002规定不能超过C40。这是由于梁板主要承受弯矩作用，不需要太高的混凝土强度，同时也为了避免采用高强混凝土带来的梁板收缩裂纹。所以，设计时普遍采用柱混凝土强度等级高于梁、板2～4个等级的办法。实际工程中楼梁板的合适混凝土强度为C25～C35，而计算的柱混凝土强度常达到C45或C60，本工程中柱为C45，部分为C60，梁板为C35，至少相差了2个等级。
　　目前混凝土浇筑施工几乎都采用商品混凝土泵送工艺，而且习惯于将竖向构件与水平构件分两批集中浇筑，梁柱节点被作为水平构件但又作为柱的组成部分，有“强节点”的要求，要求柱用高强度混凝土浇筑，这就产生了同一浇筑层梁板与柱节点混凝土强度等级不一致的问题。如果按照规定要求梁柱节点处不采用梁板混凝土，而要单独浇筑，则可能会产生一系列问题。首先是节点混凝土的供应量和浇筑时间不易控制，会导致质量事故：在较大面积的楼板浇筑中一次供应的高强度等级混凝土量不易准确把握，如果把全部节点的混凝土一次进场浇筑，由于施工中不能很准确地做到节点混凝土终凝以前浇筑梁板混凝土，势必造成柱节点与梁、板交接处形成冷缝或施工缝，降低了梁板的整体性。另外，先浇筑的节点混凝土不能及时进行振捣。因为即使按照常规做法设置45度金属网，由于钢筋穿插较多，遮挡不会很严密，振捣时同样会使节点混凝土大部分流窜到梁内，导致核心区高强混凝土量不足，需要多次补充振捣；可是如果等梁板混凝土在节点四周浇筑后再一同振捣，此时的节点混凝土有可能已初凝，会影响节点的密实性。
　　2、解决措施
　　2．1节点加密箍筋设置
　　(1)方法l：将封闭箍筋改为2个对口箍，在梁筋绑扎后按照规定的间距插入并焊接封闭。
　　(2)方法2：①将节点分成若干组，每组指定l名专业技术人员负责指导钢筋安装；②提前认真核对通过每个节点的钢筋量，画出节点的钢筋安装顺序图并做好技术交底；③按照提前考虑好的顺序将纵横梁的底筋、节点箍筋、梁腰筋、梁上部各层筋在节点处就位，不要绑扎，局部可临时固定；④按照准确位置绑扎纵横梁筋；⑤调整就位节点部位的箍筋并绑扎。
　　2．2钢筋锚固
　　(1)方法l：①为避免弯钩较多、节点内钢筋太密，对梁底钢筋锚固可在钢筋端部绑条单面焊接3个同直径的10d长的钢筋头，以扩大端部，增加锚固力；②上部第2层钢筋仍采用弯钩的形式；③最上面的钢筋伸到节点外边处并全部焊接到1块l2～16mm厚的钢板上(见图2)。这种方法尽管未经过试验验证，却是参照国外的成熟方法EG固定板法设计，它既可以避免弯钩处的“把子筋”，又能保证钢筋间距，方便节点钢筋安装，不足之处是钢筋就位后需进行焊接作业。
　　图2梁主筋焊钢板锚固示意
　　(2)方法2：
　　①提前认真核对伸入节点的梁钢筋，按照规范要求计算钢筋需要弯折的量；
　　②考虑满足钢筋净距的要求，按照弯钩逐渐后退的方法，画出梁筋在节点的排列安装图(见图3)，对不同长度的钢筋进行编号；
　　③安排技术人员专门负责此类节点的钢筋下料和安装检查；
　　④按照排列图中的钢筋下料长度，对同层钢筋进行不同长度的下料；
　　⑤按照编号将钢筋对号安装到指定位置。
　　2.3对于节点不同强度等级的混凝土浇筑
　　2.3.1节点与梁板混凝土强度相差l级(5MPa)节点可与梁板混凝土一起浇筑。
　　2.3.2节点与梁板混凝土强度相差大于2级(10MPa)而小于5级(25MPa)梁柱节点可随梁板一同浇筑。但此时可能会引起节点竖向承载力不足，以及地震作用时的抗剪能力不足，故采用上述方法时要区别情况采取一定的补足措施，并要征得设计人员的同意。
　　(1)当节点混凝土强度相差2级(10MPa)时，考虑节点箍筋、纵筋的约束作用，混凝土的强度等级可比设计值提高20％～50％；混凝土1年龄期的强度是其28d强度的l.2～1.35倍；再考虑周边梁的约束，核心区混凝土的抗剪强度可提高50％～l00％，故可直接用梁板混凝土浇筑而不用采取处理措施。
　　(2)当相差3级(15MPa)及以上时，可采取下列任一措施进行补足：①可根据节点所处的部位及与梁板混凝土强度相差级别的多少增设不同数量的短钢筋来补足混凝土强度(中柱节点比角柱节点的短钢筋用量可减少50％)，此时要验算纵向钢筋的总配筋率是否超过3％，如超过要将箍筋焊接封闭；②在节点内增设型钢，增加节点范围内的复合箍筋；③节点水平加腋；④节点处增设x形钢筋，并确保其锚固长度。
　　2.3.3边节点混凝土强度相差4级(20MPa)及以上，中间节点混凝土强度相差5级(25MPa)及以上必须用柱混凝土浇筑。此时只能按照一般的方法，在节点区外梁上用金属网分隔，严密组织，精心施工，确保节点混凝土质量。
　　3、结语
　　实践表明，梁柱节点处钢筋绑扎难度大的问题只要制定合理的措施是可以解决的，实施的关键是技术和施工人员要提前考虑好节点处的钢筋安装次序，制定切实可行的技术措施，并将这些措施落实到位。文中提到的加焊钢板锚固法有待于进一步试验验证。
　　结合以往文献对于节点混凝土浇筑问题的研究表明：当梁柱混凝土强度相差2级以下时，均可直接用梁板混凝土浇筑；当大于2级而小于5级时，采取一定的措施也是可以采用梁板混凝土一起浇筑的。文中提出的个别措施虽是定性而不是定量的，未经试验验证，但从充分发掘节点的抗压潜力来看，并考虑现场施工方便性的角度而言，它是可行且科学的。
　　参考文献：
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　　[2]朱航征．框架建筑结点构造的改进[J]．建筑技术开发，2004．(6)．
　　[3]罗诚，郦世平．钢筋混凝土框架结构梁柱混凝土强度等级差值问题探讨[J]．工程建设与设计，2003

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