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【摘要】:本文主要是针对高层建筑框剪结构节点施工过程存在的技术问题进行了分析探讨，并提出了一些处理措施，以供同行参考。
【关键词】: 高层建筑钢筋框剪结构 问题施工
1主要梁相交节点处次梁钢筋保护层问题
1．1通常做法及分析
(1) 梁的截面尺寸及标高均不变, 为保证次梁顶钢筋的保护层厚度, 增加主次梁相交处混凝土的板厚, 造成局部标高超高, 板面凹凸不平, 同时, 由于截面高度突变, 易产生应力集中, 且楼面局部凸出给后期装饰施工带来处理困难。特别是混凝土原浆收光的情况下, 局部不能加厚。
(2) 缩小主梁钢筋骨架尺寸, 一般是缩小一个次梁上层纵筋尺寸, 用以满足次梁顶部纵筋的保护层要求。这样虽然可以保证次梁上筋的保护层厚度, 又可以使顶面平整, 但使主梁结构负弯距计算的有效高度减小, 梁的抵抗负弯矩的能力下降, 易使梁根部产生弯矩裂缝。
1．2正确做法
主梁底摸支设时, 将梁底设计标高降低1个次梁顶部纵筋直径, 这样做不仅增加了主梁h0的高度, h0 = h01 + d (次梁顶部纵筋直径) , 又保证了设计计算图形的合力中轴位置不变, 同时满足了次梁顶部钢筋的保护层厚度, 经济合理,便于施工。
多道斜梁相交时, 这时主梁可能要降2个～3个次梁钢筋直径, 这时可能出现主梁顶部纵筋保护层大于50mm的现象, 需要采取一定抗裂措施, 虽然现浇板的负弯矩筋的分布筋从梁顶穿过有助于抗裂, 但它毕竟垂直于主梁, 因此, 沿梁纵向仍要增加一些抗裂筋, 尤其是梁端部负弯矩区, 一般增加不少于3Φ12 mm, 伸入柱或与原钢筋搭接不少于400mm。
2剪力墙外侧水平筋在约束柱节点处的锚固施工
2．1通常做法
通常建筑设计时为强调外立面协调统一, 往往采用剪力墙与柱外平齐方案, 使节点施工时的锚固无依据, 通常有如下三种常见做法:
(1) 将剪力墙水平筋绑扎在约束柱纵筋外侧;
(2) 将剪力墙水平筋在端部按1∶6的坡度打弯后穿入约束柱内侧锚固;
(3) 剪力墙水平筋不打弯直接穿入约束柱内主筋内侧进行锚固。
2．2改进做法
(1) 将剪力墙水平钢筋从柱主筋外侧贯通支座后, 再将水平钢筋与柱箍筋单面可靠搭接焊10 d, 这样做法解决了可靠锚固问题, 又不会削弱剪力墙端部抗剪能力。
(2) 剪力墙水平钢筋打弯后穿入约束柱筋内侧进行锚固, 但在截面收缩处附加水平筋抗裂, 可加Φ8mm钢筋, 间距不大于200mm, 伸入柱筋外侧锚固长度以及与原水平筋的搭接长度均符合规范要求。
3主次梁相交处主梁的箍筋及吊筋问题
3．1常见错误现象
(1) 主次梁相交节点处主梁漏放箍筋
(2) 主梁上次梁两侧附加箍筋仅按示意图2根～3根数量放置, 附加箍筋数量不足。
(3) 当使用吊筋抗剪时, 吊筋绑轧位置不准, 不在次梁的正下方; 吊筋绑轧歪斜, 角度不对; 挤占梁纵筋位置, 造成钢筋净距达不到要求。
3．2正确做法
(1) 首先主梁上次梁处钢筋应按正常箍筋的间距布放,然后两侧附加如箍筋应在次梁对主梁影响区段内按计算确定, 影响区段s = 2h1 + 3b ( h1为主次梁高低差, b为次梁宽度) ; 附加箍筋总截面积Asv ≥F / fy ( F为次梁传给主梁的集中载荷; fy为箍筋抗拉强度设计值) , 箍筋的布放从次梁边50 mm开始, 在影响区段s范围内全部均匀布放。
(2) 吊筋设置时应充分考虑主梁纵向钢筋位置, 不要与之抢占空间, 只要上锚固段及下水平抗弯段符合受力要求即可, 可以考虑放到第二排甚至第三排钢筋位置, 以保证梁筋的净距要求和吊筋的位置及角度正确。
(3) 主次梁高低差较小时, 优先采用附加箍筋抗剪。
4 梁柱节点核心区箍筋问题
4．1常见做法
(1) 由于梁柱节点钢筋分布密集, 箍筋绑扎困难, 便存在节点不放箍筋或少放箍筋的现象, 给工程留下隐患, 这种现象在先立模后绑扎梁钢筋再整体下沉的施工方法中特别容易出现。出现后有时也采取补救措施, 通常是采用从对面两侧加开口箍筋的做法, 而且开口箍筋数量不足也不易绑扎到位, 且不符合必须封闭箍筋的要求。
(2) 施工人员意识到先立模后整体沉梁的施工方法不易绑扎节点区的箍筋, 便采用先支梁底模后绑扎钢筋再支立梁侧模及平板模的方法, 这样做虽然可以保证节点核心区箍筋的布放, 但存在弊端: 一是先支立梁底模再绑扎钢筋时, 施工操作人员安全度差, 钢筋摆放不易, 操作不便; 二是交叉作业多, 木工立好梁底模后就要等梁钢筋绑扎完后再立梁侧模及平板模, 给施工组织安排带来困难, 常出现窝工现象,工效较低; 三是先立梁底板模, 各个梁模是单独的, 没有联系(拉结) , 造成模板结构本身的安全性较差, 产生安全隐患。
(3) 节点区没有按抗震要求进行加密。
4．2改进做法
(1) 依据《混凝土结构设计规范》GB50010 -200210.4.6条规定对四边均有梁与之相连的中间节点, 由于周围约束较强, 为简化箍筋配置, 节点内可只配置沿周边的封闭矩形箍筋, 中间的小箍筋或拉结筋可不配置。但对于非中间节点及顶层端节点, 仍应按规范及设计要求配置符合箍筋。
(2) 仍采用先支梁板模板后绑扎钢筋, 绑扎好后整体下沉的施工方法, 但箍筋的绑扎方法是先用3根短钢筋做纵筋(可选用Φ10 mm或Φ12 mm) , 将节点区箍筋按间距要求与纵筋点焊成钢筋骨架, 套入柱纵筋上并架设在模板上, 然后再穿梁筋进行绑扎, 绑扎好后梁钢筋整体与节点区箍筋骨架一体下沉, 这样就可以保证节点区箍筋的间距要求。为避免发生箍筋骨架纵筋与柱主筋打架现象, 应根据现场柱筋的位置确定短筋位置, 一般离开箍筋角部50 mm, 如图1所示。
5不等强梁柱节点问题
在钢筋混凝土结构设计中, 在强柱弱梁的原则下, 柱混凝土强度一般均高于梁混凝土强度等级1级～2级(即5MPa～10MPa) , 而且随着建筑高度的增高, 这种强度差别越大。因为随着高度的增高, 要求柱的承载力越大, 因而柱的混凝土强有时达到C45～C60, 而一般梁板结构的适宜强度是C25～C35, 带来强度差超过10MPa的情况, 节点给混凝土浇筑带来一定的困难。
5．1常见错误做法
(1) 不论级差及节点约束情况均浇筑与柱强度等级一样的混凝土。
(2) 不论极差多大, 均浇筑与梁板强度一样的混凝土。
(3) 浇筑节点区混凝土时, 节点区的范圍不明确, 分界不合理, 分界面形式随意。有的离柱边50mm, 有的则是500mm, 还有的是梁高h或负弯距筋的端头, 分界面有垂直梁轴的, 也有与梁轴线成45°角的, 做法不一。
5．2正确做法
(1) 柱梁混凝土强度级差小于等级5MPa时, 不管是边节点还是中节点, 由于梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加密等作用, 完全可以实现强节点原则, 为方便施工, 可以将节点与梁板一起浇筑, 采用梁板混凝土，但也应先浇筑柱节点，避免先浇灌梁板时砼浮浆从梁流入柱节点内。
(2) 对于柱梁混凝土强度等级相差10MPa及其以上,节点应采用与柱强度等级一样的混凝土浇筑,具体施工步骤为:
①先将快易收口网绑扎在距柱边500 mm或h ( h为梁高,取两者之中大值)之处,浇筑节点混凝土,节点混凝土因用量少可采用塔吊浇筑,不采用泵送混凝土,这样可降低混凝土的坍落度,节点混凝土稍高出楼面,暂不振捣; ②浇筑梁板混凝土,先浇筑靠分界部位,基本达到标高后先振捣节点区混凝土,然后再振捣梁板混凝土,这样做既可以防止节点区混凝土浆流失到梁中,又可以防止梁板低强度混凝土流入节点区,当然振捣应在混凝土初凝前完成,并且两边的时间差应在2h之内,防止形成冷缝(图2) 。
6框架顶层端节点的钢筋锚固(搭接) 问题
6．1常见错误做法
此节点区钢筋锚固仍按中间层节点锚固, 达不到规范规定的锚固要求。
6．2改进做法
(1) 采用梁内搭接形式, 但搭接长度应符合GB50010 -2002 10.4.4条规定的1.51a的要求(图3) 。
(2) 采用柱内搭接形式时, 可预先埋放竖直长度为1.71a的L形梁锚固钢筋, 然后浇筑柱混凝土, 施工缝仍留在梁底, 再支模绑扎梁钢筋, 就位后将梁纵筋与预埋锚固筋进行搭接焊接, 搭接长度应符合焊接搭接的有关要求, 这样既满足锚固要求又方便施工(图4)。
7 顶层端节点钢筋弯弧及保护层问题
7．1常见错误做法
仍采用通常的钢筋弯曲直径, 即d≤25 mm时为4 d, d> 25 mm时为6 d。
7．2正确做法
(1) 顶层框架端节点的钢筋应按普通钢筋的弯弧增加2d, 即d≤25 mm为6 d, d > 25 mm时为8 d。
(2) 一般情况下柱角部保护层均会超过40 mm, 因此要采取附加抗裂措施, 如图5示:
8框架梁与框架柱平齐时梁筋保护层
8．1常见现象分析
(1) 有时由于柱筋偏位或柱筋较密, 为方便施工, 梁筋从柱筋外围穿过, 不符合结构中梁筋应锚固柱中的要求。
(2) 梁筋弯折后从柱筋内侧穿过,但由于梁筋位移,箍筋绑扎不到角,影响梁的受力性能和增加梁角裂缝的可能性。
8．2正确做法
为保证柱筋位置, 梁纵筋到柱位置时应沿水平方向稍加弯折从柱筋内侧穿过, 确保锚固, 同时梁纵筋移位后留下的空挡处, 在箍筋的上下角附加2Φ12 mm钢筋, 与原钢筋搭接, 有腰筋时, 在腰筋位置相应增加Φ12 mm钢筋。
9井式梁绑扎错误
9．1常见现象
施工人员按主次梁的顺序进行绑扎。
9．2正确做法
(1) 根据钢筋保护层厚度既不小于设计规定, 又不小于钢筋直径的原则, 对于等跨等截面井式梁, 宜将较粗纵向钢筋居内。而另一方向较细的梁纵筋置外, 逐排穿插,使纵横梁钢筋的有效截面高度接近, 内力矩相近, 纵向钢筋排距也能得到控制和保护。
(2) 若纵横梁纵向受力钢筋直径相同, 则排数多的居外侧。在尽量保证两个方向梁下部分纵筋的几何中心至梁顶的距离保持一致的前提下(跨中) 进行协调, 若保持一致有困难, 则优先保证梁跨少的有效截面高度或短向梁的有效高度, 及位于中部梁的有效截面高度相对取大值, 即短向纵向受力筋应设置在长向纵向受力筋的外侧。
(3) 设内柱的井式梁板, 一般情况下沿柱网双向布置主梁, 再在主梁网格內布置井式次梁, 这时井式次梁钢筋就在井式主梁之上。
10结语
通过以上分析可以看出, 在高层建筑框架结构施工时,要特别注意其节点的施工, 只有采用正确的施工方法, 纠正一些常识性的惯性错误做法, 才能为建筑工程整体质量打下坚实的基础。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】: 高层建筑钢筋框剪结构 问题施工
1主要梁相交节点处次梁钢筋保护层问题
1．1通常做法及分析
(1) 梁的截面尺寸及标高均不变, 为保证次梁顶钢筋的保护层厚度, 增加主次梁相交处混凝土的板厚, 造成局部标高超高, 板面凹凸不平, 同时, 由于截面高度突变, 易产生应力集中, 且楼面局部凸出给后期装饰施工带来处理困难。特别是混凝土原浆收光的情况下, 局部不能加厚。
(2) 缩小主梁钢筋骨架尺寸, 一般是缩小一个次梁上层纵筋尺寸, 用以满足次梁顶部纵筋的保护层要求。这样虽然可以保证次梁上筋的保护层厚度, 又可以使顶面平整, 但使主梁结构负弯距计算的有效高度减小, 梁的抵抗负弯矩的能力下降, 易使梁根部产生弯矩裂缝。
1．2正确做法
主梁底摸支设时, 将梁底设计标高降低1个次梁顶部纵筋直径, 这样做不仅增加了主梁h0的高度, h0 = h01 + d (次梁顶部纵筋直径) , 又保证了设计计算图形的合力中轴位置不变, 同时满足了次梁顶部钢筋的保护层厚度, 经济合理,便于施工。
多道斜梁相交时, 这时主梁可能要降2个～3个次梁钢筋直径, 这时可能出现主梁顶部纵筋保护层大于50mm的现象, 需要采取一定抗裂措施, 虽然现浇板的负弯矩筋的分布筋从梁顶穿过有助于抗裂, 但它毕竟垂直于主梁, 因此, 沿梁纵向仍要增加一些抗裂筋, 尤其是梁端部负弯矩区, 一般增加不少于3Φ12 mm, 伸入柱或与原钢筋搭接不少于400mm。
2剪力墙外侧水平筋在约束柱节点处的锚固施工
2．1通常做法
通常建筑设计时为强调外立面协调统一, 往往采用剪力墙与柱外平齐方案, 使节点施工时的锚固无依据, 通常有如下三种常见做法:
(1) 将剪力墙水平筋绑扎在约束柱纵筋外侧;
(2) 将剪力墙水平筋在端部按1∶6的坡度打弯后穿入约束柱内侧锚固;
(3) 剪力墙水平筋不打弯直接穿入约束柱内主筋内侧进行锚固。
2．2改进做法
(1) 将剪力墙水平钢筋从柱主筋外侧贯通支座后, 再将水平钢筋与柱箍筋单面可靠搭接焊10 d, 这样做法解决了可靠锚固问题, 又不会削弱剪力墙端部抗剪能力。
(2) 剪力墙水平钢筋打弯后穿入约束柱筋内侧进行锚固, 但在截面收缩处附加水平筋抗裂, 可加Φ8mm钢筋, 间距不大于200mm, 伸入柱筋外侧锚固长度以及与原水平筋的搭接长度均符合规范要求。
3主次梁相交处主梁的箍筋及吊筋问题
3．1常见错误现象
(1) 主次梁相交节点处主梁漏放箍筋
(2) 主梁上次梁两侧附加箍筋仅按示意图2根～3根数量放置, 附加箍筋数量不足。
(3) 当使用吊筋抗剪时, 吊筋绑轧位置不准, 不在次梁的正下方; 吊筋绑轧歪斜, 角度不对; 挤占梁纵筋位置, 造成钢筋净距达不到要求。
3．2正确做法
(1) 首先主梁上次梁处钢筋应按正常箍筋的间距布放,然后两侧附加如箍筋应在次梁对主梁影响区段内按计算确定, 影响区段s = 2h1 + 3b ( h1为主次梁高低差, b为次梁宽度) ; 附加箍筋总截面积Asv ≥F / fy ( F为次梁传给主梁的集中载荷; fy为箍筋抗拉强度设计值) , 箍筋的布放从次梁边50 mm开始, 在影响区段s范围内全部均匀布放。
(2) 吊筋设置时应充分考虑主梁纵向钢筋位置, 不要与之抢占空间, 只要上锚固段及下水平抗弯段符合受力要求即可, 可以考虑放到第二排甚至第三排钢筋位置, 以保证梁筋的净距要求和吊筋的位置及角度正确。
(3) 主次梁高低差较小时, 优先采用附加箍筋抗剪。
4 梁柱节点核心区箍筋问题
4．1常见做法
(1) 由于梁柱节点钢筋分布密集, 箍筋绑扎困难, 便存在节点不放箍筋或少放箍筋的现象, 给工程留下隐患, 这种现象在先立模后绑扎梁钢筋再整体下沉的施工方法中特别容易出现。出现后有时也采取补救措施, 通常是采用从对面两侧加开口箍筋的做法, 而且开口箍筋数量不足也不易绑扎到位, 且不符合必须封闭箍筋的要求。
(2) 施工人员意识到先立模后整体沉梁的施工方法不易绑扎节点区的箍筋, 便采用先支梁底模后绑扎钢筋再支立梁侧模及平板模的方法, 这样做虽然可以保证节点核心区箍筋的布放, 但存在弊端: 一是先支立梁底模再绑扎钢筋时, 施工操作人员安全度差, 钢筋摆放不易, 操作不便; 二是交叉作业多, 木工立好梁底模后就要等梁钢筋绑扎完后再立梁侧模及平板模, 给施工组织安排带来困难, 常出现窝工现象,工效较低; 三是先立梁底板模, 各个梁模是单独的, 没有联系(拉结) , 造成模板结构本身的安全性较差, 产生安全隐患。
(3) 节点区没有按抗震要求进行加密。
4．2改进做法
(1) 依据《混凝土结构设计规范》GB50010 -200210.4.6条规定对四边均有梁与之相连的中间节点, 由于周围约束较强, 为简化箍筋配置, 节点内可只配置沿周边的封闭矩形箍筋, 中间的小箍筋或拉结筋可不配置。但对于非中间节点及顶层端节点, 仍应按规范及设计要求配置符合箍筋。
(2) 仍采用先支梁板模板后绑扎钢筋, 绑扎好后整体下沉的施工方法, 但箍筋的绑扎方法是先用3根短钢筋做纵筋(可选用Φ10 mm或Φ12 mm) , 将节点区箍筋按间距要求与纵筋点焊成钢筋骨架, 套入柱纵筋上并架设在模板上, 然后再穿梁筋进行绑扎, 绑扎好后梁钢筋整体与节点区箍筋骨架一体下沉, 这样就可以保证节点区箍筋的间距要求。为避免发生箍筋骨架纵筋与柱主筋打架现象, 应根据现场柱筋的位置确定短筋位置, 一般离开箍筋角部50 mm, 如图1所示。
5不等强梁柱节点问题
在钢筋混凝土结构设计中, 在强柱弱梁的原则下, 柱混凝土强度一般均高于梁混凝土强度等级1级～2级(即5MPa～10MPa) , 而且随着建筑高度的增高, 这种强度差别越大。因为随着高度的增高, 要求柱的承载力越大, 因而柱的混凝土强有时达到C45～C60, 而一般梁板结构的适宜强度是C25～C35, 带来强度差超过10MPa的情况, 节点给混凝土浇筑带来一定的困难。
5．1常见错误做法
(1) 不论级差及节点约束情况均浇筑与柱强度等级一样的混凝土。
(2) 不论极差多大, 均浇筑与梁板强度一样的混凝土。
(3) 浇筑节点区混凝土时, 节点区的范圍不明确, 分界不合理, 分界面形式随意。有的离柱边50mm, 有的则是500mm, 还有的是梁高h或负弯距筋的端头, 分界面有垂直梁轴的, 也有与梁轴线成45°角的, 做法不一。
5．2正确做法
(1) 柱梁混凝土强度级差小于等级5MPa时, 不管是边节点还是中节点, 由于梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加密等作用, 完全可以实现强节点原则, 为方便施工, 可以将节点与梁板一起浇筑, 采用梁板混凝土，但也应先浇筑柱节点，避免先浇灌梁板时砼浮浆从梁流入柱节点内。
(2) 对于柱梁混凝土强度等级相差10MPa及其以上,节点应采用与柱强度等级一样的混凝土浇筑,具体施工步骤为:
①先将快易收口网绑扎在距柱边500 mm或h ( h为梁高,取两者之中大值)之处,浇筑节点混凝土,节点混凝土因用量少可采用塔吊浇筑,不采用泵送混凝土,这样可降低混凝土的坍落度,节点混凝土稍高出楼面,暂不振捣; ②浇筑梁板混凝土,先浇筑靠分界部位,基本达到标高后先振捣节点区混凝土,然后再振捣梁板混凝土,这样做既可以防止节点区混凝土浆流失到梁中,又可以防止梁板低强度混凝土流入节点区,当然振捣应在混凝土初凝前完成,并且两边的时间差应在2h之内,防止形成冷缝(图2) 。
6框架顶层端节点的钢筋锚固(搭接) 问题
6．1常见错误做法
此节点区钢筋锚固仍按中间层节点锚固, 达不到规范规定的锚固要求。
6．2改进做法
(1) 采用梁内搭接形式, 但搭接长度应符合GB50010 -2002 10.4.4条规定的1.51a的要求(图3) 。
(2) 采用柱内搭接形式时, 可预先埋放竖直长度为1.71a的L形梁锚固钢筋, 然后浇筑柱混凝土, 施工缝仍留在梁底, 再支模绑扎梁钢筋, 就位后将梁纵筋与预埋锚固筋进行搭接焊接, 搭接长度应符合焊接搭接的有关要求, 这样既满足锚固要求又方便施工(图4)。
7 顶层端节点钢筋弯弧及保护层问题
7．1常见错误做法
仍采用通常的钢筋弯曲直径, 即d≤25 mm时为4 d, d> 25 mm时为6 d。
7．2正确做法
(1) 顶层框架端节点的钢筋应按普通钢筋的弯弧增加2d, 即d≤25 mm为6 d, d > 25 mm时为8 d。
(2) 一般情况下柱角部保护层均会超过40 mm, 因此要采取附加抗裂措施, 如图5示:
8框架梁与框架柱平齐时梁筋保护层
8．1常见现象分析
(1) 有时由于柱筋偏位或柱筋较密, 为方便施工, 梁筋从柱筋外围穿过, 不符合结构中梁筋应锚固柱中的要求。
(2) 梁筋弯折后从柱筋内侧穿过,但由于梁筋位移,箍筋绑扎不到角,影响梁的受力性能和增加梁角裂缝的可能性。
8．2正确做法
为保证柱筋位置, 梁纵筋到柱位置时应沿水平方向稍加弯折从柱筋内侧穿过, 确保锚固, 同时梁纵筋移位后留下的空挡处, 在箍筋的上下角附加2Φ12 mm钢筋, 与原钢筋搭接, 有腰筋时, 在腰筋位置相应增加Φ12 mm钢筋。
9井式梁绑扎错误
9．1常见现象
施工人员按主次梁的顺序进行绑扎。
9．2正确做法
(1) 根据钢筋保护层厚度既不小于设计规定, 又不小于钢筋直径的原则, 对于等跨等截面井式梁, 宜将较粗纵向钢筋居内。而另一方向较细的梁纵筋置外, 逐排穿插,使纵横梁钢筋的有效截面高度接近, 内力矩相近, 纵向钢筋排距也能得到控制和保护。
(2) 若纵横梁纵向受力钢筋直径相同, 则排数多的居外侧。在尽量保证两个方向梁下部分纵筋的几何中心至梁顶的距离保持一致的前提下(跨中) 进行协调, 若保持一致有困难, 则优先保证梁跨少的有效截面高度或短向梁的有效高度, 及位于中部梁的有效截面高度相对取大值, 即短向纵向受力筋应设置在长向纵向受力筋的外侧。
(3) 设内柱的井式梁板, 一般情况下沿柱网双向布置主梁, 再在主梁网格內布置井式次梁, 这时井式次梁钢筋就在井式主梁之上。
10结语
通过以上分析可以看出, 在高层建筑框架结构施工时,要特别注意其节点的施工, 只有采用正确的施工方法, 纠正一些常识性的惯性错误做法, 才能为建筑工程整体质量打下坚实的基础。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。