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談梁柱節(jié)點施工技術(shù)在框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2010-05-10 14:03    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:對于框架結(jié)構(gòu),梁柱交叉點處為節(jié)點,節(jié)點承受由梁柱傳遞來的軸心、彎矩、剪力的共同作用,受力狀態(tài)很復(fù)雜,其破壞形態(tài)主要為剪切破壞,在地震力反復(fù)作用下將形成多種交叉裂縫,把節(jié)點核心區(qū)分為若干混凝土塊體,將大幅度降低節(jié)點區(qū)域的混凝土強度,為此,施工時應(yīng)確保節(jié)點處的強度。文章對框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點施工技術(shù)的若干關(guān)鍵問題進行了探討。

  關(guān)鍵詞:梁柱節(jié)點施工;框架結(jié)構(gòu);施工技術(shù)

  建設(shè)項目的施工階段是實現(xiàn)設(shè)計的最重要階段,施工方案及方法的選擇關(guān)系到質(zhì)量目標(biāo)的實現(xiàn)落實。因此,作為現(xiàn)場具體指導(dǎo)施工的技術(shù)人員,必須從工程和現(xiàn)場實際分析考慮,確保施工方法在技術(shù)上可行,經(jīng)濟上合理,有利于保證工程質(zhì)量并加快工期。節(jié)點是聯(lián)系整個結(jié)構(gòu)體系的樞紐,起承上啟下的作用,因此具有十分重要的意義。

  一、節(jié)點處的鋼筋與施工縫

  梁柱柱內(nèi)往往豎向鋼筋非常多,而梁內(nèi)上下橫向鋼筋也按錨固要求彎曲插入柱內(nèi)。一般情況下,柱內(nèi)豎筋和梁內(nèi)鋼筋的規(guī)格數(shù)量及錨固長度,都是在現(xiàn)場加工區(qū)或預(yù)制廠按圖成型,現(xiàn)場綁扎的。該處的鋼筋往往非常密集,會引起施工人員的重視,通常情況下,不會出現(xiàn)差錯(特別是主筋)。但由于節(jié)點區(qū)附近鋼筋非常密,加之鋼筋與模板的工序配合問題,應(yīng)在固定模板之前將箍筋綁扎完畢,如果綁扎梁筋前固定模板,則必須加密的箍筋。由于不好綁扎,也往往不能加密。因此,該處模板應(yīng)當(dāng)在箍筋加密完成后,再進行固定。澆筑柱混凝土之前將同一層內(nèi)的柱、梁鋼筋固定就位完成。

  對于現(xiàn)澆高層框架結(jié)構(gòu),限于鋼筋的敷設(shè)、模板的支設(shè),以及下層混凝土強度未達齡期強度等工序和技術(shù)上要求,常常不能進行上部混凝土的連續(xù)澆筑施工,不留施工縫是不現(xiàn)實的。同一次性現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比,施工縫對結(jié)構(gòu)的整體性帶來一定的危害。這是由于第一次表面已終凝第二次澆筑時在原界面上存在冷縫,新舊界面粘結(jié)力受到削弱,不可避免地對結(jié)構(gòu)整體性造成影響,降低結(jié)構(gòu)的承載能力。假若施工縫留設(shè)及處理措施不當(dāng),這種危害將成為潛在的隱患。設(shè)計上根據(jù)框架節(jié)點的受力特點,常考慮使用不同等級混凝土澆筑,而決定著施工時的施工縫的留設(shè)。施工縫留設(shè)遵循的原則應(yīng)是首先保證結(jié)構(gòu)強度,而后考慮施工方便

  出于工序上的原因,施工縫也經(jīng)常留設(shè)在節(jié)點的上部或下部,此位置承受著較大的剪力,是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。施工縫的存在影響節(jié)點混凝土強度。在節(jié)點處有不同等級混凝土需澆筑情況下,應(yīng)將施工縫留在梁頂柱底處。如將縫留在柱頂梁底,則在澆筑水平梁板混凝土?xí)r,需二次澆筑節(jié)點處柱等級的混凝土,增加施工麻煩,還會造成梁內(nèi)節(jié)點上部鋼筋不能伸入柱內(nèi),使節(jié)點主梁鋼筋錨固長度不夠,故澆筑混凝土之前應(yīng)將同一層內(nèi)的柱、梁鋼筋固定就位完成,并采取柱頂留施工縫。

  二、梁柱節(jié)點不同強度等級混凝土的施工方法

  出于結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟方面的考慮,柱和梁板的混凝土強度等級往往是不同的。如果在混凝土施工中不認真分析考慮,盲目地施工,極易引起質(zhì)量事故。從設(shè)計角度看梁柱節(jié)點處的混凝土強度如果取用梁板的混凝土強度,會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)點核心區(qū)的抗剪承載力不足。從施工角度看,節(jié)點區(qū)域選用較高強度混凝土也是必要的。施工規(guī)范要求在梁柱混凝土強度等級差異較大時,應(yīng)使節(jié)點混凝土強度等級與柱相同。

  1.不同等級混凝土鄰接面的留設(shè)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,高層建筑框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點比較復(fù)雜,由于荷載組合及內(nèi)力計算的結(jié)果,要求同一層的豎向結(jié)構(gòu)柱的混凝土強度等級高于水平結(jié)構(gòu)梁的混凝土強度等級。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),水平施工縫通常留于柱腳梁頂。而任何情況下豎向結(jié)構(gòu)高等級混凝土與水平結(jié)構(gòu)低等級混凝土的鄰接面應(yīng)留在水平結(jié)構(gòu)內(nèi),即高強度等級混凝土構(gòu)件內(nèi)不應(yīng)有低強度等級的混凝土。

  2.梁柱不同強度等級混凝土分別澆筑的施工。高層建筑多數(shù)使用商品混凝土或現(xiàn)場攪拌站泵送澆搗,梁柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土澆搗方法為:先用塔吊吊斗或混凝土泵輸送柱等級的磚就位,分層振搗,在樓面梁板處留出斜面,在梁內(nèi)留鄰接面(必要時鄰接面設(shè)小隔板,在澆梁混凝時抽出小隔板)。在混凝土初凝前,隨之泵送澆筑樓面梁板的磚。采用這種方法澆搗樓柱、梁、板混凝土?xí)r,應(yīng)重點控制高低強度等級混凝土的鄰接面不能形成冷縫,以縮小節(jié)點核心區(qū)高強度等級混凝土澆搗時間,避免高低強度混凝土的鄰接面形成冷縫。同時對梁柱節(jié)點鋼筋密集的核心區(qū)用小型插入振搗器加強振搗,杜絕漏振死角,對于鋼筋確實過分密集的情況,應(yīng)事先和設(shè)計單位聯(lián)系采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施(如改用細石混凝土),確保節(jié)點核心區(qū)混凝土的密實性和設(shè)計強度。

  3.不應(yīng)采用梁柱節(jié)點隨同樓面統(tǒng)一澆搗。梁柱節(jié)點處不同強度等級混凝土采用分別澆搗的施工方法,給施工帶來不便。但如考慮梁柱節(jié)點處的混凝土隨同梁板一起澆搗,梁柱節(jié)點處的混凝土強度取用梁板的混凝土強度,會削弱節(jié)點強度,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)點核心區(qū)的抗剪承載力不足,所以不應(yīng)采用。

  總之,施工時先澆節(jié)點處混凝土強度等級高的核心部分,然后于初凝前再澆梁板的較低等級混凝土,原則是保證節(jié)點處的強度不被削弱。

  三、產(chǎn)生梁柱節(jié)點不同混凝土強度等級處裂縫的原因

  梁柱節(jié)點不同混凝土強度等級均按先柱后梁的次序澆搗,也會有少數(shù)樓層在梁柱節(jié)點處高低強度等級混凝土交界面附近出現(xiàn)微細裂縫。其裂縫的具體原因是:

  1.梁柱節(jié)點處,不同強度等級的混凝土,其水泥用量、水灰比、用水量都不同,混凝土在硬化過程中,由于水分蒸發(fā),體積逐漸縮小,產(chǎn)生收縮,高低強度等級混凝土本身的收縮有差異,共交界附近容易產(chǎn)生裂縫。

  2.柱子斷面大,剛度大,梁的截面相對較小,又受柱子的強大約束,梁體混凝土的收縮受限制,也容易在較薄弱的交界附近產(chǎn)生裂縫。

  3.混凝土澆搗后又未及時澆水養(yǎng)護,混凝土在較高溫度下失水收縮。水化熱釋放量較大,而又未及時得到水分的補充。因而在硬化過程中,受到支座的約束,勢必產(chǎn)生溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫,這些裂縫也首先產(chǎn)生在較薄弱的高低強度等級混凝土交界部位。

  4.高等級混凝土初凝后澆搗低等級混凝土。雖然微裂在混凝土中是很難避免的,但是應(yīng)從嚴要求,分析原因,裂縫如不是荷載作用下的結(jié)構(gòu)裂縫一般不影響結(jié)構(gòu)安全使用。但盡量控制和消除這類裂縫,進一步提高工程質(zhì)量。

  四、梁柱節(jié)點處裂縫的防治措施

  根據(jù)上述原因分析,采取的具體防裂措施如下:

  1.在滿足強度等級及可泵性的條件下,對柱混凝土,減少水泥用量、減少含砂率、增加石子含量、減少坍落度、減少用水量,以減少混凝土的收縮量。

  2.節(jié)點處的混凝土實行“先高后低”的澆搗原則,即先澆高強度等級混凝土,后澆低強度等級混凝土,嚴格控制在先澆柱混凝土初凝后繼續(xù)澆搗梁板的混凝土,事先作好技術(shù)交底和準(zhǔn)備工作。

  3.混凝土養(yǎng)護是整個施工過程中必不可少的一個環(huán)節(jié),忽視對混凝土的養(yǎng)護,既會降低混凝土的強度,又易使其在硬化過程中失水得不到及時補償而產(chǎn)生裂縫,尤其在高溫下施工,更應(yīng)經(jīng)常澆水養(yǎng)護,特別是梁,除了板面澆水外,還應(yīng)在板下梁側(cè)澆水,這樣既可減少溫度產(chǎn)生的裂縫,也可降低由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的約束應(yīng)力,有效控制裂縫。

  4.增加梁的側(cè)面水平構(gòu)造鋼筋,提高梁的抗裂性。

  只要采取的針對性措施到位,對癥下藥,并精心施工,梁柱節(jié)點高低強度等級混凝土交界處附近的裂縫可以得到最大限度的控制。要徹底消除裂縫現(xiàn)象,尚有待不斷提高施工技術(shù)和不斷積累施工經(jīng)驗,采用更為科學(xué)的解決方法。

延伸閱讀: 節(jié)點
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