談高層建筑框架梁柱節(jié)點(diǎn)的施工處理

關(guān)鍵詞:高層建筑,梁柱節(jié)點(diǎn),框架,施工,混泥土,強(qiáng)度等級(jí) 

　　1.規(guī)范條文摘錄JGJ3-2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 

　　抗震設(shè)計(jì)時(shí),一、二級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)按本規(guī)程附錄C進(jìn)行抗震驗(yàn)算;三、四級(jí)框架節(jié)點(diǎn)以及各抗震等級(jí)的頂層端節(jié)點(diǎn)核心區(qū),可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算(第6.2.7條)。 

　　凡是梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度低于柱混凝土強(qiáng)度較多者,皆必須仔細(xì)驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)區(qū)的承載力,包括受剪、軸心受壓、偏心受壓等,并采取有效的構(gòu)造措施(條文說(shuō)明)。 

　　由此可以看出,規(guī)程對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的設(shè)計(jì)及施工并未作出明確的規(guī)定,而在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工中,這一問(wèn)題是不可能回避的,因此尋求一種梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土合理設(shè)計(jì)和便利施工的方法正是本文的目標(biāo)。 

　　目前混凝土的澆筑施工大都是采用商品混凝土泵送工藝,而且習(xí)慣于將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分兩批集中澆筑(即節(jié)點(diǎn)區(qū)采用樓蓋混凝土強(qiáng)度等級(jí)澆筑)。如果要求其中的梁柱節(jié)點(diǎn)單獨(dú)澆筑,則首先是其供應(yīng)量及澆筑時(shí)間不易控制而會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量事故,其次是節(jié)點(diǎn)區(qū)與梁板之間的分隔確實(shí)存在難度,故施工不希望采用此方法。 　 

　　2.受剪、受壓驗(yàn)算規(guī)律 

　　考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工的操作程序,同時(shí)又要滿足規(guī)范中對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)承載力的要求,我們列舉數(shù)例對(duì)典型節(jié)點(diǎn)區(qū)的受剪、軸心受壓、偏心受壓進(jìn)行計(jì)算(其過(guò)程附后)。通過(guò)驗(yàn)算可得出以下規(guī)律: 

　　1)按《高規(guī)》附錄C進(jìn)行受剪抗震驗(yàn)算,即使梁柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差20 MPa,而節(jié)點(diǎn)區(qū)用樓蓋混凝土強(qiáng)度等級(jí)澆筑,其節(jié)點(diǎn)核心區(qū)截面的受剪承載力仍可以滿足要求。 

　　2)在偏心受壓驗(yàn)算中,當(dāng)梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)比柱低5 MPa時(shí),其受壓強(qiáng)度可以滿足要求;當(dāng)兩者的混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差10 MPa及10 MPa以上時(shí),其受壓強(qiáng)度不滿足要求。 

　　3)當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)低10 MPa及10 MPa以上而仍用梁混凝土澆筑節(jié)點(diǎn)區(qū)時(shí),則必須對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)采取措施。從偏心受壓公式N≤0.9(fcAcor+fy′As′+2αfyAsso)中的3項(xiàng)抗壓數(shù)值來(lái)看,第1項(xiàng)即節(jié)點(diǎn)區(qū)截面混凝土抗壓強(qiáng)度是不可變更的;第3項(xiàng)即箍筋提供的抗壓強(qiáng)度所占的比例最小,且一般設(shè)計(jì)不可能改變節(jié)點(diǎn)區(qū)的配箍規(guī)格;第2項(xiàng)即節(jié)點(diǎn)區(qū)豎向鋼筋提供的抗壓強(qiáng)度所占比例較大,且若采用HRB400鋼(fy=360 N/mm2)來(lái)增加節(jié)點(diǎn)區(qū)的豎向配筋率則可顯著提高其抗壓強(qiáng)度。  

　　3.施工措施 

　　考慮到梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)需要處理的都在高層建筑的下部,該區(qū)段的柱主筋配筋率一般接近或略大于1%,因此根據(jù)以上規(guī)律可將節(jié)點(diǎn)區(qū)的施工措施歸納如下: 

　　1)當(dāng)梁板與柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)僅相差5 MPa時(shí),節(jié)點(diǎn)區(qū)完全可以與樓層梁板一起澆筑; 

　　2)當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別低于10 MPa和15 MPa時(shí),節(jié)點(diǎn)區(qū)需增設(shè)豎向短筋,其數(shù)量分別為柱主筋配筋量的50%和100%; 

　　3)當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)低20 MPa及20 MPa以上時(shí),再靠增設(shè)節(jié)點(diǎn)區(qū)豎向短筋來(lái)提高其抗壓強(qiáng)度已不可行,其原因是:a.無(wú)法布筋;b.短筋數(shù)量太多。此時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)需采用與柱同等級(jí)混凝土單獨(dú)澆筑,雖然有一定的施工難度且需有較嚴(yán)密的施工組織措施,但所占的分量不是很大,仍可以接受(見(jiàn)表1)。 

　　梁柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差級(jí)別 邊柱、角柱節(jié)點(diǎn)、中柱節(jié)點(diǎn) 

　　5 MPa(一級(jí)) 不需特殊處理 

　　10 MPa(二級(jí)) 加插短筋(柱主筋數(shù)的50%) 

　　15 MPa(三級(jí)) 加插短筋(柱主筋數(shù)的100%) 

　　20 MPa(四級(jí)) 需用柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)澆筑,加插短筋(柱主筋數(shù)的100%) 

　　25 MPa(五級(jí)) 需用柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)澆筑 

　　注:1)柱主筋采用Ⅱ,Ⅲ級(jí)鋼筋,配筋率ρ≥1%;2)加插短筋采用Ⅲ級(jí)鋼筋(fy=360 N/mm2)  

　　4.混凝土強(qiáng)度等級(jí)的合理取值 

　　梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的強(qiáng)度驗(yàn)算和施工處理同時(shí)也涉及到高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的合理取值問(wèn)題,其合理與否必須符合以下原則: 

　　1)整個(gè)工程的豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)種類不宜太多,一般為8層左右變1個(gè)等級(jí),且與豎向構(gòu)件截面的變化錯(cuò)層同步。 

　　2)水平構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)取值要符合規(guī)范要求,同時(shí)要與豎向構(gòu)件相配,使施工處理簡(jiǎn)單化,盡量避免或減少節(jié)點(diǎn)區(qū)單獨(dú)澆筑混凝土。 

　　5.經(jīng)濟(jì)分析 

　　在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面,節(jié)點(diǎn)區(qū)加插短筋所增加的用鋼量對(duì)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)是微不足道的,如果攤銷到整個(gè)工程則更是微乎其微。當(dāng)然,節(jié)點(diǎn)區(qū)加插短筋所花費(fèi)的費(fèi)用要比節(jié)點(diǎn)區(qū)采用柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)單獨(dú)澆筑高一些,但正如前面所述,節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土單獨(dú)澆筑存在許多困難,掌握不好還會(huì)導(dǎo)致混凝土質(zhì)量事故,因此采取在節(jié)點(diǎn)區(qū)加插短筋的做法來(lái)保證節(jié)點(diǎn)區(qū)的承載力無(wú)疑是一種簡(jiǎn)易且科學(xué)的方法,設(shè)計(jì)方和施工方肯定樂(lè)于采用,即使是投資方,如能從大處著眼也應(yīng)該是能夠接受的。 

　　6.結(jié)語(yǔ) 

　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展,高層建筑越來(lái)越多,工程質(zhì)量越來(lái)越受到人們的重視,采用此施工技術(shù),對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的處理,有效地解決了混凝土澆筑的不便,既做到抗震結(jié)構(gòu)“三強(qiáng)”,即“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)準(zhǔn)則,又使施工簡(jiǎn)便,不但保證工程質(zhì)量,而且施工進(jìn)度明顯加快。 

　　參考文獻(xiàn): 

　　[1]樊寶鋒.高層鋼結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點(diǎn)的發(fā)展?fàn)顩r及思考[J].山西建筑,2007,33(1):65-66.