摘要：本文結(jié)合作者在長晟豪生大酒店、盤龍灣項目及江陰市第四人民醫(yī)院等項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，對框剪結(jié)構(gòu)節(jié)點部位結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中存在的常見問題進行了簡要分析，對本行業(yè)工程施工人員具有一定的指導(dǎo)及參考意義。
關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)設(shè)計 框剪結(jié)構(gòu) 節(jié)點
引言
近幾年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的高層建筑建設(shè)速度大大加強，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)計理念在不斷更新，建筑設(shè)計的平面布置與豎向體形也越來越復(fù)雜，這就給高層結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提出更高的要求。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用最多的是框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式。
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，俗稱為框剪結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)是框架，由梁柱構(gòu)成，小部分是剪力墻，可形成內(nèi)部大空問，能進行靈活的建筑平面布置，因此，框架結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用甚廣。墻體全部采用填充墻體，由密柱高梁空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側(cè)力構(gòu)件，適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。與此同時，對于高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的現(xiàn)實問題卻往往被忽視，給工程質(zhì)量留下隱患。
一、框剪結(jié)構(gòu)特征
框剪結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側(cè)力性能�？蚣艚Y(jié)構(gòu)中的剪力墻可以單獨設(shè)置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此，這種結(jié)構(gòu)已被廣泛地應(yīng)用于各類房屋建筑。
框架結(jié)構(gòu)的變形是剪切型，上部層間相對變形小，下部層間相對變形大。剪力墻結(jié)構(gòu)的變形為彎曲型，上部層間相對變形大，下部層間相對變形小。對于框剪結(jié)構(gòu)，由于兩種結(jié)構(gòu)協(xié)同工作變形協(xié)調(diào)，形成了彎剪變形，從而減小了結(jié)砍的層間相對位移比和頂點位移比，使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度得到了提高。
從受力特點看，由于框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻側(cè)向剛度比框架的側(cè)向剛度大得多，在水平荷載作用下，一般情況下，約80%以上用剪力墻來承擔。因此，使框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下所分配的樓層框架剪力墻結(jié)構(gòu)兼具了框架布置靈活、延性好和剪力墻剛度大的優(yōu)點，二者通過水平剛度較大的樓蓋協(xié)同工作，在水平作用下呈彎剪型位移曲線，層間變形趨于均勻，比純框架結(jié)構(gòu)側(cè)移小，非結(jié)構(gòu)性破壞輕，其中剪力墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件，框架起到二級防線作用，比剪力墻體系延性好，布置靈活。因此，框剪結(jié)構(gòu)是一種抗剪性能較好的結(jié)構(gòu)體系。
二、施工中存在的常見問題與分析
1. 梁柱節(jié)點箍筋施工
1.1 施工中常見問題
在框剪結(jié)構(gòu)中，主要結(jié)構(gòu)是框架，由梁柱構(gòu)成，由于受力要求，梁柱節(jié)點施工比較復(fù)雜，主要為：鋼筋設(shè)計過于密集，節(jié)點構(gòu)造十分復(fù)雜，施工難度非常大，特別是中間位置梁柱節(jié)點，由于中間柱子鋼筋縱橫交錯，箍筋綁扎不便，采用整體沉梁施工時節(jié)點區(qū)下部箍筋難以綁扎，致使很多施工單位在施工時梁柱節(jié)點部位箍筋大量缺少，甚至根本缺失，給建筑結(jié)構(gòu)留下嚴重后患。
1.2 改進措施
施工時，可調(diào)整施工工藝，梁柱節(jié)點區(qū)可提前在加工廠焊接完畢，焊接時注意留好接茬鋼筋，在縱向短筋上形成整體骨架，再將整體骨架套入柱縱筋并擱置在樓板模板面上，穿梁鋼筋并綁扎。為防止附加短筋位置與柱縱筋沖突而造成套箍困難，附加縱向短筋應(yīng)偏離箍筋角部約 5 cm。
2. 混凝土強度等級達不到設(shè)計要求
2.1 發(fā)生原因
在實際施工中，混凝土施工時既要滿足控制柱截面的要求，又要滿足滿足柱子軸壓比的要求，因此柱子通常采用較高強度等級的混凝土。而對于以受彎為主的樓層梁板，混凝土強度等級卻不宜太高，因此造成結(jié)構(gòu)設(shè)計矛盾。
首先，如采用高強度等級混凝土對梁板抗彎承載力提高不明顯；其次，高強度等級混凝土對構(gòu)件承受非荷載應(yīng)力(混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力等)不利，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般現(xiàn)澆框架的混凝土強度等級不宜高于C40。在實際工程設(shè)計中合適的樓蓋混凝土強度等級通常采用 C20～C35，由此可見，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱混凝土設(shè)計強度高于梁板的設(shè)計強度必然存在，而且隨著建筑物高度的增大，兩者的設(shè)計強度差距會越大，特別是在高層建筑的下部。
目前施工中，混凝土的澆筑多采用商品混凝土泵送工藝，施工單位通常將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分批集中澆筑，在梁柱節(jié)點區(qū)多采用強度等級較低的梁板混凝土澆筑。如要求施工時對其中的梁柱節(jié)點進行單獨澆筑，因節(jié)點部位混凝土量需要量較少且分批澆筑時間不易控制從而易導(dǎo)致質(zhì)量事故，另外，節(jié)點區(qū)與梁板之間施工范圍難以分割，因此在施工中難以推行。
2.2 改進措施
根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2002）中第 13．5．7條規(guī)定 ：“當柱混凝土設(shè)計強度高于梁、樓板的設(shè)計強度時，應(yīng)對梁柱節(jié)點混凝土施工采取有效措施。”，我們可以從以下幾點進行改進：
2.2.1 對高層建筑框剪結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件的混凝土強度要進行合理取值。
⑴整個建筑的豎向構(gòu)件混凝土強度等級種類不應(yīng)過多，且與豎向構(gòu)件截面的變化要錯層 同步；
⑵整個建筑的水平構(gòu)件的混凝土強度等級取值要符合規(guī)范要求，盡可能與豎向構(gòu)件相匹配，使實際施工簡單化，盡量減少梁柱節(jié)點單獨澆筑混凝土。
2.2.2 當梁板比柱的混凝土強度等級低 5 MPa時，節(jié)點區(qū)可用與梁板混凝土同強度等級的混凝土澆筑，其節(jié)點核心區(qū)截面承載力仍能滿足要求；
當梁板比柱的混凝土強度等級低 10 MPa及以上時，用梁板混凝土澆筑節(jié)點區(qū)前必須對節(jié)點區(qū)采取措施。⑴當梁板比柱的混凝土強度等級分別低 10 MPa和 15 MPa時，節(jié)點區(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％；⑵當梁板比柱的混凝土強度等級低20 MPa及20 MPa以上時，因節(jié)點區(qū)域鋼筋太密集而無法再靠增設(shè)節(jié)點區(qū)短筋來提高承載力，必須采用與柱同等級混凝土單獨澆筑。為了防止節(jié)點與梁板交接面形成施工冷縫，可采用同時澆筑的方法進行，節(jié)點區(qū)混凝土采用塔吊+漏斗方式澆筑，梁板混凝土則采用泵送同時澆筑。
3.結(jié)構(gòu)設(shè)計時節(jié)點部位結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜
3.1產(chǎn)生原因
在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，有時候出于受力及美觀原因，局部位置會設(shè)有較為復(fù)雜的角柱及節(jié)點，而在施工時這些位置由于構(gòu)造復(fù)雜而造成鋼筋綁扎、模板安裝的不便，部分施工單位無法按照設(shè)計要求進行施工。
3.2 改進措施
⑴在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，盡量簡化設(shè)計，少用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的節(jié)點，在必須使用時，提前考慮施工中的難點，做好施工指導(dǎo)。
⑵在施工中，嚴格按照設(shè)計圖紙及要求進行，嚴禁隨意改動設(shè)計，必要時可采用CAD等結(jié)構(gòu)軟件進行局部重點放樣，滿足設(shè)計要求。
⑶加強施工過程控制及自檢力度，確保施工質(zhì)量、
4. 混凝土保護層厚度
4.1 施工中常見問題
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50204—1992）中第 3．5．8條要求：“受力鋼筋保護層厚度梁柱允許偏差為 ±5 mm。”，但是框剪結(jié)構(gòu)施工中，當梁邊與柱邊平齊時，柱的縱筋必須包梁的縱筋 ，即梁的縱筋要在柱縱筋的內(nèi)側(cè)。因此，平齊的梁側(cè)往往容易因為保護層厚度不符合要求而開裂。在施工中，高層框剪結(jié)構(gòu)的頂層角節(jié)點處，由于鋼筋實際加工的原因，一般會出現(xiàn)角節(jié)點外側(cè)鋼筋保護層超厚，也容易導(dǎo)致裂縫。
4.2 改進措施
針對上述問題，可根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2002）第 9．2．4條要求：“當梁、柱中縱向受力鋼筋的保護層厚度大于 4 cm時，應(yīng)對保護層采取有效的防裂構(gòu)造措施。”。
⑴結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在粱縱筋彎折處加設(shè)附加鋼筋可防止梁邊與柱邊平齊時梁側(cè)的開裂。⑵：結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在框剪結(jié)構(gòu)的框架角節(jié)點處加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，以提高角節(jié)點處的抗裂性。
三、結(jié)論
在高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工，雖然都有較為詳細的規(guī)范進行參考，但在實際操作過程中仍存在部分脫節(jié)的問題，本文通過以上幾點節(jié)點部位常見問題及改進措施，對經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行分析，可作為以后的施工中的參考。
參考文獻：
[1] JGJ 3—2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程．
[2] GB 50204—1992，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范．
[3] GB 50010—2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范．
[4] 陳翠榮．框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題．山西建筑，2007。33(4)：58-59．
[5] 袁旭東．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工手冊．
