高層框架梁柱節點施工問題探討

　　一種結構抗震性能的好壞主要依賴于自身的強度和延性，框架結構實現其優越性能的基本保證是實現設計準則“強柱弱梁，強剪弱彎，強節弱桿強錨固”。這一準則強調了構件的強度及構件強度的大小排序問題，節點的強度要高于柱，柱的強度要高于梁，目的是在于強調強度的同時保證結構的延性。在框架結構中節點是剪切脆性破壞很突出的部位，所以一定要保證節點的強度和延性。
　　
　　一、施工中存在的問題
　　
　　以某高層鋼筋混凝土框架剪力墻結構的商業寫字樓工程為例，其地下2層、地上12層、局部18層，建筑檐口高度為62.6ｍ。地下部分柱截面為1000mm×1000mm，混凝土強度等級為C50，首層至3層柱截面為850mm×850mm，9層以下柱混凝土強度均為C50，梁板強度等級C30，梁截面450mm×450mm，采用泵送商品混凝土。此工程主要可能會存在兩個方面的問題：
　　1、鋼筋施工。（1）加密箍筋不設或設置不到位。在混凝土強度和梁縱筋固定之后，節點抗剪強度就取于節點箍筋的配置情況，所以梁柱節點的箍筋設置很重要，箍筋約束下的核心混凝土的軸心抗壓強度比素混凝土提高13%～43%。按照常規施工程序，梁柱節點要與本層的梁板一起澆筑，節點箍筋與本層梁板鋼筋一同安裝。另外，加密箍筋又常常是井字復合筋，所以鋼筋非常難定位和綁扎，在現實中操作人員只是保證了梁筋的位置，而加密箍筋往往被丟掉或間距不能保證，當然也可能有箍筋綁扎松扣、缺扣、貼不到主筋、彎鉤角度不夠等問題。根據現場檢查發現，由于梁筋的直徑多為25mm和28mm，且多數是雙層筋，縱橫梁的標高又是一樣，這樣即使不要求保證縱向鋼筋間的30mm凈距，梁上部縱橫向的4排鋼筋緊貼著排時就已超過了100mm，超出了箍筋的加密間距。（2）縱向受力鋼筋排距不勻。《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204－2002中嚴格要求，梁上部縱向鋼筋的凈距不應小于30mm和1.5ｄ（ｄ為鋼筋最大直徑），下部縱向鋼筋的凈距不應小于25mm和1ｄ。而實際施工中，節點內梁的上下縱向鋼筋排距卻達不到規范要求的凈距，特別是邊節點錨固下彎豎向鋼筋甚至有“把子筋”現象，這樣會造成澆筑后這種鋼筋不能被混凝土充分包裹，影響其握裹粘結力，降低結構的整體抗震性能。（3）梁主筋的錨固。梁主筋的錨固問題出現在邊節點。按照現行規范要求，中間層邊節點內的上部鋼筋錨固長度應符合LaE＝1.15La，并應伸過節點中心線不小于5ｄ；當縱向鋼筋在邊節點內向下彎折，且彎折后水平投影長度不小于0.4LaE，垂直投影長度取15ｄ。由于高層結構荷載較大，梁內配筋較多，這樣縱筋錨固下彎長度會超過節點范圍高度較多。按照常規施工方法是先澆筑柱混凝土到梁底標高下2～3cm，然后再綁扎梁鋼筋，此時可能會出現錨固下彎筋不能就位的現象。為方便施工，時常有截短錨固長度的情況發生，或施工人員直接下料取短達不到LaE。另外，對于梁筋直徑不大的鋼筋錨固，錨固長度總長要求小，在節點內折彎后的垂直段長度不能達到規范要求的15ｄ（此時已滿足LaE），這樣在地震力的作用下垂直段會剔破保護層使節點提早破壞。
　　2、混凝土施工。高層框架結構由于受柱的軸壓比和截面的限制，下部幾層柱一般要采用高強混凝土，而梁板按照《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3－2002規定不能超過C40。這是由于梁板主要受彎，不需要太高的混凝土強度，同時也是為了避免采用高強混凝土帶來的梁板收縮裂紋。所以，設計時普遍采用柱混凝土強度等級高于梁、板2～4個等級的辦法。實際工程中樓板的合適混凝土強度為C25～C35，而計算的柱混凝土強度常達到C50或C60，本文提到的工程中，中柱為C50，梁板為C30，與規定相差4個等級。
　　目前混凝土澆筑施工幾乎都采用商品混凝土泵送工藝，而且習慣于將豎向構件與水平構件分兩批集中澆筑，梁柱節點被作為水平構件但又作為柱的組成部分，要用柱高強度混凝土澆筑，這就產生了同一澆筑層梁板與節點混凝土強度等級不一致的問題。如果按照規定要求梁柱節點處不采用梁板混凝土，而要單獨澆筑，則可能會產生一系列問題。一是節點混凝土的供應量和澆筑時間不易控制，會導致質量事故。二是先澆筑的節點混凝土不能及時進行振搗。
　　
　　二、解決措施
　　
　　針對上述問題，提出幾點解決措施：
　　1、節點加密箍筋設置。（1）方法1：將封閉箍筋改為2個對口箍，在梁筋綁扎后按照規定的間距插入并焊接封閉。（2）方法2：①節點分成若干組，每組指定1名專業技術人員負責指導鋼筋安裝；②提前認真核對通過每個節點的鋼筋量，畫出節點的鋼筋安裝順序圖并做好技術交底；③按照提前考慮好的順序將縱橫梁的底筋、節點箍筋、梁腰筋、梁上部各層筋在節點處就位（此時要注意位于梁的2層負彎矩筋間的節點箍筋也要就位），不要綁扎，局部可臨時固定；④按照準確位置綁扎縱橫梁筋；⑤調整就位節點部位的箍筋并綁扎
　　2、鋼筋錨固。（1）方法1：①為避免彎鉤較多、節點內鋼筋太密，對梁底鋼筋錨固可在鋼筋端部綁條單面焊接3個同直徑的10ｄ長的鋼筋頭，以擴大端部，增加錨固力；②上部第2層鋼筋仍采用彎鉤的形式；③最上面的鋼筋伸到節點外邊處并全部焊接到1塊12～16㎜厚的鋼板上。這種方法是參照國外的成熟方法EG固定板法設計的，它即可以避免彎鉤處的“把子筋”，又能保證鋼筋間距，方便節點鋼筋安裝，不足之處是鋼筋就位后需進行焊接作業。（2）方法2：①提前認真核對進入節點的梁鋼筋，按照規范要求計算鋼筋需要彎折的量；②考慮滿足鋼筋凈距的要求，按照彎鉤逐漸后退的方法，畫出梁筋在節點的排列安裝圖，對不同長度的鋼筋進行編號；③設計人員專門負責此類節點的鋼筋下料和安裝檢查；④按照排到圖中的鋼筋下料長度，對同層鋼筋進行不同長度的下料；⑤按照編號將鋼筋對號安裝到指定位置。
　　3、對于節點為同強度等級的混凝土澆筑。（1）節點與梁板混凝土強度相差1級（5MPa）節點可與梁板混凝土一起澆筑。（2）節點與梁板混凝土強度相差大于2級（10MPa）而小于5級（25MPa）。
　　梁柱節點可隨梁板一同澆筑。但此時可能會引起節點豎向承載力不足，以及地震作用時的抗剪能力不足，故采用上述方法時要區別情況采取一定的補足措施，并要征得設計人員的同意。①當節點混凝土強度相差2級（10MP）時，考慮節點箍筋、縱筋的約束作用，混凝土的強度可比設計值提高20%～50%，混凝土1年齡期的強度是其28ｄ強度的1.2～1.35倍；再考慮周邊梁的約束，核心區混凝土的抗剪強度可提高50%～100%，故可直接用梁板混凝土澆筑而不用采取處理措施。②當相差3級（15MPａ）及以上時，可根據節點所處的部位及與梁板混凝土強度相差別的多少增設不同數量的短鋼筋來補足混凝土強度（中柱節點比角柱節點的短鋼筋用量可減少50%），此時要驗算縱向鋼筋的總配筋率是否超過3%，如超過要將箍筋焊接封閉；在節點內增設型鋼，增加節點范圍內的復合箍筋，節點水平加腋。④節點處增設X形鋼筋，并確保其錨固長度。
　　4、邊節點混凝土強度相差4級（20MPa）及以上，中間節點混凝土強度相差5級（25MPa）及以上，用柱混凝土澆筑。這種情況只能按照一般的方法，在節點區外梁混凝土上用金屬網分隔，嚴密組織，精心施工，確保節點混凝土質量。但要遵照措施：①攪拌站提供商品混凝土，并負責混凝土配合比的確定；②制定嚴格的施工方案，根據澆筑進度，確定不同強度混凝土進場順序和方量；③混凝土運輸車要編號，建立實時通訊聯系，在每車混凝土出場時要向現場專門負責的人員講明車號、混凝土強度等級、發車時間等內容；④梁板混凝土采用泵送，節點混凝土由塔吊用料斗調運；⑤現場負責人要指揮混凝土車的的供混凝土次序、時間，強度不同的混凝土運到作業層時要及時通知；⑥作業層由專人負責指揮澆筑，要確保節點混凝土先行澆筑，高強度混凝土澆筑時要留有余量，高出板面一部分，以備振搗時密實下沉；⑦梁板混凝土在切點混凝土澆筑后及時進行澆筑；⑧節點周邊梁板混凝土澆筑后，再振搗節點處，這樣可避免節點混凝土的流竄。
　　（作者單位：黑龍江省雙鴨山市北冠監理有限責任公司）