淺議柱梁板同時澆筑

楊祖龍

柱梁板同時施工,通過樓層放線定位后,進(jìn)行框架柱鋼筋的綁扎,接著進(jìn)行框架梁、板支撐體系及模板的支設(shè),然后進(jìn)行梁鋼筋的綁扎和安裝,同時進(jìn)行板鋼筋的綁扎和框架柱模板的安裝,最后將柱梁板混凝土一次性澆筑。這種施工工藝在實際施工操作中具有很多優(yōu)點,可以加快工程進(jìn)度,利于施工企業(yè)的組織施工,降低施工成本,并且梁柱節(jié)點處觀感質(zhì)量較好。在實踐中,梁板柱同時澆筑使梁板柱交接處混凝土觀感質(zhì)量都比較好。因此,有人提出:“當(dāng)柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級時(10 MPa),可考慮梁柱節(jié)點處的混凝土隨同梁板一起澆搗”[1]。“柱和梁板混凝土強度等級宜分別按C40和C25或C45和C30設(shè)計,即強度相差不大于3級,無論是中柱、邊柱和角柱節(jié)點核心區(qū)均可采用梁板混凝土一起澆筑”[2]。

但是隨著建筑物高度增加,而框架結(jié)構(gòu)及高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的柱混凝土設(shè)計強度高于梁板設(shè)計強度的情況十分常見,且兩者的設(shè)計強度差距越來越大,為滿足柱的軸壓比,要求控制柱的截面不過大,柱須采用較高等級的混凝土。然而對以受彎為主的梁板而言,過高的混凝土強度等級是不需要和不適宜的,一方面對梁板的抗彎承載力的貢獻(xiàn)不明顯,另一方面對構(gòu)件承受混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力等也不利。采用框架結(jié)構(gòu)體系的單層、多層甚至高層的建筑工程為滿足抗震需要,框架結(jié)構(gòu)常采用“強柱弱梁”“強剪弱彎”“強節(jié)點,強錨固”的設(shè)計原則,一般柱混凝土強度高于梁混凝土強度2個～3個等級。據(jù)規(guī)范要求,框架柱水平施工縫下部留置在基礎(chǔ)或樓板的頂面,上部留置在框架梁底面,為了保證梁、柱節(jié)點混凝土的施工質(zhì)量,應(yīng)采取技術(shù)措施。但不同強度等級混凝土給施工帶來了不便,03ZG003中要求“當(dāng)柱混凝土強度等級較梁的強度等級相差不高于5 MPa時,節(jié)點核心區(qū)可不作處理”,即可采用同時澆筑。

由此可見,同時澆筑法與傳統(tǒng)澆筑法即先澆灌柱混凝土,待柱模拆除后再支撐柱頭及梁板模,綁扎梁板鋼筋,然后再澆筑梁板混凝土,相比具有以下不足之處:

1)在實際操作中柱與梁板同時澆筑控制難度系數(shù)較大。規(guī)范規(guī)定在澆筑與柱連成整體的梁或板時,應(yīng)在柱澆筑完畢后停歇1 h～1.5 h,使其獲得初步沉實,排除泌水,而后再繼續(xù)澆筑梁或板。即使柱混凝土強度等級較梁的強度等級在允許同時澆筑的范圍內(nèi),但在實際操作中落實起來有較大難度。隨著商品混凝土推廣,停歇時間難以控制。其次,如果先將所有的柱混凝土按一定的順序澆筑完,再澆筑梁板混凝土,勢必會將已安放好的板筋踩踏變形,在澆筑中不可能沒有混凝土濺灑在梁、板模板上,梁板混凝土因流動太快而造成低等級混凝土流入梁柱節(jié)點區(qū),這些都將給混凝土的成型和質(zhì)量帶來影響。要做好梁柱兩個不同等級混凝土在同一澆筑面的接槎,在組織流水段澆筑時,要根據(jù)澆筑面的寬度和澆筑速度,分別算出梁板混凝土和梁柱節(jié)點區(qū)混凝土的體積,妥善安排兩種等級混凝土的用量并計算各自的澆筑時間,以確保兩種混凝土接槎在2 h內(nèi)完成。另外,還要確保低等級混凝土不能流入高等級混凝土中。一般可分兩個班組進(jìn)行施工,一個班組隨輸送泵澆筑梁板,一個班組用塔吊澆筑柱(梁柱節(jié)點區(qū))混凝土。

2)柱子的質(zhì)量缺陷難以處理。在混凝土澆筑時,難免會出現(xiàn)孔洞、軸線位移、截面尺寸偏差過大、露筋等嚴(yán)重缺陷。規(guī)范規(guī)定“現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的外觀不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷。對已經(jīng)出現(xiàn)的嚴(yán)重缺陷,應(yīng)由施工單位提出技術(shù)處理方案,并由監(jiān)理(建設(shè))單位認(rèn)可后進(jìn)行處理”。若是單獨澆筑的柱出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷超過規(guī)范許可范圍,就應(yīng)進(jìn)行返工重做。當(dāng)采用整體澆筑方法時,對于柱子的質(zhì)量缺陷沒有較好的處理方法,而只能采用“修補處理”或“不處理”。因此,同時澆筑不利于保證柱子質(zhì)量。

3)同時澆筑影響柱混凝土的碳化度。碳化度取決于周圍介質(zhì)的相對濕度。過高的濕度(如100%)會使混凝土孔隙充滿水,二氧化碳就不易擴(kuò)散到水泥石中;過低的濕度(如25%),則孔隙中沒有足夠的水使二氧化碳生成碳酸,碳化作用不易進(jìn)行;當(dāng)周圍介質(zhì)的相對濕度為50%～70%時,混凝土碳化速度最快。由于梁板柱一次支模,造成柱的養(yǎng)護(hù)困難,碳化度較深。混凝土碳化本身對混凝土并無破壞作用,其主要危害是由于混凝土堿性使鋼筋表面在高堿性環(huán)境下形成的對鋼筋起保護(hù)作用的致密氧化膜(鈍化膜)遭到破壞,使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用,使混凝土中的鋼筋銹蝕,同時,混凝土的碳化還會加劇混凝土的收縮,碳化后的混凝土質(zhì)地疏松,強度降低,這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)破壞。

4)節(jié)點區(qū)混凝土的強度及密實性難以保證。框架節(jié)點聯(lián)系著框架梁及上下層柱,是框架傳力的樞紐。由震害調(diào)查可見,梁柱節(jié)點區(qū)的破壞大都是由于節(jié)點區(qū)無箍筋或少箍筋,在剪壓作用下混凝土出現(xiàn)斜裂縫甚至擠壓破壞,造成縱向鋼筋壓屈成燈籠狀。因此,保證節(jié)點區(qū)不過早發(fā)生剪切破壞的主要措施是保證節(jié)點區(qū)混凝土的強度及密實性,在節(jié)點區(qū)應(yīng)該配置足夠的箍筋,而梁柱板同時澆筑則使二者施工比較困難。設(shè)計梁柱常常采用不同等級的混凝土,施工時必須注意梁柱節(jié)點部位混凝土等級應(yīng)該和柱混凝土的等級相同或略低(相差不能超過5 MPa),從而實現(xiàn)強節(jié)點強錨固。隨著房屋抗震性能提高,梁柱節(jié)點區(qū)域的柱筋、箍筋、梁的鋼筋交織在一起,若采用一次性支模,節(jié)點區(qū)的箍筋很難就位。若梁柱節(jié)點處的混凝土強度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,節(jié)點破壞,將可能導(dǎo)致框架的破壞,甚至倒塌[3]。

5)同時澆筑易引發(fā)坍塌事故。在建建筑物坍塌事故時有發(fā)生,且呈上升趨勢,傷亡人數(shù)和財產(chǎn)損失之大,讓人觸目驚心。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,且容易形成鄰接面的冷縫,故當(dāng)柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級時(10 N/mm2),可考慮梁柱節(jié)點處的混凝土隨同梁板一起澆搗[1]。但應(yīng)當(dāng)指出:此時,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,所以一般不宜采用。模板支撐失穩(wěn)是坍塌事故最常見的原因之一。在《天津市建設(shè)管理委員會文件》[4]中寫到“采用梁板柱同時澆筑混凝土的施工方法,違反了關(guān)于模板支撐體系計算原理和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求,發(fā)生了模板支撐體系坍塌事故”。可以看出,梁板柱同時澆筑不符合模板支撐體系計算原理,會降低模板支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,導(dǎo)致模板支撐體系坍塌,從而引起坍塌事故。

通過以上分析,為了保證建設(shè)工程質(zhì)量,減少質(zhì)量安全事故的發(fā)生,不同強度等級混凝土梁柱隨同梁板混凝土同時澆筑的方法不宜采用。施工中應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行技術(shù)交底,嚴(yán)格混凝土澆筑工藝流程,在專項施工方案中必須標(biāo)注混凝土澆筑方向、順序和流程,政府主管部門和監(jiān)理單位應(yīng)加強監(jiān)督管理,全面提高建設(shè)工程質(zhì)量。

[1] 孫 彬.淺談不同強度等級混凝土梁柱節(jié)點的施工方法[J].混凝土,2003(6):62.

[2] 陳 剛.高層框剪結(jié)構(gòu)梁板柱節(jié)點混凝土強度分析研究[J].建筑設(shè)計管理,2009(1):47.

[3] 趙鴻鐵.鋼筋混凝土梁柱節(jié)點的抗裂性[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,1990(12):38.

[4] 建質(zhì)安[2008]679號,關(guān)于全面禁止房屋建筑工程采用梁板柱同時澆筑混凝土施工方法的通知[Z].