框架結構中梁、柱節點施工的方法研究

潘華貴

(內江職業技術學院建筑工程系,四川 內江 641100)

1 引言

在建筑工程施工中,框架結構的節點是聯系整個結構體系的樞紐,既是承受梁、柱、板等各種荷載的受力點,也是模板、鋼筋、混凝土工程等多種交匯施工的重要部位。節點承受由梁端和柱端傳遞來的軸力、彎矩和剪力,受它們共同作用且受力狀態復雜,因此節點要求具有足夠的強度,以抵抗相鄰構件承受的各種荷載,保證整個結構體系堅固且安全可靠。然而在實際工程中,節點細部構造設計不細致、施工不精心的現象普遍存在,容易給工程質量留下隱患,在節點處容易產生質量問題。

根據筆者的調查,無論是曾榮獲“魯班獎”,還是“長城杯”,或者是各類省級優良工程,從施工現場實際情況看,框架結構梁、柱節點部位都不同程度的存在蜂窩、麻面、露筋等外觀質量缺陷,或者混凝土強度等級不準、鋼筋保護層厚度不足等內部質量問題。當然,對于不少沒有獲得優良的工程而言,廣泛存在的就不僅僅是外觀質量缺陷了,同時還有其它質量問題.尤其是一些私人承包隊伍的工程,其梁、柱節點質量更加令人擔憂,如梁、柱節點區內箍筋少放或不放、混凝土振搗不密實、混凝土強度偏低等等。

2 梁、柱節點箍筋施工存在的問題

箍筋對梁、柱節點核心區混凝土具有約束作用,對提高節點的抗剪強度起著重要作用,箍筋間距越小,對混凝土的約束作用就越大,節點受剪承載力也越高,梁、柱節點區鋼筋密集,構造復雜,特別是處于結構中間部位的柱子,梁、柱鋼筋縱橫交錯,梁的縱向受力鋼筋要放在柱縱向鋼筋內部,呈井字形交叉,就給柱子的箍筋綁扎帶來了困難。在框架結構實際施工中,施工單位普遍采取先安裝梁、板模板,再綁扎安裝梁鋼筋,待梁鋼筋安裝結束,然后整體沉梁,這樣節點區箍筋就無法綁扎,致使梁、柱節點區出現不放、少放或者即使放箍筋也是雜亂地擠在一起的現象,這就會給節點區的施工質量留下隱患。介于此,有些施工單位的施工人員就采取用兩個開口箍筋對向拼合的方法,然而這種做法顯然是不符合規范規定的。根據規范的規定,為保證箍筋對混凝土核心區起到約束作用,箍筋要封閉,末端要有彎鉤[2]。還有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋綁扎好,然后和梁一起下落,由于箍筋與柱縱筋摩擦且下落不平衡,使得箍筋不能下落出現施工人員強力往下打的現象,不但把箍筋打得變形,而且也不能使得箍筋到位,間距更不能滿足規范要求。以上兩種方法都不能解決節點核心區箍筋施工的問題。

筆者在內江世紀濱江二期17#樓實際施工中采用了以下兩種施工方法:其一是在梁的斷面高度小于500mm的情況下,仍然采用先安裝梁板模板,再綁扎安裝梁鋼筋,待梁鋼筋安裝結束,然后整體沉梁的方法,但做了一些改進,即首先在鋼筋下料加工的時候,就加工若干根與箍筋同規格級別的短鋼筋,其長度根據節點區箍筋間距確定,箍筋開口處先焊接好,然后把柱箍筋按照設計間距用短鋼筋焊接連接成上下開口四周封閉的整體骨架。其次在安裝梁鋼筋之前,把整體骨架先套入柱縱筋并用墊木擱置在樓板模板面上,然后穿入梁縱向鋼筋并綁扎,待梁鋼筋綁扎完畢沉梁時,節點區骨架就與梁整體下落,且不會出現變形、開口的問題。此方法可保證節點區箍筋的間距與數量,實施效果很好,使節點區箍筋能夠滿足規范要求。其二是在梁的斷面高度較大的情況下,采用上述方法也不能完全解決箍筋到位問題,于是調整施工程序為:綁柱鋼筋→套節點核心區箍筋→支梁底模板→梁下部鋼筋彎入柱縱筋內,綁扎梁鋼筋→綁扎節點核心區箍筋→支柱模板、梁側模板→支現澆板模板→綁扎樓板鋼筋→澆注混凝土。這樣就可解決柱箍筋位置、間距和數量滿足設計要求。但和第一種方法比較要稍稍耽誤模板工支設模板的工期。所以,根據現場實際情況,兩種方法可同時使用,對梁斷面高度較小的采用第一種方法,模板工和鋼筋工交叉作業,先完成部分梁、樓面模板的施工,以利于鋼筋等材料的堆放和施工操作人員的工作,保證安全,對梁斷面較大的采用第2種方法,待鋼筋工完成梁、柱鋼筋及其節點箍筋綁扎后,模板工也完成了其余地方的模板支模,而開始進行此處模板的支設,既很好解決箍筋就位、數量問題,又解決了支梁、樓面模板的工期問題。實踐證明:只有提高對節點重要性的認識,嚴格管理,采取合理的施工措施,木工和鋼筋工緊密配合,才可能保證節點區箍筋符合設計及規范要求。

3 不同混凝土強度等級的施工方法

在鋼筋混凝土框架結構設計時,根據設計原則,為保證“強柱弱梁”強節點的要求,柱的混凝土強度等級通常會比梁、板混凝土強度高,而且隨著建筑物高度的增加,兩者的差距會更大.根據規定,梁、柱混凝土強度等級相差不宜大于5MPa,如果超過時,梁、柱節點區的施工應作專門技術處理,使節點區混凝土強度等級與柱的混凝土強度等級保持相同,當柱混凝土設計強度等級高于梁、板的設計強度時,應該對梁柱節點核心區混凝土強度等級采取有效措施,保證節點混凝土的強度[3～7]。

3.1 不同等級混凝土施工縫的留設

鋼筋混凝土框架結構,水平施工縫通常留于柱腳,柱頂若要留水平施工縫則應留于梁底.若同層的豎向構件和水平構件的混凝土同時澆搗,則柱頂不留施工縫。

3.2 梁、柱不同強度等級混凝土分別澆搗的方法

根據高層建筑多數使用商品混凝土泵送澆搗的情況,柱節點核心區的混凝土澆搗方法為:不管柱頂留或不留施工縫,均應先用塔吊吊斗或混凝土泵輸送柱同等級的混凝土就位,分層振搗,在樓面梁、板處留出45°斜面,在混凝土初凝前,隨即泵送澆筑樓面梁、板的混凝土。采用這種方法澆搗樓層柱、墻、梁、板混凝土時,應重點控制高低強度等級混凝土的鄰接面不能形成冷縫,同時對梁、柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗,杜絕漏振,對于鋼筋確實過分密集的情況,應把振動棒改為片式,以免碰撞鋼筋,同時可避免鋼筋比較集中處插拔振動棒困難而發生的漏振、過振及離析現象[8]。

3.3 梁柱節點隨同樓面統一澆搗

梁、柱節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,所以當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,可考慮梁、柱節點處的混凝土隨同梁、板一起澆搗。在柱的混凝土達到強度后,再澆筑樓面梁、板混凝土,施工時一般可分2個班組進行施工,一個班組隨輸送泵澆筑梁、板,一個班組用塔吊澆筑柱(梁、柱節點區),要在梁、板混凝土接近柱邊前,先澆筑柱混凝土。這種施工方法應注意梁、柱節點處的混凝土強度分區要明確,可先用鋼絲網分隔出梁與柱的混凝土分區,先澆筑柱的混凝土然后澆筑梁的混凝土,這樣可防止梁、柱節點處的混凝土強度使用梁、板的混凝土強度,從而引起柱在豎向荷載作用下的承載力不足,以及地震作用下節點核心區的抗剪力不足。只要采取合理的針對性措施,并精心組織施工,梁、柱節點高低強度等級混凝土交界處的裂縫完全可以避免。

4 控制和消除梁、柱節點處質量通病的具體措施

鋼筋混凝土結構工程施工中容易發生質量通病,根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002),對梁、柱節點處的鋼筋、混凝土施工常見的質量缺陷和其原因分析及其防治措施歸納如表1所示,只要我們嚴格管理,采取合理的施工措施,確保施工質量,就能夠達到設計及規范的要求,決不會留下任何質量隱患(表1)。

表1 梁、柱節點施工常見質量缺陷、原因與對策

5 結語

我國現行各種施工方法不能完全保證框架結構梁、柱節點的施工質量,尤其不能有效保證梁、柱節點施工的“內堅外美”。只有提高對節點重要性的認識,嚴格管理,采取合理的施工措施,木工和鋼筋工緊密配合,才可能保證節點區鋼筋符合設計及規范要求。只有采取合理的施工措施,注意梁、柱節點箍筋施工、混凝土強度等級等方面的問題,消除質量通病,才能保證框架結構的整體性和安全性。

[1]中國建筑標準設計研究院.03G101-1混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖[S].北京:中國計劃出版社,2006.

[2]嚴建峰.高層建筑梁柱節點施工中的問題與對策[J].建筑技術,2004,35(11):811～812.

[3]中國建筑科學研究院.GB 50010-2002.混凝土結構設計規范[S].北京:中國標準出版社,2002.

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[5]鐘漢華.建筑工程施工工藝[M].重慶:重慶大學出版社,2006.

[6]廖代廣,孟新田.土木工程施工技術[M].武漢:武漢理工大學出版社,2006.

[7]建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.

[8]陳 龍,高淑菊.泵送商品混凝土[J].筑路機械與施工機械化,2002,19(2):61～62.