謝獻召 艾志東
引言:框架結構施工過程中混凝土施工縫及梁柱節點部位是整個施工的薄弱地方,本文分析了目前常采用的一些施工縫的處理方法,并提出了框架結構節點區是震害常發生的部位,并根據梁柱節點區破壞機理及抗震設計要求,提出了預防梁柱節點區施工質量的措施。從而更好的保證施工質量,達到設計預期的目標。
在當代建筑中鋼筋混凝土結構是應用最廣泛的結構形式之一。從外觀上看,鋼筋混凝土結構是一個整體,實際上它是從下到上(逆作法除外)分層分段澆筑而成的,也就是說,鋼筋混凝土結構中施工縫是大量存在而又無法避免的。施工縫設置不合理或處理不當,會給鋼筋混凝土結構構成嚴重隱患,處理得當,不僅符合規范和設計的要求,而且給施工帶來方便。
一、確保施工縫質量的幾種方法
如何提高施工縫界面分二次澆搗的混凝土之間的粘結力和咬合力,使施工縫處混凝土力學性能和抗滲性能等同于其它部位混凝土是需要認真對待的,以下是幾種施工縫處理方法。
(1)表面清理法:在已澆好的混凝土界面上人工鑿除浮漿及松動石子,并清除干凈,待澆筑混凝土時,界面上先澆筑同配合比的水泥砂漿,使舊、新混凝土結合牢固,渾然一體。
(2)插粗骨料法:有些體積較大的混凝土分層分段澆筑時,表面浮漿多,易造成施工縫處結合差,此時應準備長尖型小毛石,均勻插入舊混凝土深2/3,外露長1/3,使施工縫處結合牢固,增加抗剪強度。
(3)插粗短鋼筋法:在澆筑舊混凝土時先均勻插入粗短鋼筋,由于粗短鋼筋的存在,使施工縫處混凝土溫度及干縮變形受到阻礙和約束,于是提高了施工縫處抗拉、抗剪強度。二次澆搗深梁及某些設備基礎時也往往用此法。
(4)設鋼絲網法:施工縫處配筋較密集、堵頭模板無法設置時,可采用鋼絲網封堵澆筑完畢的混凝土,其作用除能阻擋混凝土流動外,還可以在鋼板網處形成均勻的混凝土凸頭,會大大提高施工縫處混凝土粘結力和咬合力。
混凝土澆筑前先將鋼絲網用鐵絲綁扎或點焊在附加鋼筋上,距離柱邊緣500mm或者距離與梁高相同的梁內,該距離可視混凝土坍落度的大小適當調整。鋼絲網的孔眼在15mm左右。鋼絲網可以作為永久性混凝土模板留在構件中。
(5)使用補償收縮混凝土:近年來微膨脹劑的發展,使得“后澆帶”、“加強帶”等施工縫的處理變得容易,具體做法為:在后澆帶混凝土中摻加水泥重10%以上的微膨脹劑(具體摻量按試配確定),配制成補償收縮混凝土,基本或大部分抵消了混凝土的溫度收縮變形對施工縫的不利影響,通過后澆混凝土的微膨脹,擠實新老混凝土之間的施工縫。
(6)當梁、柱的混凝土強度等級不同的時候,如何處理施工縫與節點之間的關系,我國規范并沒有明文規定,通常的處理方法同國外規范比較相似。當柱比梁的混凝土強度等級高出不超過一個等級(5MPa)時,可以將節點核心區和梁板一同澆筑,節點混凝土強度與梁板混凝土強度相同。此時,施工縫可以留設在柱腳或者梁底。當柱比梁的混凝土強度等級高出不超過兩個等級(10MPa),且柱四周都有現澆梁時,也可以將節點核心區和梁板一同澆筑。這樣處理方便了施工,但是容易造成節點核心區強度不足,所以一般情況下要對框架的節點核心區進行抗震驗算。也有的施工單位,采用節點混凝土強度與柱混凝土強度相同的處理方法。這樣做的弊端是會引起結構構件剛度的改變,不建議采用。而當梁、柱的混凝土強度等級相差比較大的時候,混凝土交接面要設在梁上;同時,節點處的混凝土要遵循“先高后低”的澆搗原則。即先澆筑強度等級高的混凝土,再澆筑強度等級低的混凝土,嚴格控制在節點混凝土初凝之前澆搗梁板的混凝土。梁板的混凝土建議采用二次振搗法,即在混凝土初凝之前再振搗一次,以增強高、低等級強度混凝土交接面處的密實性,減少混凝土不同強度等級混凝土收縮的差異柱的施工縫可以留設在梁底或者梁板面。當在梁底柱的施工縫上繼續澆筑混凝土時,柱內混凝土要澆至板的上表面。在實際施工中,高、低強度混凝土的交接面常留設成垂直面和傾斜面。
二、梁柱節點區破壞機理及抗震設計要求
由震害調查可見,梁柱節點區的破壞,大都是由于節點區無箍筋或少箍筋,在剪壓作用下混凝土出現斜裂縫甚至擠壓破壞,造成縱向鋼筋壓屈成燈籠狀。因此,保證節點區不過早發生剪切破壞的主要措施是保證節點區混凝土的強度及密實性,在節點區配置足夠的箍筋。設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點部位混凝土等級應該和柱混凝土的等級相同或略低(相差不能超過5Mpa)。從而實現強節點強錨固。在豎向壓力及梁端柱端彎矩,剪力作用下,節點區存在較復雜的應力狀態。
進行框架柱的節點實驗可見,節點的破壞過程大致可分為二個階段:第一階段為通裂階段。當作用與核心的剪力達到60~70%時,核心區出現貫通斜裂縫,裂縫寬度約為0.1~0.2mm,鋼筋應力很小(不超過20Mpa),這個階段剪力主要由混凝土承擔。第二階段為破裂階段。隨著反復荷載逐漸加大,貫通裂縫加寬,剪力主要由混凝土承擔,箍筋陸續達到屈服,在混凝土擠碎前達到最大承載能力。設計時以第二階段作為極限狀態。
三、預防梁柱節點區施工質量的措施
(1)嚴格控制前期柱頂澆筑標高,可以使其略高于梁底面標高10mm左右,并在梁底模板支設時,及時剔除柱頂面水泥薄膜、松動石子等,并沖洗干凈。
(2)鋪設的水泥漿不能太稀,砂的級配要合適,要選用中粗砂配制。
(3)對梁模板在柱、梁交接處的拼裝應盡可能做到嚴密、穩定,并便于拆除。為防止施工中出現模板內移、外傾或下滑現象,可在已澆柱子端部包裹一層油氈、紙袋以后,再支模壓緊,或制作專用包箍或支撐以拉緊模板。
(4)拆除側模后應及時用鑿子等工具檢查柱頭施工縫,注意接頭處混凝土有無孔洞、蜂窩麻面等現象。總之,在混凝土工程施工中,要重視柱、梁交接點處混凝土澆筑質量,它不僅直接關系到整個結構的可靠性,而且會影響整個建筑物的安全和使用壽命。因此應對施工過程進行嚴格旁站監督和技術指導。只有從各方面進行全面的控制,才能杜絕此類質量事故的發生。
四、結語
本論述根據框架結構混凝土施工縫及梁柱節點部位施工薄弱區進行探討,重點從現行工程實際出發分析了目前常采用的一些施工縫的處理方法,并提出了框架結構節點區是震害常發生的部位,根據梁柱節點區破壞機理及抗震設計要求,提出了預防梁柱節點處施工質量的措施。從而更好的保證施工質量,達到足設計預期的目標。
參考文獻
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(作者單位:河北神興建筑工程有限公司)