平面表示法梁柱節點施工中存在的問題與應對措施

文/張國勇 黃河科技學院 河南鄭州 450000

平面表示法梁柱節點施工中存在的問題與應對措施

文/張國勇 黃河科技學院 河南鄭州 450000

梁柱節點平面表示法是主體結構設計施工過程中極其重要的環節。然而在實際運用過程中，這一環節并沒有引起有關部門和技術人員的高度重視，故目前尚沒有針對混凝土結構基本原理的承載的構造理論，容易造成“構件的簡單組合即為結構”的錯誤理解。且對“節點本體，節點關聯體”的概念模糊不清，導致在梁柱節點施工過程中容易出現混凝土開裂、模板變形、鋼筋軸線位移、錨固長度不足以及混凝土保護層厚度不夠等現象，成為影響建筑工程結構安全的重大隱患。本文通過對結構節點進行分析研究，提出其在設計施工過程中存在的質量問題與應對措施。

梁柱節點；節點本體；節點關聯體

1、節點構造概述

平法制圖節點構造按其功能可分為結構節點構造和鋼筋節點構造兩部分。建筑工程基礎、柱、墻、梁、板、樓梯等構件，通過節點連接，形成結構。單一獨立的各類構件若沒有節點連接，無法構成結構。因此，構件節點的連接是結構施工中非常重要的環節。相關技術人員在設計和施工過程中，首先對標準構造圖集16G101-1、2、3冊充分理解，掌握節點的構造要素和節點內鋼筋的連接形式，正確區分節點本體和節點關聯體。

節點本體是指縱向及橫向鋼筋（箍筋）應貫通節點連續設置。節點關聯體是指關聯構件端部，其縱向（水平）鋼筋錨入節點本體內的構件。如基礎為柱的支撐體系，柱為梁的支撐體系，梁為板的支撐體系，板為自身支撐體系。因此，基礎應在其支撐柱的位置保持連續，柱應在梁的支撐位置保持連續，梁應在其支撐板的位置保持連續。故鋼筋混凝土結構中基礎為本體構件節點的有：框架柱-基礎節點，剪力墻柱-基礎節點，剪力墻-基礎節點，基礎連梁-基礎節點。因此基礎作為節點本體，其縱向鋼筋和橫向鋼筋（含箍筋）均應貫通節點連續設置，基礎配筋在節點區內應連續設置。

1.1 框架柱-基礎節點

基礎作為本體構件，框架柱為其關聯構件時，其縱向鋼筋應錨入基礎（系指筏板基礎、條形基礎、獨立基礎等）內，相應箍筋不一定在基礎中設置，但為避免在澆筑混凝土時框架柱在基礎內的插筋發生位移，規范規定在基礎內應設置不少于兩道，間距≤500mm的雙支箍或復合箍筋，用于固定柱插筋，如圖1所示。

圖1 筏板內柱插筋、箍筋示意圖

1.2 剪力墻-基礎節點

基礎作為本體構件，剪力墻為關聯構件時，其豎向鋼筋應錨入基礎內，水平鋼筋不一定錨入基礎內，但為避免澆筑混凝土時剪力墻插筋發生位移，需要在基礎內設置不少于兩道的基礎鋼筋，間距≤500mm的水平筋和相應拉筋（注：非拉結筋），用于固定剪力墻的豎向鋼筋，也可將豎向鋼筋焊接（視鋼筋直徑而定）或固定在基礎鋼筋上。

1.3 標準層框架梁-框架柱節點

節點標準層框架梁-柱（含屋面框架梁-框架柱），柱作為本體構件，相應框架梁即為關聯構件。梁縱向鋼筋應錨入柱內或貫通節點。箍筋通常不需要在柱內設置，只有當采用寬扁梁（注：梁比柱寬，梁寬大于梁高）或邊框梁外側在柱以外的特殊條件下，邊框梁的箍筋才能貫通節點設置。

1.4 長跨井字梁-短跨井字梁（等截面井字梁）節點

在長跨井字梁和短跨井字梁交叉連接時，以短跨井字梁為本體構件，長跨井字梁為關聯構件，其縱向鋼筋應貫通節點設置，箍筋不需要在節點內設置。等跨或等截面井字梁交叉連接時，可任選一方為關聯構件。

［本文根據結構及地基承載力傳遞路徑（板→梁→柱→基礎等），對相關構件節點連接進行分析，應力集中在以上部位］

除此之外，其它類型的構件連接還有很多，篇幅有限不在此一一列舉，設計和施工前，技術人員須明確本體構件和關聯體構件的內在聯系，準確掌握并靈活運用相關規范，保證建筑工程設計質量和施工質量。

2、梁、柱節點施工過程中存在的問題

2.1 核心區混凝土強度等級的確定

梁柱節點位置施工是框架結構的關鍵部位，其受力來自于水平、豎向、側向等不同方向，同時承載梁端、柱端剪應力。當地震荷載連續作用時，核心區混凝土同時受到彎矩、剪應力和復合應力的作用，若長期處于疲勞狀態，核心區混凝土將會出現開裂、保護層脫落及被壓碎等質量問題，如圖2、圖3所示。同時縱向鋼筋屈壓比加大，失去力的傳遞功能，節點處受力鋼筋起拱變形、軸線位移，如圖4所示，此時已被破壞的梁柱節點將不能有效迅速地傳遞上部荷載，導致荷載在節點處的應力值瞬時增加，縱向鋼筋在節點處斷裂，如圖5所示。尤其邊柱、角柱，受到扭力、偏心力的影響，其受力狀態則更為復雜。

大量實驗（事實）表明，在地震力的作用下梁柱節點破壞尤為嚴重，糾其原因在于梁柱節點處混凝土強度不足，抗剪強度不夠和箍筋未按要求配置所致，如圖6所示。從施工方面考慮，梁柱節點處鋼筋密集，混凝土澆筑時很難充盈密實，容易出現孔洞。加上振搗困難，導致混凝土出現疏松現象，造成梁柱節點處的質量安全隱患，在設計和施工時應引起技術及工作人員的高度重視。

圖2 梁柱節點處裂縫展開

圖3 混凝土保護層脫落

圖4 縱向鋼筋屈服

圖5 縱向鋼筋斷裂

圖6 節點處箍筋未按要求配置

2.2 梁柱節點裂縫產生的原因

2.2.1 混凝土強度等級差異

設計及施工過程中節點處的混凝土強度等級比節點外的混凝土強度高1～2級。強度等級相差較大情況下，不同強度混凝土材料用量，如水泥、中粗砂、碎石、水用量、水灰比和攪拌時間等也是不一樣產生的水化熱量就越高。在框架或框剪結構中，柱的截面和體形 相對較大，水泥用量較多，節點處不能同時收縮，用的水泥摻量越大，單位時間內交界面處產生裂縫的可能性就越大，如圖7、圖8所示。

2.2.2 梁柱受約束的條件不同

梁截面尺寸小則剛度小，柱截面尺寸大則剛度大，梁在柱子的強大約束力作用下，混凝土的收縮受到限制，同時容易產生裂縫。

圖7 梁柱核心區高強混凝土澆筑范圍

圖8 核心區梁柱不同強度混凝土節點

2.2.3 施工中存在的問題

梁柱節點處采用的高強混凝土，水泥摻量大，早期強度高，凝結快，塌落度小，對泵送設備要求較高。同時，當商品混凝土運至施工現場時，存在個別施工人員違反操作規程，人為加水加料現象，這些都是導致混凝土在接縫處形成收縮偏差，是產生冷縫的最根本問題。如圖6所示。

其次，澆筑前未對模板做好清理、沖洗（無積水）準備工作，未按規定時間振搗和養護也是造成上述問題的主要因素。一般情況下混凝土每一插點的振搗時間約20～30s,最短不應少于10s。合理的振搗時間可根據下列現象判斷：

①混凝土不再顯著下沉；②不再出現氣泡；③混凝土表面平整并出現浮漿。合理的養護標準時間,不少于7d,冬季混凝土表面無結凌現象，春秋夏季混凝土表面濕潤不干燥。

2.3 梁柱節點處防止裂縫產生的措施

2.3.1 施工前根據現場砂、石含水率，確定實驗室配合比，控制施工配合比

對柱子混凝土盡量減少水泥用量，降低含砂率，增加石子含量，減少混凝土塌落度，并對外加劑和粉煤灰做適當調整，使其滿足泵送混凝土的要求。

2.3.2 混凝土的澆筑順序宜“先高后低”，即先澆高強度混凝土，后澆低強度混凝土

嚴格控制澆筑柱混凝土的初凝時間，對普通水泥而言，初凝時間不小于45min，終凝時間不大于10h。

結語：

綜上所述，有關規范雖然對建筑工程主體結構的節點設計及施工已有詳細規定，但對若干具體問題仍無明確說明，故在實施過程中對工程建設、設計、施工、監理等各參建方提出更高要求。如節點、強度、三線、裂縫、安全、保護層一直以來作為設計與施工研究、探討的重點，本文針對建筑工程主體結構設計，在一定程度上為建筑領域的同行從理論上保障工程順利進行提供了借鑒經驗。

張國勇，出生年月：1957-06-02），性別：男，籍貫：河南?鄭州，學歷：大學?本科，研究方向：結構?抗震。