一種梁柱節點不同強度等級混凝土的隔離工裝

毛建康 馮曉建 袁 俊

浙江省三建建設集團有限公司 浙江 杭州 310016

近年來，我國高層住宅建筑項目發展迅速，其中不乏采用框架、框架-剪力墻或框架-核心筒等建筑結構形式的案例。框架結構作為主要的抗側力體系，其梁柱節點的施工質量直接影響整體建筑的抗震性能與結構安全[1-2]。為保證高層建筑結構抗震性能，滿足相應的抗震設防要求，往往有一系列的設計原則，如“強柱弱梁”“強節點、弱構件”等[3-4]。

因此，框架結構中，梁或板的混凝土強度等級一般低于結構柱或墻，且要求在梁柱節點核心區混凝土澆筑時，不同強度等級的混凝土不得發生混澆，這對梁柱節點的混凝土攔截工藝提出了一定挑戰。

針對該問題，有不少學者提出了針對性舉措。

俞菱慶等[5]針對節點區混凝土澆筑難題，提出采用密目鋼絲網的隔離措施，并通過施工質量控制措施，在案例項目節點加固方案中取得了理想的實施效果。

李科君等[6]針對傳統鋼絲網攔截存在的效果不佳問題，提出一種不同強度等級混凝土隔離的快插板技術，可實現操作便捷、隔離效果好的目標。

劉棟[7]提出了一種裝置簡單、可周轉應用的節點區混凝土攔截裝置。此外，也有學者提出基于氣囊的梁柱節點混凝土隔離措施[8]。

綜上可知，關于框架結構梁柱節點區不同混凝土澆筑隔離方法的技術裝置已有不少研究，但仍有進一步優化的空間[9-12]。本文基于項目實際，考慮取材便捷、經濟實惠以及使用簡單等因素，因地制宜地對傳統隔離裝置進行優化設計，達到了理想的效果。

1 工程概況

杭州市某高層住宅項目共包括10個單體以及一個大的地下室，總建筑面積約130 000 m2，結構形式為框架-剪力墻，建筑總高度約70 m。項目為打造優質的商品住宅建筑工程，擬在保證工期與安全的前提下，對建造質量提出了較高要求。

其中，框架-剪力墻結構形式中存在著大量的梁柱節點施工，梁混凝土強度等級為C30，柱混凝土強度等級為C50、C45、C40不等，節點區不同等級的混凝土不得混澆，需要嚴格落實隔離措施，保證“強柱弱梁”理念的實現。

2 項目難點分析與解決思路

2.1 難點分析

本工程各單體均為框架-剪力墻結構，梁柱尺寸、混凝土強度等級種類較多。框架梁尺寸有400 mm×750 mm、450 mm×750 mm、550 mm×1 150 mm、600 mm×1 300 mm等類型，框架柱尺寸有800 mm×1 000 mm、800 mm×1 100 mm、1 100 mm×1 100 mm、1 200 mm×1 200 mm等類型。框架柱混凝土強度等級C50、C45、C40，框架梁混凝土強度等級C30。

根據JGJ 3—2010《高層建筑混凝土結構技術規程》要求：結構柱、墻混凝土設計強度等級高于梁、板混凝土設計強度等級時，應在交界區域采取分隔措施。分隔位置應在低強度等級的構件中，且與高強度等級構件邊緣的距離不宜小于500 mm。

應先澆筑高強度等級混凝土，后澆筑低強度等級混凝土。節點要求如圖1所示。而國家建筑標準設計圖集17G101-11《G101系列圖集施工常見問題答疑圖解》也指出：柱與梁板的混凝土強度等級相差在兩級以上時，為滿足梁柱節點區抗剪與抗豎向荷載要求，節點區的柱、梁板混凝土應在交界處采取分隔措施。

圖1 梁柱節點混凝土施工大樣

據此，需對本工程柱、梁混凝土強度等級相差在兩級以上的部位采取分隔措施，涉及的單體有4個，約600根柱，共計需處理節點澆筑部位逾2 000個。

2.2 解決思路

根據以往施工經驗，梁柱核心區攔網措施通常為在梁柱不同強度等級混凝土交界部位采用鐵絲網綁扎在梁箍筋上，來對柱高強度混凝土進行攔截分隔。但通過對某單體地下室的統計及其他項目實地調研發現，梁柱核心區的混凝土分隔觀感合格率僅為62%、72%、77%，表明通過常規做法不能很好地實現梁柱混凝土的分隔，拆模后混凝土的觀感也比較差，是結構施工期間需要重點把控的質量難點。

為良好實現不同混凝土強度等級梁柱混凝土分隔，保證梁柱核心區拆模觀感合格率達到85%以上，本文擬在既有隔離工具（圖2）的基礎上進行優化創新，即借鑒采用鋼筋焊接成定型工具與鋼絲網搭配形成攔截工具的思路，對其進行適應性改造，以實現更高效的利用。

圖2 原梁柱節點混凝土隔離工具設計

3 工裝設計要點

3.1 尺寸規格分析

依據結構設計圖紙，對涉及梁柱節點混凝土分隔部位的4個單體的框架梁進行尺寸、數量統計，分析攔截工具骨架尺寸及需配置的套數。經統計，梁寬尺寸共5種，梁高尺寸共8種，若將工裝依據梁的寬度和高度進行設計，則需要配備的不同規格達40種，而按照梁寬和固定高度進行配置時，則可減少規格至32種，更便于現場實際應用。因此，工裝尺寸規格擬按照梁寬和固定高度的形式進行方案設計。

3.2 連接形式對比

原有工具中的立桿和把手均與橫桿采取焊接連接形式，且橫桿兩端也與立桿焊接固定。這種焊接式的工裝既不便于攜帶，也導致一種骨架僅可用于一種梁內，且骨架立桿易與梁筋位置沖突造成插接困難。為此，擬在取消把手設計的基礎上，在立桿端頭焊接短管，可套入橫桿內形成滑動，而橫桿的一端焊接短鋼筋堵頭，另一端則設計為開敞形式。該滑動式工裝攜帶方便，易于拆卸，可根據現場梁筋具體位置調整立桿位置，增減立桿數量，適用范圍廣、實用性強（圖3）。

圖3 立桿與橫桿的連接形式優化

3.3 骨架材質選用

對于骨架材質的選用，現場有2種方案，即鋼筋與鋁方管。經試驗比較可知，現場鋼筋廢料眾多，材料易得，連接方便，且圓形截面鋼筋易于在梁鋼筋及混凝土中插拔，而現場結構施工階段的鋁材較少，材料需單獨購買，同時鋁方管剛度較低、截面尺寸較大，在梁鋼筋及混凝土中插拔不易，故以鋼筋作為骨架材質更符合實際情況。同時，對比螺紋鋼與圓鋼，螺紋鋼雖在混凝土中插拔較為費力，但能直接進行鋼骨架加工制作，且材料易得，剛度大，可操作性相比圓鋼更強。最后，在螺紋鋼直徑確定方面，在滿足骨架鋼筋剛度的前提下，直徑φ14 mm的鋼筋骨架質量約11 kg，質量適中，滿足實際使用要求。

3.4 鋼絲網型號確定及使用

采購市場上不同規格的鋼絲網進行檢驗對比，并在施工現場進行試驗進一步對比。分析可知，絲徑0.005 mm、孔徑4 mm的鋼絲網柔軟，孔徑極易變形，輕剪即斷，現場實施時邊界封邊不嚴，極易漏漿。而絲徑0.35 mm、孔徑2.5 mm的鋼絲網較硬，孔徑不易變形，且現場實施時綁扎簡易，邊界封邊嚴密，漏漿較少，能夠更好地實現混凝土攔截效果。因此，鋼絲網型號確定為絲徑0.35 mm、孔徑2.5 mm。

鋼絲網在實際使用時有2種方法：方案1是先插入鋼骨架，再將絲網與鋼骨架綁扎〔圖4（a）〕；方案2是先將絲網與梁鋼筋綁扎好后，再插入鋼骨架〔圖4（b）〕。經試驗分析認為，鋼骨架的作用為加強鋼絲網的背襯，減輕鋼絲網受混凝土沖擊的變形，更好地解決側面、底面的漏漿問題。經實際驗證，2種方式對混凝土分隔效果無差別，但方案2操作簡便，省時高效。

圖4 鋼筋錨固形式

圖4 鋼絲網的使用方式

4 應用關鍵技術

4.1 生產方案

1）分析各框架梁特點，梁寬共5種（400～600 mm），梁高共8種（650～1 000 mm，1 150 mm、1 300 mm）。由于本設計立桿為滑動形式，故橫桿長度統一設定為600 mm。立桿設計2種形式，分別為立桿高1 000 mm（通用梁高650～1 000 mm情況）、立桿高1 300 mm（通用梁高1150、1 300 mm情況）。因此，鋼筋骨架僅需生產2種類型，制作簡便、實用性強。

2）根據梁上、下排縱筋根數（5～9根）、梁尺寸及現場實際試驗，確定立桿根數9根為宜。經適應性優化設計后，形成的工裝結構形式如圖5所示。

圖5 梁柱節點混凝土隔離工具優化形式

4.2 滑動構造制定

1）收集現場可用合適封堵材料：D N 2 5（壁厚3.2 mm）、DN32/DN40（壁厚3.5 mm）、DN50（壁厚3.8 mm）焊接鋼管。

2）套管選型：根據套管、鋼筋骨架規格進行套用滑動，DN25焊接鋼管最適宜。

3）套管寬度：經現場管材切割，套用試驗，套管寬度2 cm時為宜。

4.3 骨架與鋼絲網選用

1）到施工現場鋼筋廢料池挑選直徑14 mm的螺紋鋼筋，長度≥1 m的10根，長度≥1.3 m的10根，并在鋼筋加工區切割加工整齊。

2）選擇絲徑0.35 mm、孔徑2.5 mm鋼絲網的優質供應商，保證鋼絲網材料質量良好，容易裁剪。

3）預先對材料進行報樣檢查，對材料進行進場驗收。

4.4 應用流程

根據工具特點及現場實際，進行工具使用現場交底，形成規范、可操作性強的工具使用操作流程：量尺裁切鋼絲網→梁內綁扎鋼絲網→梁底鋼絲網加強→插入鋼筋攔截工具→澆筑梁柱節點混凝土→澆筑梁剩余混凝土→初凝后拔出攔截工具。

5 實施效果

1）通過將梁柱節點混凝土隔離工具優化形式應用于工程施工過程中，梁柱節點部位混凝土形成了比較清晰的分割效果，符合圖紙規范要求，提高了工程質量和觀感效果，經小組統計，已實施的梁柱節點拆模觀感合格率約為91%，實現了預期的質量目標。

2）本方案施工過程中，通過設計優化、合理施工，對梁柱節點攔截措施的施工效率提高有很大促進，簡化了施工步驟，提高了施工質量，得到了相關單位的認可。

6 結語

隨著我國城市化進程的推進，越來越多的高層住宅建筑將得到建設和發展，框架結構作為建筑結構關鍵的抗側力組成部分，憑借其平面布置靈活、自重輕以及利于抗震等優勢，在住宅項目設計中占據重要的應用地位。而對于框架結構而言，梁柱節點核心區的混凝土澆筑質量直接決定了框架整體的抗震性能與結構安全。

針對梁柱節點不同強度等級混凝土的隔離澆筑需求，傳統采用的快易收口網等隔離方法仍存在混凝土“混澆”的現象，無法有效保證強柱弱梁設計理念的實現，影響建筑最終的抗震效果。本文結合相關隔離裝置的研究現狀，考慮工程現場實際條件，因地制宜地對既有工裝進行優化設計，提出了一種創新的梁柱節點混凝土攔截工具。經本工程實際應用證明，此方法能有效分隔梁柱不同強度等級的混凝土，特別是有效攔截了梁兩側及底部的混凝土，實現了預期的目標，有力地保證了建筑結構的抗震性能與結構安全。