高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的現(xiàn)實問題

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隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國高層建筑發(fā)展迅速，設(shè)計思想在不斷更新，建筑平面布置與豎向體形也越來越復(fù)雜，這就給高層結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提出更高的要求。采用框架結(jié)構(gòu)形式，可形成內(nèi)部大空問，能進行靈活的建筑平面布置，因此，框架結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用甚廣，特別是在高度不超過60m的高層建筑中，其優(yōu)勢更為明顯、突出。與此同時，對于高層建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的現(xiàn)實問題卻往往被忽視，給工程質(zhì)量留下隱患?，F(xiàn)結(jié)合自己多年的經(jīng)驗，對工程施工的實際情況和現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范進行討論。

　　1 現(xiàn)實問題

　　1.1 混凝土強度等級不同的問題

　　1.1.1 產(chǎn)生原因

　　為了滿足柱軸壓比的要求，同時又要滿足控制柱截面的要求，柱子采用較高強度等級的混凝土則成為一種必然。而對于以受彎為主的樓層梁板，過高的混凝土強度等級卻不必要且不適宜。首先，高強度等級混凝土對其抗彎承載力貢獻不明顯；其次，高強度等級混凝土對構(gòu)件承受非荷載應(yīng)力（混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力等）不利，正因為如此，才有“現(xiàn)澆框架的混凝土強度等級不宜高于C40”的規(guī)定。事實上，在實際工程設(shè)計中合適的樓蓋混凝土強度等級通常采用C20～C35。由此可見，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱混凝土設(shè)計強度高于梁板的設(shè)計強度必然存在，而且隨著建筑物高度的增大，兩者的設(shè)計強度差距會越大，此外，需特別說明的是，這種情況主要存在于高層建筑的下部。

　　目前，混凝土的澆筑施工幾乎都是用商品混凝土泵送工藝，而且習(xí)慣上，各施工單位通常將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分批集中澆筑（即節(jié)點區(qū)采用樓蓋混凝土強度等級澆筑）。如果要求對其中的梁柱節(jié)點進行單獨澆筑，那么將導(dǎo)致兩方面的問題，首先是供應(yīng)量及澆筑時間不易控制而導(dǎo)致質(zhì)量事故，其次是節(jié)點區(qū)與梁板之間的分隔存在難度，故施工單位不希望大面積采用此方法。

　　1.1.2 處理措施

　　JGJ 3-2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第13.5.7條規(guī)定：當(dāng)柱混凝土設(shè)計強度高于梁、樓板的設(shè)計強度時，應(yīng)對梁柱節(jié)點混凝土施工采取有效措施?？蓮囊韵聝蓚€方面著手解決：

　　1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面：對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的豎向和水平構(gòu)件的混凝土強度要進行合理取值。a.整個工程的豎向構(gòu)件混凝土強度等級種類不應(yīng)過多，且與豎向構(gòu)件截面的變化要錯層 同步；b.水平構(gòu)件的混凝土強度等級取值要符合規(guī)范要求，盡可能與豎向構(gòu)件相匹配，使實際施工簡單化，盡量減少梁柱節(jié)點單獨澆筑混凝土。2）在現(xiàn)場施工方面：當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級低5MPa時，節(jié)點區(qū)可用樓蓋混凝土強度等級澆筑，其節(jié)點核心區(qū)截面承載力一般仍能滿足要求；當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級低10MPa及10MPa以上而仍用梁混凝土澆筑節(jié)點區(qū)時，則必須對節(jié)點區(qū)采取措施。處理措施可分兩種：a.當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級分別低10MPa和15MPa時，節(jié)點區(qū)需增設(shè)豎向短筋，其數(shù)量分別為柱主筋配筋量的50％和100％；b.當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級低20MPa及20MPa以上時，再靠增設(shè)節(jié)點區(qū)短筋來提高承載力已不可行，其原因一方面是無法布筋，另一方面是短筋數(shù)量太大。因此節(jié)點區(qū)需采用與柱同等級混凝土單獨澆筑，為防止交接面形成施工冷縫，建議施工時節(jié)點區(qū)混凝土采用塔吊用漏斗澆筑，梁板混凝土則采用泵送同時澆筑。

　　1.2 混凝土保護層厚度問題

　　1.2.1 施工中存在的問題

　　GB 50204—1992混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范第3.5.8條規(guī)定：受力鋼筋保護層厚度梁柱允許偏差為±5rflrfl。但是框架結(jié)構(gòu)施工中，當(dāng)梁邊與柱邊平齊時，柱的縱筋必須包梁的縱筋，即梁的縱筋要在柱縱筋的內(nèi)側(cè)，此時，平齊的梁側(cè)往往容易開裂；另外高層框架結(jié)構(gòu)的頂層角節(jié)點處，由于鋼筋實際加工的原因，一般會出現(xiàn)角節(jié)點外側(cè)鋼筋保護層過厚的情況，此處亦往往出現(xiàn)裂縫。

　　1.2.2 防裂措施

　　GB 50010—2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第9.2.4條規(guī)定：當(dāng)梁、柱中縱向受力鋼筋的保護層厚度大于4cm時，應(yīng)對保護層采取有效的防裂構(gòu)造措施。1）梁邊與柱邊平齊時梁側(cè)的防裂措施：在粱縱筋彎折處加設(shè)附加鋼筋41o。2）框架角節(jié)點處 的防裂措施：加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，以提高角節(jié)點處的抗裂性。

　　1.3 梁柱節(jié)點箍筋施工問題

　　1.3.1 一般施工做法的弊病

　　梁柱節(jié)點施工的復(fù)雜性主要表現(xiàn)為：節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜，鋼筋分布密集，施工難度大，特別是中間柱子鋼筋縱橫交錯，箍筋綁扎不便，采用整體沉梁時節(jié)點區(qū)下部箍筋無法綁扎，致使梁柱節(jié)點部位不放或少放柱子箍筋，留下嚴(yán)重后患。

　　1.3.2 改進的措施

　　柱子節(jié)點區(qū)箍筋現(xiàn)場焊接在縱向短筋上形成整體骨架，再將整體骨架套入柱縱筋并擱置在樓板模板面上，穿梁鋼筋并綁扎。為防止附加短筋位置與柱縱筋沖突而造成套箍困難，附加縱向短筋應(yīng)偏離箍筋角部約5cm。

　　2 結(jié)語

　　對于高層建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工，有關(guān)規(guī)范雖已有詳細(xì)規(guī)定，但仍有若干問題沒有明確具體做法，通過以上幾種節(jié)點處理方法，解決梁柱節(jié)點處的施工問題，有利于提高和保證主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

　　參考文獻：

　　[1]JGJ 3—2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s]。

　　[2]GB 50204—1992，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范[S]。

　　[3]GB 50010—2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]。

　　[4]陳翠榮.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[J].山西建筑，2007。33（4）：58-59。