对于钢筋混凝土框架结构的施工工艺,应该说相对成熟了,然而框架节点,梁柱交接处的部位却很少被人注意。有些工程因施工不当或没有相应措施,致使节点处处于薄弱地位或材料浪费,且这一情况并非个别现象,已成为框架结构的通病,值得引起施工单位和质检部门重视。
1、梁柱节点不同混凝土强度等级的施工处理
考虑地震作用组合的框架柱受轴压比控制,为避免柱子断面过大,影响使用功能,常取较高的混凝土强度等级,根据“强柱弱梁”的抗震设防概念,且为不使梁板出现过多的收缩裂缝,梁板的混凝土等级往往低于柱的混凝土强度等级,在《钢筋混凝土高屋建筑结构设计与施工规程》中,规定梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa,如超过时,梁柱节点区施工应作专门处理,使节点区混凝土强度与柱相同。
施工单位通常的处理方法是要求修改设计,使柱与梁板的混凝土强度等级相同,提高梁板的强度等级,但这样往往不经济,产生浪费。
可以这样处理:在板底以下30mm处留施工缝,梁与板分开浇捣。梁与柱用相同的混凝土强度等级,包括板内与柱子截面相同的区域(这部分区域与梁一起浇捣)。若梁板混凝土强度等级全部提高,势必增加造价较多,仅梁的强度等级提高(与柱强度等级相同或低5MPa),因梁的工程量一般占梁板工程量的30%以内,增加造价不多。以2006年底市场信息价计,3.88元/m2,这个价格在高层建筑的造价中(1000-1400元/m2)是很小的,即使不考虑装修,仅按主体结构造价(600-700元/m2)考虑也是建设单位所能承受的,采用这样的方法,使建设单位增加很少的投入就满足了设计要求的节点区强度及延性,避免板出现过多的收缩裂缝,也有利于施工,重要的还是符合了施工规范的要求及避免了施工中的隐患。
2、框架节点处箍筋的施工
2.1施工中不应削减框架节点部位的箍筋
柱的箍筋除了固定纵筋位置,形成钢筋骨架处,主要是防止纵筋压曲,提高柱的承载力,有抗震设防的结构,还要求节点的承载力不低于其连接构件的承载力,避免剪切先于弯曲破坏,需要在柱端和梁端加密箍筋,以提高结构的抗震能力。
(1)设计和施工规范对柱箍筋有具体的规定和要求
a.《混凝土结构设计规范》第7.3.3条一规定柱中箍筋应用封闭式,条二对柱中箍筋的最大间距作了明确规定。第8.4.10条要求在抗震设计中,将柱上下两端的箍筋加密,并对加密区长度、加密区和非加密区箍筋的间距、直径作了规定。
b.《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第5.2.15条——5.2.22条对框架柱箍筋也有类似的规定。
c.《建筑抗震设计规范》第6.6.13条指出,框架节点核心区的箍筋量不宜小于柱端加密区的实际配箍量。
d.《混凝土结构施工及验收规范》第3.3.4条给出了可供采用的箍筋弯钩形式。
(2)有些工程和框架节点,因穿筋困难影响工效不严格按图施工,在梁柱交接部位不放或少放柱箍筋,使得框架柱纵向钢筋特别是纵向较大长度内没有横向约束,这样在荷载作用下,将导致纵筋过早向外压屈而降低结构的承载力,特别是削弱结构的抗震能力。
(3)有些施工人员意识到梁的钢筋骨架整体入模后,绑扎柱箍筋的困难,便采用拼合箍筋。我认为这种形式不符合《规范》第7.3.3条一规定,若作为个别的、局部的补救措施,则无可非议,过多的采用是不适宜的。
2.2节点处柱箍筋绑扎的分层套箍法
1996年在秋林商厦施工中采用分层套箍法,较好地解决了框架节点的柱箍筋绑扎困难问题,使施工速度加快,分层套箍法的施工顺序:
(1)计算自纵梁底筋的只数,在梁模上方的垫木上铺放纵梁底筋(如纵横梁底标高相同,即放横梁底筋),注意底筋问题。
(2)逐层交替套柱箍筋和放纵梁上方钢筋,绑扎纵梁钢筋骨架,穿横梁钢筋并绑扎骨架。
(3)校正后,纵横梁钢筋骨架与柱箍筋同时入模(柱筋保护层厚度不宜偏小,以免增加入模难度)。
(4)调整箍筋间距,自上而下绑扎柱箍筋有的下部箍筋需要单手操作。
针对以上四点特别指出,如果柱的截面相对较小或梁上部钢筋较多时,绑扎有一定难度,需要技术熟练并有责任心的技术人员操作,并加强检查。
秋林商厦有的纵梁较深,对于较深的梁纵筋较密的柱子以及梁柱节点处梁上部负弯矩筋过密等情况,需要模板工配合,应有专门的技术组织措施,严格按设计图纸施工,认真做好框架节点钢筋的隐蔽检查和验收工作,确保框架结构的质量
3、框架节点处钢筋的施工
3.1不应削弱节点处的钢筋强度
由于节点处的受力比较复杂,在节点处有拉力、压力、剪力、弯矩复合作用,有抗震设防的结构,要求做到“强节点、弱构件”,因此节点处的钢筋强度应比较高,以提高结构的抗震能力。
钢筋与混凝土两种不同性质的材料能有效地共同工作,是由于混凝土硬化后,混凝土与钢筋之间产生了粘结力。它是由分子力、摩阻力和机械咬合力三部分组成,其中起决定作用的是机械咬合力。因此在施工中或将钢筋端部作成弯钩,或将钢筋焊成骨架或网,均可提高其粘结力。另外,在使用中为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋锈蚀,钢筋周围须具有15—30mm厚的混凝土保护层。
为了保证节点处的强度,节点处的钢筋除应保证其自身强度以外,还应保证在节点处无接头,满足搭接长度。
3.2节点处钢筋的代换法
在施工中经常会遇到节点的截面较小,而钢筋在节点处较密的现象,这种情况下不利于混凝土的浇筑和振捣,势必要影响节点的强度和施工进度,为此对于一些钢筋较密较特殊的节点我们可以使用“钢筋代换”的方法减少钢筋的密度。
3.2.1代换原则
钢筋被代换之后,节点的强度,变形与裂缝宽度,有关的构造要求都应符合原设计的要求。因此,需具有如下原则:
a.满足强度要求,即A1f1= A2f2
A1------设计图中钢筋的截面面积
f1-------设计图中钢筋的设计强度
A2------代换后钢筋的截面面积
f2-------代换后钢筋设计强度
由上式可以看出对于级别相同,只有直径不符合要求时,可按等截面代换,即A1=A2。
b.满足变形及裂缝宽度要求,钢筋的截面面积,钢筋的表面形状及直径大小,对节点的变形及裂缝宽度均有影响,因此钢筋的代换应保证节点的变形及裂缝宽度满足设计要求。
c.满足构造上要求,钢筋代换后均应满足各方面的构造要求。
3.2.2代换时应注意如下事项
a.代换时按上式计算选用为A2只能增大(约5%)不能减少。
b.代换后的钢筋截面配筋度如小于最小配筋率时应按最小配筋率计算。
c.对各级钢筋的搭接和锚固均有不同的规定。因此,钢筋互相代换后,应根据构造要求,将钢筋搭接和锚固长度予以缩短或伸长。
3.3节点处柱的间接配筋
在柱中,钢筋有时被用来增强结构的抗压能力,它常用的配置方法是顺压力方向配置纵向钢筋,但在航天大厦的施工中在节点处对柱的钢筋使用一种新型方法,即在垂直于压力方向配置横向的钢筋网和螺旋箍筋,以阻止混凝土在压力作用下的侧向膨胀,使混凝土处于三向受压的应力状态,从而增强混凝土的抗压强度和变形能力,值得指出的是此种方法应特别注意混凝土的收缩和徐变的影响。
最后,强调一点的是,通过对若干框架结构建筑物的震害调查表明,要保证“小震不坏、中震可修、大震不倒”这一原则,避免由于节点核心区箍筋数量不足,在剪力和压力共同作用下,节点核心区混凝土出现斜裂缝,箍筋屈服甚至被拉断,柱的钢筋被压曲等现象出现,就必须对节点处的施工加以重视
