高层框架节点施工的技术与管理

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【摘 要 】在高层建筑中,框架结构的节点是联系整个结构体系的枢纽,节点承受由梁端和柱端传递来的各种荷载的共同作用,在承担地震力作用时容易出现应力集中,因此,节点要保证具有足够的强度,以确保整个结构体系的安全可靠.


【关 键 词 】高层建筑;节点受力;施工管理

前言

建筑结构中,一般都要遵循 “强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点”等原则及“强锚固”“强连接”等构造要求.这些理论都是通过无数的事故分析,历年来国内外结构方面的分析,模拟试验的定量、定性分析及长期以来国内外的使用经验,通过分析、归纳、总结所得出来的.

高层框架梁柱(墙)节点处钢筋密集,梁板与柱墙混凝土强度等级不一致,如何确保节点的承载力大于构件的承载力,从构造上采取措施,防止承载力和刚度的过早退化,同时方便施工,成为目前施工技术人员经常困扰的问题.目前,针对节点施工的解决办法多种多样,论述不一,本文主要通过分析节点受力的基本手段,来解决施工中需要注重的问题.

1 节点的受力分析

钢筋混凝土框架节点的受力机理指通过合理计算的假定模式,描述了梁、板、柱传来的内力在框架节点核心区的传递和由此产生的各种破坏形式.

从节点混凝土强度方面看,混凝土强度直接影响到框架节点抗剪承载力,对于承受一定荷载的框架节点,混凝土强度越高,则梁、柱的截面尺寸越小,框架节点核心区混凝土的承剪截面也相应减小,在一定配箍率下,对其抗震性能反而不利.

从节点配筋角度看,在框架节点内配置水平封闭箍筋,一方面对框架节点核心区混凝土产生有利约束,增强传递轴向荷载的能力;另一方面承担部分水平剪力,提高框架节点的抗剪承载力.在水平反复荷载作用下,框架节点核心混凝土出现交叉斜裂缝后,剪力的传递由斜压杆作用过渡到水平箍筋承担水平分力、柱纵向钢筋承担竖向分力以及平行于斜裂缝的混凝土骨料咬合力所构成的桁架抗剪机制,设置竖向箍筋可承担框架节点剪力的竖向分量,减少混凝土的负担,从而提高框架节点的抗剪承载力,但施工不便.柱纵向钢筋通常按抗弯要求设置,沿柱截面的高度方向,按构造规定也相应的配置一定数量纵向钢筋.这些纵筋与水平箍筋联合对框架节点核心区混凝土形成双向约束.

2 节点施工的关键环节

通过上述节点的受力分析,在进行节点施工时,要注重关键环节的控制和管理,尤其是节点钢筋绑扎和混凝土浇铸上,是保证施工质量的重中之重,主要体现为以下几个方面:

2.1 节点钢筋绑扎

梁柱柱内往往竖向钢筋的非常多,而梁内上下横向钢筋也按锚固要求弯曲插入柱内.一般情况下,柱内竖筋和梁内钢筋的规格数量及锚固长度,都是在现场加工区或预制厂按图成型,现场绑扎的.该处的钢筋往往非常的密集,会引起施工人员的重视.通常情况下,不会出现差错.但由于节点区附近钢筋非常密,加之钢筋与模板的工序配合问题,应在固定模板之前将箍筋绑扎完毕,如果绑扎梁筋前固定模板,则必须加密的箍筋.由于不好绑扎,也往往不能够加密.因此,该处模板应当在箍筋加密完成后,再进行加固.浇筑柱混凝土之前将同一层内柱、梁钢筋的固定就位完成.

对现浇的高层框架结构,限于钢筋的敷设、模板的支设,以及下层混凝土强度未达龄期的强度等工序和技术的上要求,常常不能进行上部混凝土的连续浇筑施工,不留施工缝是不现实的.在同一次性的现浇结构相比,施工缝对结构的整体性带来一定的危害.这是由于第一次表面已终凝第二次浇筑时在原界面上存在冷缝,新旧界面粘结力受到削弱,不可避免地对结构整体性造成影响,降低结构的承载能力.假若施工缝留设及处理措施的不当,这种危害将成为潜在隐患.设计上根据框架节点的受力特点,考虑使用不同等级的混凝土浇筑,而决定着施工时的施工缝的留设.施工缝留设遵循的原则应是首先保证结构强度,而后考虑施工方便.

2.2施工缝的留设

出于工序上面的原因,施工缝也经常留设在节点的上部或下部,此位置承受着较大的剪力,是结构的薄弱环节.施工缝的存在影响节点混凝土强度.在节点处有不同的等级混凝土需浇筑情况下,应将施工缝留在梁顶柱的底处.如将缝留在柱顶的梁底,在浇筑水平梁板混凝土时,应需多次的浇筑节点处柱等级的混凝土,增加施工麻烦,还会造成梁内节点上部钢筋不能伸入柱内,使节点主梁钢筋锚固长度不够,故浇筑混凝土之前应将同一层内的柱、梁钢筋固定就位完成,并采取柱顶留施工缝.

2.3混凝土施工

为满足结构承载的要求,经常存在设计中对上、下柱或柱与梁板的混凝土选择不同强度等级,但是往往未对结构的节点区域的混凝土强度作出明确说明.柱的混凝土施工通常在梁底标高以下10~20mm处留设施工缝,节点区域与梁板同时施工.这时,施工人员可能贪图方便而使用同样强度等级的混凝土施工,导致降低了节点的强度.节点受力破坏的形态主要为剪切破坏,节点区域的剪力由混凝土及箍筋的共同承担,因此应该保证节点域的混凝土具有的足够强度.按施工的规范要求,当梁柱混凝土强度等级不同时,节点处应按强柱的弱梁原则,节点区域的混凝土强度等级应和柱相同采用强度较高的混凝土,而在梁柱交汇处侧面设垂直施工缝是不符合规范要求的.

另外,浇筑节点区域混凝土前未及时对施工缝按规范的要求进行处理在浇筑柱的混凝土时,由丁振捣、石子自重等的因素,柱头施工缝区域一般浮浆较多,表向混凝土层较软弱,应在安装接点模板之前及支时清除松动的石子及软弱的混凝土层.模板安装完成后,要清理杂物、泥砂、小屑等,防止浇筑混凝土时出现水平裂缝或松散夹层在浇筑混凝土前,还要先浇一层水泥浆,以保证新旧混凝土良好地结合成一体:由于节点受力状态复杂,且钢筋密集,存混凝土浇注时下料、振捣均较困难,容易出现蜂窝等情况.降低了混凝土强度,因此在混凝土施工中要严 的格控制骨料的颗粒大小,并选择合适的坍落度,精心的施工以保证工程质量.

3 节点质量保证措施

为了避免在节点处过早出现裂缝,结构安全出现隐患,必须在节点施工管理时严格控制施工,其中主要控制的目标如下存在于以下几个方面:

3.1钢筋分布均匀

钢筋在绑扎过程中,主要是密切控制竖向钢筋的垂直度和钢筋在节点的均匀分布,避免出现分布不均造成的间隙过小,影响后续混凝土工程施工.在节点受到内外温度不同形成的温度应力时,不会因为钢筋分布不均匀,钢筋与混凝土之间产生过高应力.

3.2加强钢筋配置

要求设计单位增加梁的侧面水平构造钢筋,提高梁的抗裂性.首先要采取针对性的措施必须到位,对症下药,并且精心施工,可以通过这些措施,使得梁柱节点高低强度等级混凝土交界处附近的裂缝可以得到最大限度的控制.但是,要彻底消除裂缝现象,尚有待丕断提高施工技术和不断积累施工经验,采用更为科学的解决方法.

3.3控制混凝土配合比

在满足强度等级和可泵性的条件下,对柱混凝土,减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少坍落度、减少用水量,以减少混凝土的收缩量.这避免了混凝土收缩过大,导致与钢筋之间产生内应力,混凝土产生裂缝.

3.4混凝土浇铸

节点处的混凝土实行“先高后低”的浇捣原则,即先浇高强度等级混凝土,后浇低强度等级混凝土,严格控制在先浇柱混凝土初凝前继续浇捣梁板的混凝土,各等级混凝土之间就会连接密实,不会产生内应力.

3.5做好后期养护

混凝土后期养护是整个施工过程中必不可少的一个环节,请忽视对混凝土的养护,既会降低混凝士的强度,又容易使其在硬化过程中失水得不到及时的补偿而产生裂缝,尤其在高温下施工,更应经常浇水养护.特别是梁,除了板面浇水外,还应在板下梁侧浇水.这样既可减少温度产生的裂缝,也可降低由于混凝土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝.

4 结束语

随着城市建设的发展,高层框架结构越来越多,工程施工质量越来越受到人们的重视,采用一定的施工技术分析及保障措施,加强对梁柱节点区的处理,能够有效地解决节点强度不足造成的巨大危害,既做到结构设计要求的“三强”,即“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点、强锚固”的准则,又可以便于施工组织,不但保证了工程的质量,结构的安全,而且能够保证施工的整体进度,是对工程结构整体适用性、安全性的有力保证.

参考文献:

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