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文檔簡介
精品文檔-下載后可編輯鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)若干施工問題及裂縫成因分析與控制【摘要】框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的樞紐,是框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的重要部位。節(jié)點(diǎn)承受著來自梁端及柱端傳遞的剪力、軸力和彎矩,實(shí)際受力情況復(fù)雜。節(jié)點(diǎn)破壞主要是鋼筋錨固破壞和剪切破壞,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的倒塌??蚣芙Y(jié)構(gòu)的震害大多發(fā)生在梁柱節(jié)點(diǎn),因此我國規(guī)范強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固”的設(shè)計(jì)原則,嚴(yán)格規(guī)定節(jié)點(diǎn)箍筋和混凝土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求,要求節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,抵抗來自相鄰梁柱各種荷載不利組合作用,保證整個(gè)框架結(jié)構(gòu)體系安全性和可靠性。但是在工程實(shí)踐中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師對(duì)節(jié)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)不深入、施工技術(shù)人員對(duì)施工質(zhì)量重視不足,專業(yè)監(jiān)理工程師對(duì)施工質(zhì)量控制不到位,極易給工程質(zhì)量留下各種質(zhì)量隱患,本文就框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)若干施工問題及裂縫成因進(jìn)行剖析。
【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋錨固箍筋加密混凝土裂縫措施
1、節(jié)點(diǎn)鋼筋錨固
梁柱節(jié)點(diǎn)的錨固按位置分有中間層端節(jié)點(diǎn)、中節(jié)點(diǎn)和頂層端節(jié)點(diǎn)、中節(jié)點(diǎn),框架梁柱節(jié)點(diǎn)的靜力設(shè)計(jì)主要是構(gòu)造設(shè)計(jì),節(jié)點(diǎn)區(qū)有縱梁、橫梁、柱的縱向鋼筋三向交叉,且鋼筋密集,給工程施工帶來較大難度,但是工程實(shí)踐必須按照相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件要求組織施工。
在邊柱節(jié)點(diǎn)上,為了保證鋼筋的錨固長度,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在結(jié)構(gòu)施工圖紙文字說明中僅注明最小錨固長度,很少注解最小水平錨固長度及垂直錨固長度的規(guī)定。如蘇州大學(xué)文正學(xué)院某教學(xué)樓項(xiàng)目,某邊柱節(jié)點(diǎn)在施工圖設(shè)計(jì)說明中規(guī)定最小錨固長度la=35d,柱截面b*h=500mmx5O0mm,d=25mm,則最小錨固長度值la=35*25=875mm,其水平段錨固長度為:500mm-25mm=475mm>O.45la,如果不考慮垂直錨固段長度,鋼筋則延伸至柱外。
而有些柱截面偏小也會(huì)出現(xiàn)滿足不了錨固長度水平段>O.45la最小水平錨固長度的要求。如蘇州大學(xué)文正學(xué)院某學(xué)生宿舍樓項(xiàng)目,在施工圖設(shè)計(jì)說明中規(guī)定最小錨固長度la=35d,某框架柱截面為300mmx5O0mm,d=25mm,則最小錨固長度值la=35*25=875mm,其水平段錨固長度為:300mm-25mm=275mm
節(jié)點(diǎn)多條梁交匯,梁縱向鋼筋插入節(jié)點(diǎn)區(qū)出現(xiàn)多層梁縱向鋼筋疊加,如蘇州大學(xué)本部某實(shí)驗(yàn)樓在某框架梁柱節(jié)點(diǎn)有三條較大跨度框架梁,梁底排縱筋直徑均為32mm,梁底保護(hù)層為25mm,由于三條梁底標(biāo)高相同,因此就出現(xiàn)另外兩條梁保護(hù)層分別為57mm和89mm,較厚的素混凝土層易產(chǎn)生微裂,梁截面有效高度h0減小從而降低構(gòu)件的承載力。
因此施工單位在梁柱各種梁鋼筋制作時(shí),應(yīng)滿足規(guī)范對(duì)最小錨固長度、最小水平錨固長度及垂直錨固長度的規(guī)定,在梁鋼筋翻樣、制作時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼筋錨固問題,及時(shí)提出并會(huì)同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師解決。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該細(xì)化節(jié)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造詳圖設(shè)汁和節(jié)點(diǎn)處鋼筋位置關(guān)系,充分認(rèn)識(shí)節(jié)點(diǎn)鋼筋位置關(guān)系對(duì)受力的影響,并兼顧施工方便。同時(shí)施工管理人員和監(jiān)理員都應(yīng)該加強(qiáng)鋼筋錨固質(zhì)量意識(shí),避免留下工程質(zhì)量隱患。
2、節(jié)點(diǎn)箍筋加密
框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋對(duì)混凝土具有約束作用,增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)抗剪強(qiáng)度。箍筋間距愈小,約束作用愈大,節(jié)點(diǎn)受剪承載力也愈高。為提高柱子的承載力,避免主筋受剪切彎曲破壞,規(guī)范明確規(guī)定框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋量不應(yīng)小于柱端加密區(qū)箍筋的實(shí)際配箍量??墒怯行┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和施工技術(shù)人員對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋加密重要性認(rèn)識(shí)不足,質(zhì)量意識(shí)比較淡薄,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師沒有進(jìn)行節(jié)點(diǎn)內(nèi)力分析,甚至忽視了按最小體積配箍率做構(gòu)造配筋。對(duì)于施工技術(shù)人員和技術(shù)工人而言,梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)梁柱鋼筋縱橫交織,按正常綁扎已感困難,要求設(shè)置加密箍筋則施工難度更大,在施工圖紙無明確標(biāo)注的情況下,也就很少能滿足規(guī)范要求,少放、幾個(gè)箍筋全堆在一起、漏放或根本就不放梁柱核心區(qū)加密箍筋已是司空見慣。
這將直接影響到節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和承載能力,直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。下面介紹一種梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加密箍筋施工方法:
鋪設(shè)梁板的底模設(shè)置不同方向梁底縱筋和梁箍筋。施工中一般均采用先抬高位于板底模板面以上制作梁鋼筋籠,等全部制作完畢再放入梁模板槽內(nèi)就位安放梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加密箍筋,并將梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加密箍筋現(xiàn)場制作成箍筋籠。箍筋籠必須按照梁的不同高度通過計(jì)算進(jìn)行制作,同一梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)按照最高梁設(shè)置加密區(qū)箍筋籠。加密區(qū)箍筋籠在不同方向梁鋼筋綁扎時(shí)暫不與柱鋼筋焊接,可以采用綁扎于柱縱向鋼筋臨時(shí)固定綁扎制作所有梁鋼筋,設(shè)置鋼筋保護(hù)層塑料定位件,直至全部驗(yàn)收通過解除梁鋼筋臨時(shí)支撐體系和梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋籠臨時(shí)固定,將梁鋼筋會(huì)同加密區(qū)箍筋籠一起滑入應(yīng)有的位置。
3、節(jié)點(diǎn)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土澆筑
而在框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,為了滿足框架柱的軸壓比要求又避免柱子截面尺寸過大,在滿足結(jié)構(gòu)承載條件下并減少工程造價(jià),通常取框架柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)比梁板混凝土高出1個(gè)或2個(gè)以上的5MPa。
(1)混凝土鄰接面的留設(shè)
在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜,由于荷載組合及內(nèi)力計(jì)算的結(jié)果,要求同一層的豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于水平結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)??蚣芙Y(jié)構(gòu)水平施工縫一般設(shè)置于柱頂梁底標(biāo)高以下20~30mm處或柱腳,同時(shí)澆筑同層豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件則柱頂可不留水平施工縫。
(2)梁、柱混凝土澆筑
規(guī)范要求框架梁柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)有異時(shí),節(jié)點(diǎn)處應(yīng)按強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎原則,梁柱核心區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與柱相同采用強(qiáng)度較高的混凝土。
框架梁柱核心區(qū)的混凝土澆筑一般方法:先用塔吊吊斗(不采用泵送可降低砼坍落度)豎向運(yùn)輸柱混凝土,柱混凝土范圍為始于梁柱節(jié)點(diǎn)離開柱邊大于1/2h處,止于離柱邊≥500㎜、且≥h處,沿45°斜面從梁頂面到梁底面,斜面采用5mm網(wǎng)眼密目鐵絲網(wǎng)作為高低等級(jí)混凝土的分隔,分層澆搗節(jié)點(diǎn)區(qū)高標(biāo)號(hào)混凝土,在柱混凝土初凝前,再泵送澆搗梁板低標(biāo)號(hào)混凝土。
(3)在梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土澆筑前,應(yīng)及時(shí)對(duì)水平施工縫按規(guī)范要求進(jìn)行處理。
框架柱模板封閉之前要及時(shí)清理模板底泥砂、焊渣木屑等雜物,及時(shí)清除松動(dòng)的石子和施工縫區(qū)浮漿等軟弱層,再用清水沖洗框架柱面層混凝土;框架柱混凝土澆筑前對(duì)框架柱頂面預(yù)先澆一層高標(biāo)號(hào)水泥漿,保證新舊混凝土良好結(jié)合;框架柱底層模板接縫處采用專用密封條,以防漏漿形成蜂窩麻面或爛根現(xiàn)象;梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集振搗困難,以防出現(xiàn)漏漿、蜂窩、麻面或跑?,F(xiàn)象。
因此梁柱節(jié)點(diǎn)特別需要精心施工,防止框架柱施工縫處出現(xiàn)水平裂縫、松散夾層或蜂窩麻面跑模,影響梁柱節(jié)點(diǎn)的外觀,降低節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。
(4)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮,盡可能統(tǒng)一框架柱與框架梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí),以方便施工和質(zhì)量控制。降低梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度,降低節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度就會(huì)降低,豎向荷載作用下柱的承載力就會(huì)降低,地震作用下節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力就會(huì)降低。提高梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí),就會(huì)抬高工程造價(jià)造成浪費(fèi)。
4、節(jié)點(diǎn)處裂縫原因分析
現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)為剛性節(jié)點(diǎn),在工程實(shí)踐,曾發(fā)現(xiàn)少數(shù)梁柱節(jié)點(diǎn)處高低強(qiáng)度等級(jí)混凝土交界面附近出現(xiàn)微細(xì)裂縫。經(jīng)現(xiàn)場察看和討論分析認(rèn)為,這些裂縫不是荷載作用下的結(jié)構(gòu)裂縫,并不影響結(jié)構(gòu)的安全使用。雖然微裂在混凝土中是很難避免的,但應(yīng)從嚴(yán)要求,分析原因,采取有效措施,盡量控制和消除這類裂縫,進(jìn)一步提高工程質(zhì)量,其具體原因是:
(1)梁柱節(jié)點(diǎn)處,混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差較大(相差兩個(gè)等級(jí))時(shí),不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土,其水泥用量、水灰比、用水量均不同,柱子體積較大,水泥用量多、產(chǎn)生的水化熱高,高低強(qiáng)度等級(jí)混凝土收縮有差異,所以在其交界處易產(chǎn)生裂縫。
(2)柱子斷面大剛度大,梁的截面相對(duì)較小且受柱子的強(qiáng)大約束,梁混凝土的收縮受限制,也易產(chǎn)生裂縫。
(3)商品混凝土配合比中高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的水泥用量偏多,水灰比、含砂率、坍落度偏大,也會(huì)導(dǎo)致高低強(qiáng)度等級(jí)混凝土交界處產(chǎn)生裂縫。
(4)現(xiàn)澆梁板的梁位于板下,上面養(yǎng)護(hù)充足且水份易被板砼充分吸收,而梁難以得到充足的水分養(yǎng)護(hù),造成梁內(nèi)外側(cè)不均勻收縮,也易導(dǎo)致梁兩側(cè)產(chǎn)生裂縫。
(5)有的較高梁側(cè)面水平方向構(gòu)造配筋太少,不利于抗收縮裂縫。
5、節(jié)點(diǎn)裂縫控制措施
(1)混凝土攪拌廠調(diào)整配合比設(shè)計(jì),在滿足強(qiáng)度等級(jí)和可泵性條件下,對(duì)柱子混凝土減少水泥用量、減少含砂率、增大粗骨料含量、減少坍落度、減少用水量,并對(duì)粉煤灰和外加劑的用量作相應(yīng)的調(diào)整,可減小混凝土的收縮量。
(2)節(jié)點(diǎn)處混凝土實(shí)行“先高后低”澆搗原則,即先澆高強(qiáng)度等級(jí)混凝土,后澆低強(qiáng)度等級(jí)混凝土,嚴(yán)格控制在先澆柱混凝土初凝前繼續(xù)澆搗梁板的混凝土,減少冷縫。梁柱節(jié)點(diǎn)不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)均按先柱后梁的次序澆搗,
(3)梁板的混凝土采用二次振搗法,即在混凝土初凝前再振搗一次,增強(qiáng)高低強(qiáng)度等級(jí)混凝土交界面的密實(shí)性,減少收縮。
(4)在產(chǎn)生裂縫相對(duì)較多的梁側(cè)面,增加水平構(gòu)造配筋,提高梁抗裂性能。
(5)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)柱部位混凝土采用塔吊輸送,可降低坍落度。在現(xiàn)場增加坍落度檢測頻次,嚴(yán)格控制混凝土拌合物坍落度。
(6)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)特別是梁,除板面澆水外,還應(yīng)在板下梁側(cè)澆水,在滿堂承重腳手架拆除前,可用高壓水槍對(duì)梁進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù),推遲梁側(cè)模拆模時(shí)間。
(7)梁柱混凝土強(qiáng)度級(jí)差小于等于5MPa,由于梁對(duì)節(jié)點(diǎn)約束作用及梁筋縱橫穿過節(jié)點(diǎn)區(qū)和節(jié)點(diǎn)區(qū)筋的加密等作用完全可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)原則,為方便施工,與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師聯(lián)系可將節(jié)點(diǎn)與梁板一起用梁板混凝土澆筑,以減少冷縫。
(8)梁柱混凝土強(qiáng)度級(jí)差10MPa或以上,節(jié)點(diǎn)應(yīng)采用柱混凝土,步驟也可為:先將豎向快易收口網(wǎng)綁扎在距柱邊500mm或h(兩者中大者)處,用塔吊吊斗澆筑節(jié)點(diǎn)混凝土(非泵送可降低坍落度),節(jié)點(diǎn)混凝土稍露出樓面暫不振搗;再先澆筑靠快易收口網(wǎng)分界部位梁板混凝土,基本達(dá)到標(biāo)高后,先振搗節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土,然后振搗梁板混凝土。所有振搗均需在混凝土初凝前完成且兩邊時(shí)間差應(yīng)在2小時(shí)內(nèi),可減少冷縫。
(9)宜在梁底柱頂處留設(shè)水平施工縫,縮小節(jié)點(diǎn)核心區(qū)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土澆搗時(shí)間,避免高低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的鄰接面形成冷縫。同時(shí)對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集的核心區(qū)用小型插入振搗器加強(qiáng)振搗,杜絕振搗死角,對(duì)于鋼筋過分密集的情況,應(yīng)事先和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師聯(lián)系采取技術(shù)措施,確保節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土密實(shí)性和設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
6、結(jié)束語
當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和必要的延性,即使在強(qiáng)烈地震作用下,在梁的塑性鉸充分發(fā)揮作用前,框架節(jié)點(diǎn)也不應(yīng)發(fā)生破壞。當(dāng)前一些施工企業(yè)和施工技術(shù)人員恰恰對(duì)框架節(jié)點(diǎn)部位施工操作不夠重視,節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量控制不嚴(yán),節(jié)點(diǎn)部位存在大量施工質(zhì)量隱患。
明確鋼筋錨固構(gòu)造要求、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋加密要求;正確掌握節(jié)點(diǎn)柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)比同一
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