鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點若干施工問題及裂縫成因分析與控制

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)點是整個結(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)點承受著來自梁端及柱端傳遞的剪力、軸力和彎矩，實際受力情況復(fù)雜。節(jié)點破壞主要是鋼筋錨固破壞和剪切破壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個框架結(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，因此我國規(guī)范強調(diào)“強節(jié)點、強錨固”的設(shè)計原則，嚴(yán)格規(guī)定節(jié)點箍筋和混凝土強度的設(shè)計要求，要求節(jié)點具有足夠的強度和剛度，抵抗來自相鄰梁柱各種荷載不利組合作用，保證整個框架結(jié)構(gòu)體系安全性和可靠性。但是在工程實踐中，結(jié)構(gòu)設(shè)計師對節(jié)點細(xì)部構(gòu)造設(shè)計不深入、施工技術(shù)人員對施工質(zhì)量重視不足，專業(yè)監(jiān)理工程師對施工質(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)點若干施工問題及裂縫成因進行剖析。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點鋼筋錨固箍筋加密混凝土裂縫措施

1、節(jié)點鋼筋錨固

梁柱節(jié)點的錨固按位置分有中間層端節(jié)點、中節(jié)點和頂層端節(jié)點、中節(jié)點，框架梁柱節(jié)點的靜力設(shè)計主要是構(gòu)造設(shè)計，節(jié)點區(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，但是工程實踐必須按照相關(guān)規(guī)范和設(shè)計文件要求組織施工。

在邊柱節(jié)點上，為了保證鋼筋的錨固長度，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在結(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)樓項目，某邊柱節(jié)點在施工圖設(shè)計說明中規(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)生宿舍樓項目，在施工圖設(shè)計說明中規(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)點多條梁交匯，梁縱向鋼筋插入節(jié)點區(qū)出現(xiàn)多層梁縱向鋼筋疊加，如蘇州大學(xué)本部某實驗樓在某框架梁柱節(jié)點有三條較大跨度框架梁，梁底排縱筋直徑均為32mm，梁底保護層為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，應(yīng)滿足規(guī)范對最小錨固長度、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、制作時發(fā)現(xiàn)鋼筋錨固問題，及時提出并會同結(jié)構(gòu)設(shè)計師解決。結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該細(xì)化節(jié)點細(xì)部構(gòu)造詳圖設(shè)汁和節(jié)點處鋼筋位置關(guān)系，充分認(rèn)識節(jié)點鋼筋位置關(guān)系對受力的影響，并兼顧施工方便。同時施工管理人員和監(jiān)理員都應(yīng)該加強鋼筋錨固質(zhì)量意識，避免留下工程質(zhì)量隱患。

2、節(jié)點箍筋加密

框架梁柱節(jié)點核心區(qū)箍筋對混凝土具有約束作用，增強節(jié)點抗剪強度。箍筋間距愈小，約束作用愈大，節(jié)點受剪承載力也愈高。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)點核心區(qū)箍筋量不應(yīng)小于柱端加密區(qū)箍筋的實際配箍量?？墒怯行┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計師和施工技術(shù)人員對梁柱節(jié)點箍筋加密重要性認(rèn)識不足，質(zhì)量意識比較淡薄，結(jié)構(gòu)設(shè)計師沒有進行節(jié)點內(nèi)力分析，甚至忽視了按最小體積配箍率做構(gòu)造配筋。對于施工技術(shù)人員和技術(shù)工人而言，梁柱節(jié)點核心區(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)點的強度和承載能力，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)點核心區(qū)加密箍筋，并將梁柱節(jié)點核心區(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算進行制作，同一梁柱節(jié)點核心區(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暫不與柱鋼筋焊接，可以采用綁扎于柱縱向鋼筋臨時固定綁扎制作所有梁鋼筋，設(shè)置鋼筋保護層塑料定位件，直至全部驗收通過解除梁鋼筋臨時支撐體系和梁柱節(jié)點核心區(qū)箍筋籠臨時固定，將梁鋼筋會同加密區(qū)箍筋籠一起滑入應(yīng)有的位置。

3、節(jié)點不同強度等級混凝土澆筑

而在框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，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，通常取框架柱的混凝土強度等級比梁板混凝土高出1個或2個以上的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)點受力復(fù)雜，由于荷載組合及內(nèi)力計算的結(jié)果，要求同一層的豎向構(gòu)件混凝土強度等級高于水平結(jié)構(gòu)混凝土強度等級?？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度等級有異時，節(jié)點處應(yīng)按強柱弱梁、強剪弱彎原則，梁柱核心區(qū)混凝土強度等級應(yīng)與柱相同采用強度較高的混凝土。

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）豎向運輸柱混凝土，柱混凝土范圍為始于梁柱節(jié)點離開柱邊大于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)作為高低等級混凝土的分隔，分層澆搗節(jié)點區(qū)高標(biāo)號混凝土，在柱混凝土初凝前，再泵送澆搗梁板低標(biāo)號混凝土。

（3）在梁柱節(jié)點核心區(qū)混凝土澆筑前，應(yīng)及時對水平施工縫按規(guī)范要求進行處理。

框架柱模板封閉之前要及時清理模板底泥砂、焊渣木屑等雜物，及時清除松動的石子和施工縫區(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框架柱頂面預(yù)先澆一層高標(biāo)號水泥漿，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)點的外觀，降低節(jié)點強度。

（4）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況綜合考慮，盡可能統(tǒng)一框架柱與框架梁板混凝土強度等級，以方便施工和質(zhì)量控制。降低梁柱節(jié)點混凝土強度，降低節(jié)點的強度就會降低，豎向荷載作用下柱的承載力就會降低，地震作用下節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力就會降低。提高梁板混凝土強度等級，就會抬高工程造價造成浪費。

4、節(jié)點處裂縫原因分析

現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點為剛性節(jié)點，在工程實踐，曾發(fā)現(xiàn)少數(shù)梁柱節(jié)點處高低強度等級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，進一步提高工程質(zhì)量，其具體原因是：

（1）梁柱節(jié)點處，混凝土強度等級相差較大（相差兩個等級）時，不同強度等級混凝土，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，高低強度等級混凝土收縮有差異，所以在其交界處易產(chǎn)生裂縫。

（2）柱子斷面大剛度大，梁的截面相對較小且受柱子的強大約束，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度等級混凝土的水泥用量偏多，水灰比、含砂率、坍落度偏大，也會導(dǎo)致高低強度等級混凝土交界處產(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，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)點裂縫控制措施

（1）混凝土攪拌廠調(diào)整配合比設(shè)計，在滿足強度等級和可泵性條件下，對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)點處混凝土實行“先高后低”澆搗原則，即先澆高強度等級混凝土，后澆低強度等級混凝土，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)點不同混凝土強度等級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，增強高低強度等級混凝土交界面的密實性，減少收縮。

（4）在產(chǎn)生裂縫相對較多的梁側(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）加強混凝土養(yǎng)護特別是梁，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，可用高壓水槍對梁進行澆水養(yǎng)護，推遲梁側(cè)模拆模時間。

（7）梁柱混凝土強度級差小于等于5MPa，由于梁對節(jié)點約束作用及梁筋縱橫穿過節(jié)點區(qū)和節(jié)點區(qū)筋的加密等作用完全可以實現(xiàn)強節(jié)點原則，為方便施工，與結(jié)構(gòu)設(shè)計師聯(lián)系可將節(jié)點與梁板一起用梁板混凝土澆筑，以減少冷縫。

（8）梁柱混凝土強度級差10MPa或以上，節(jié)點應(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)點混凝土（非泵送可降低坍落度），節(jié)點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，基本達到標(biāo)高后，先振搗節(jié)點區(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間差應(yīng)在2小時內(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)點核心區(qū)高強度等級混凝土澆搗時間，避免高低強度等級混凝土的鄰接面形成冷縫。同時對梁柱節(jié)點鋼筋密集的核心區(qū)用小型插入振搗器加強振搗，杜絕振搗死角，對于鋼筋過分密集的情況，應(yīng)事先和結(jié)構(gòu)設(shè)計師聯(lián)系采取技術(shù)措施，確保節(jié)點核心區(qū)混凝土密實性和設(shè)計強度。

6、結(jié)束語

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，節(jié)點應(yīng)具有足夠的強度和必要的延性，即使在強烈地震作用下，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)人員恰恰對框架節(jié)點部位施工操作不夠重視，節(jié)點施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，節(jié)點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)點核心區(qū)箍筋加密要求；正確掌握節(jié)點柱混凝土強度等級比同一