框架柱和框架梁砼強度等級不同時的施工措施

1、框架柱和框架梁砼強度等級不同時的施工措施 （發(fā)稿時間：2009-12-14  閱讀次數(shù)：274）      框架節(jié)點核心區(qū)在水平荷載作用下的內(nèi)力很復(fù)雜，特別在有抗震設(shè)防要求時，要承擔(dān)很大的剪力，很容易出現(xiàn)剪切的脆性破壞；當(dāng)框架柱的混凝土強度等級高于框架梁時，為保證“強柱弱梁，節(jié)點更強”的設(shè)計思想，施工圖設(shè)計文件會對框架梁和框架柱混凝土強度等級相差較大時，提出施工要求，而對于相差較小時允許同時澆筑混凝土；通常的施工方法是：先澆筑框架柱混凝土到框架梁底部標(biāo)高，然后同時澆筑框架梁、次梁和樓板的混凝土；當(dāng)框架柱與框架梁的混凝土強度等

2、級相差較大時，如采用框架梁混凝土強度等級澆筑時，節(jié)點核心區(qū)混凝土的強度等級就會低于框架柱混凝土強度等級，有可能造成節(jié)點核心區(qū)斜截面抗剪強度不足；一般可以以混凝土強度等級差按5MPa為一級的原則處理節(jié)點核心區(qū)混凝土澆筑問題；也可以與設(shè)計人員協(xié)商在框架梁增加水平腋，加強對核心區(qū)的約束，加大核心區(qū)的面積并配置附加鋼筋來解決混凝土同時澆筑的問題。      一、框架柱混凝土強度等級高于框架梁、板的混凝土強度等級不超過一級時；或不超過二級，但節(jié)點四周均有框架梁時，節(jié)點核心區(qū)可按框架梁、板的混凝土強度等級同時澆筑。   

3、60;  二、框架柱混凝土強度等級高于框架梁、板的混凝土強度等級而不超過二級時，且柱四周并不是均設(shè)有框架梁時，需經(jīng)過斜截面承載力驗算符合要求時，才可以與梁同時澆筑混凝土。      三、當(dāng)不滿足上述要求時，梁柱節(jié)點核心區(qū)混凝土宜按框架柱混凝土強度等級單獨澆筑。在框架柱混凝土初凝前澆筑框架梁、板的混凝土，加強混凝土的振搗和養(yǎng)護。 高層建筑框架梁柱節(jié)點的強度驗算和施工處理摘 要：高層建筑框架梁柱節(jié)點區(qū)混凝土如何澆注才能滿足承載力要求，是長期困擾著設(shè)計和施工人員的一個問題，文中根據(jù)高規(guī)的定性規(guī)定，經(jīng)定量驗算而總結(jié)出一種節(jié)

4、點區(qū)簡易處理方法，望能得到同行的認(rèn)可和接受，并在實際工程中加以運用。     1、規(guī)范條文摘錄    在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）中，有關(guān)框架梁柱節(jié)點區(qū)混凝土的設(shè)計和澆注有以下的條文內(nèi)容及條文說明：    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（第13.5.7條）；    高層建筑不同強度的梁、柱節(jié)點混凝土澆筑需要有關(guān)單位具體協(xié)商解決（條文說明）；    抗震設(shè)計時，一、二級

5、框架的節(jié)點核心區(qū)應(yīng)按本規(guī)程附錄C進行抗震驗算；三、四級框架節(jié)點以及各抗震等級的頂層端節(jié)點核心區(qū)，可不進行抗震驗算（第6.2.7條）。    凡是梁柱節(jié)點之混凝土強度低于柱混凝土強度較多者，皆必須仔細驗算節(jié)點區(qū)的承載力，包括受剪、軸心受壓、偏心受壓等，并采取有效的構(gòu)造措施（條文說明）。    2、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的現(xiàn)實問題    2.1 為了滿足柱軸壓比的要求，同時又要控制柱截面不過大，柱子采用較高強度等級的混凝土是一種必然。而對于以受彎為主的樓層梁板，過高的混凝土強度等級卻是不需要

6、且不適宜的，前者指對其抗彎承載力的貢獻不明顯，后者則指對構(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。正因如此，高規(guī)第6.1.9條才有“現(xiàn)澆框架梁的混凝土強度等級不宜高于C40”的規(guī)定，但實際工程設(shè)計中樓蓋合適的混凝土強度等級應(yīng)為C25C35。由此可見，高層建筑混凝土結(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，當(dāng)然該區(qū)段主要存在于高層建筑的下部。    2.2 目前混凝土的澆筑施工幾乎都是采用商品混凝土泵送工藝，而且習(xí)慣于將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分兩批集中澆注（即節(jié)點區(qū)采用樓蓋混凝土強度等級澆

7、注）。如果要求其中的梁柱節(jié)點單獨澆注，則首先是其供應(yīng)量及澆注時間不易控制而會導(dǎo)致質(zhì)量事故，其次是節(jié)點區(qū)與梁板之間的分隔確實存在難度，故施工單位至少不希望大面積采用此方法。    3、受剪、受壓驗算規(guī)律    考慮到現(xiàn)場施工的操作程序，同時又要滿足規(guī)范中對節(jié)點核心區(qū)承載力的要求，我們列舉數(shù)例對典型節(jié)點區(qū)的受剪、軸心受壓、偏心受壓進行計算（其過程附后）。通過驗算可得出以下規(guī)律：    3.1 按高規(guī)附錄C進行受剪抗震驗算，即使柱梁混凝土強度等級相差20MPa，而節(jié)點區(qū)用樓蓋混凝土強度等級澆注，其節(jié)點

8、核心區(qū)截面的受剪承載力仍可以滿足要求。    3.2 在偏心受壓驗算中，當(dāng)梁板混凝土強度等級比柱低5MP a時，其受壓強度可以滿足要求；當(dāng)兩者的混凝土強度等級相差10MPa及以上時，其受壓強度不滿足要求。    3.3 當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級低10MPa及以上而仍用梁混凝土澆注節(jié)點區(qū)，則對節(jié)點區(qū)必須采取措施。從偏心受壓公式N  0.9（fc A corf y As2fy A sso）中的3項抗壓數(shù)值來看，第1項即節(jié)點區(qū)截面

9、混凝土抗壓強度是不可變更的；第3項即箍筋提供的抗壓強度所占的比例最小，且一般設(shè)計不可能改變節(jié)點區(qū)的配箍規(guī)格；第2項即節(jié)點區(qū)豎向鋼筋提供的抗壓強度所占比例較大，且若采用HRB400鋼（fy=360N/mm2）來增加節(jié)點區(qū)的豎向配筋率則可顯著提高其抗壓強度。    4、施工措施    考慮到梁柱節(jié)點區(qū)需要處理的都在高層建筑的下部，該區(qū)段的柱主筋配率一般接近或略大于1%，因此根據(jù)以上規(guī)律可將節(jié)點區(qū)的施工措施歸納    4.1 當(dāng)梁板與柱的混凝土強度等級僅相差5MPa時，節(jié)點區(qū)完全可以與樓蓋一起澆注；&

10、#160;   4.2 當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級分別低于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%。    4.3 當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級低20MPa及以上時，再靠增設(shè)節(jié)點區(qū)豎向短筋來提高其抗壓強度已不可行，其原因一是無法布筋，二是短筋數(shù)量太大。此時節(jié)點區(qū)需采用與柱同等級混凝土單獨澆注，雖然有一定的施工難度且需有較嚴(yán)密的施工組織措施，但所占的分量不很大，仍可以接受。    偏心受壓計算公式中沒有體現(xiàn)節(jié)點區(qū)各方向水平梁對其提高強度的影響，事實上

11、該影響是存在且有效的，尤其中柱節(jié)點通常有兩向梁對其約束產(chǎn)生的效果較為顯著。正如抗剪驗算中考慮“正交梁的約束影響系數(shù)”一樣，同等條件下中柱的抗剪承載力是邊、角柱的1.3倍左右。上述施工措施雖未將中柱、邊柱、角柱加以區(qū)分，但事實上應(yīng)有所不同。認(rèn)為，上述施工措施可以針對邊柱和角柱節(jié)點區(qū)而言，如系中柱節(jié)點區(qū)，則可將各條措施中梁柱混凝土強度等級的差異各提高5MPa。該結(jié)論的依據(jù)雖是定性而不是定量的，但從充分發(fā)掘中柱節(jié)點的抗壓潛力，并考慮現(xiàn)場施工方便性的角度而言，它是可行且科學(xué)的。綜上所述，節(jié)點區(qū)的施工措施可用表1簡示。    表1 節(jié)點區(qū)施工措施表  &

12、#160; 梁柱混凝土強度等級相差級別 邊柱、角柱節(jié)點 中柱節(jié)點    5MPa（一級） 不需特殊處理 不需特殊處理    10MPa（二級） 加插短筋（柱主筋數(shù)的50%）     15MPa（三級） 加插短筋（柱主筋數(shù)的100%） 加插短筋（柱主筋數(shù)的50%）    20MPa（四級） 需用柱混凝土強度等級澆注 加插短筋（柱主筋數(shù)的100%）   

13、; 25MPa（五級） 需用柱混凝土強度等級澆注    （注）柱主筋采用、級鋼筋，配筋率1%；加插短筋采用級鋼筋（fy=360N/mm2）。    5、混凝土強度等級的合理取值    梁柱節(jié)點區(qū)的強度驗算和施工處理同時也涉及到高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件混凝土強度等級的合理取值問題，其合理與否必須符合以下原則：     5.1 整個工程的豎向構(gòu)件混凝土強度等級種類不宜太多，一般為8層左右變1個等級，且與豎向構(gòu)件截面的變化錯層同

14、步。    5.2 水平構(gòu)件的混凝土強度等級取值要符合規(guī)范要求，同時要與豎向構(gòu)件相配搭，使施工處理簡單化，盡量避免或減少節(jié)點區(qū)單獨澆注混凝土。    根據(jù)上述原則，有關(guān)混凝土強度等級的確定，對于諸如樓層數(shù)分別為30層（H 30層：C40(C30)C35(C30)C30(C25)C25(C25)；40層：C50(C35)C45(C35)C40(C30)C35(C30)C30(C25)；55層：C60(C35)C55(C35)C50(C35)C45(C35)C40(C30)C35(C30)C30(C25)；或C60(C

15、40)C60(C40)C50(C40)C50(C40)C40(C30)C40(C30)C30(C30) C30(C30)。    分析以上高層建筑混凝土強度等級的配搭，對于30層高層建筑，節(jié)點區(qū)需要加短筋的僅為1/4樓層；對于40層高層建筑，則為3/5樓層；對于55層高層建筑，第1方案節(jié)點區(qū)需單獨澆注混凝土的為2/7，節(jié)點加短筋的為3/7，第2方案節(jié)點區(qū)需單獨澆注混凝土的1/4，節(jié)點加短筋的為1/2（后一方案的優(yōu)點在于混凝土強度等級種類最少，僅有4種且為完整等級）。至于節(jié)點區(qū)加短筋的做法，在柱頂梁底標(biāo)高處預(yù)插短筋，其插入深度及突出梁面各300mm，位置首

16、選復(fù)合箍筋的交叉點處，當(dāng)交叉點少于短筋根數(shù)時則另加選取靠近柱主筋的內(nèi)側(cè)位置，布筋原則是均勻?qū)ΨQ，如圖1所示。    6、經(jīng)濟分析    在經(jīng)濟指標(biāo)方面，節(jié)點區(qū)加插短筋所增加的用鋼量對于一個節(jié)點來說是微不足道的，如果攤銷到整個工程則更是微乎其微。以8×8m柱網(wǎng)、柱截面bh=800×800，主筋配筋率為=1%為例，則中柱、邊柱、角柱單位面積所需的用鋼量以及攤銷到整個工程的用鋼量如表2所示（攤銷用鋼量中，以中柱占2/6，邊柱占3/6，角柱占1/6計）。    從表2可以看出，節(jié)點區(qū)加插筋所增

17、加的用鋼量占整個工程用鋼量的比例小至幾乎可忽略不計，因此以消耗工地上一些準(zhǔn)備棄用的邊材廢料而換取節(jié)點區(qū)澆注混凝土的方便，無論從哪個角度衡量都是值得的。當(dāng)然，節(jié)點區(qū)加插短筋所花費的費用要比節(jié)點區(qū)采用柱混凝土強度等級單獨澆注高一些，但正如前面所述，節(jié)點區(qū)混凝土單獨澆注既存在許多困難，掌握不好還會導(dǎo)致混凝土質(zhì)量事故，因此采取在節(jié)點區(qū)加插短筋的做法來保證節(jié)點區(qū)的承載力無疑是一種簡易且科學(xué)的方法，設(shè)計方和施工方肯定樂于采用，即使是投資方，如能從大處著眼也應(yīng)該是能夠接受的。 表2 各柱位節(jié)點區(qū)用鋼量計算結(jié)果    單位面積用鋼量（kg/m2） 整

18、個工程攤銷量（kg/m2）     柱位置 中柱 邊柱 角柱 30層 0.234     0.468 0.936 1.872 40層 0.374     0.936 1.872 3.744 50層  0.267       0.468    （注）、

19、分別指插筋為主筋數(shù)量50%和100%的情況。    7、計算實例    7.1 偏心抗壓強度驗算    N=Nfc A （1）    N0.9(fc Acorfy As2fy Asso) （2）    7.2 抗剪強度驗算    Vj= jbM b (1- h bo - 

20、;as ) （3）     H bo - as H c - h b     Vj 1 (1.1j ft bj hj0.05j N bi )fyvAsvj h bo- as （4）     rRE bc s    

21、; 我們對某工程實例的梁柱節(jié)點強度采用上述公式分別進行計算和比較，其結(jié)果列于表3。    表3 不同條件下梁柱節(jié)點偏心抗壓強度和抗剪強度驗算結(jié)果    驗 算 條 件 偏心抗壓驗算結(jié)果(kN) 抗剪驗算結(jié)果(kN)    式（1） 式（2） 式（3） 式（4）     柱bh=1000×1000,主筋=1.0%(級)； 節(jié)點區(qū)箍筋12100,肢距200; 梁bh=500×600,C25,下=0.6%,上=1.2%。 12155（C30） 14188（不加短筋） 14195（C35） 15808（加50%短筋） 16235（C40） 17428（加100%短筋） 17935（C45）  1287 3346     柱bh=1000×1000,主筋=1.0%(級)； 節(jié)點區(qū)箍筋12100,肢距