鋼筋混凝土框架結構梁柱節(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構梁柱節(jié)點若干施工問題及裂縫成因分析與控制【摘要】框架結構節(jié)點是整個結構體系的樞紐，是框架結構抗震設防的重要部位。節(jié)點承受著來自梁端及柱端傳遞的剪力、軸力和彎矩，實際受力情況復雜。節(jié)點破壞主要是鋼筋錨固破壞和剪切破壞，嚴重時會導致整個框架結構的倒塌?？蚣芙Y構的震害大多發(fā)生在梁柱節(jié)點，因此我國規(guī)范強調“強節(jié)點、強錨固”的設計原則，嚴格規(guī)定節(jié)點箍筋和混凝土強度的設計要求，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，保證整個框架結構體系安全性和可靠性。但是在工程實踐中，結構設計師對節(jié)點細部構造設計不深入、施工技術人員對施工質量重視不足，專業(yè)監(jiān)理工程師對施工質量控制不到位，極易給工程質量留下各種質量隱患，本文就框架結構節(jié)點若干施工問題及裂縫成因進行剖析。

【關鍵詞】框架結構梁柱節(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)點的靜力設計主要是構造設計，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規(guī)范和設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，結構設計師在結構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。如蘇州大學文正學院某教學樓項目，某邊柱節(jié)點在施工圖設計說明中規(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。如蘇州大學文正學院某學生宿舍樓項目，在施工圖設計說明中規(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生微裂，梁截面有效高度h0減小從而降低構件的承載力。

因此施工單位在梁柱各種梁鋼筋制作時，應滿足規(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，及時提出并會同結構設計師解決。結構設計師應該細化節(jié)點細部構造詳圖設汁和節(jié)點處鋼筋位置關系，充分認識節(jié)點鋼筋位置關系對受力的影響，并兼顧施工方便。同時施工管理人員和監(jiān)理員都應該加強鋼筋錨固質量意識，避免留下工程質量隱患。

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)箍筋量不應小于柱端加密區(qū)箍筋的實際配箍量?？墒怯行┙Y構設計師和施工技術人員對梁柱節(jié)點箍筋加密重要性認識不足，質量意識比較淡薄，結構設計師沒有進行節(jié)點內力分析，甚至忽視了按最小體積配箍率做構造配筋。對于施工技術人員和技術工人而言，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，要求設置加密箍筋則施工難度更大，在施工圖紙無明確標注的情況下，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構的抗裂性能。下面介紹一種梁柱節(jié)點核心區(qū)加密箍筋施工方法：

鋪設梁板的底模設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)箍筋籠一起滑入應有的位置。

3、節(jié)點不同強度等級混凝土澆筑

而在框架結構的抗震設計中，為了滿足框架柱的軸壓比要求又避免柱子截面尺寸過大，在滿足結構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

在鋼筋混凝土框架結構中梁柱節(jié)點受力復雜，由于荷載組合及內力計算的結果，要求同一層的豎向構件混凝土強度等級高于水平結構混凝土強度等級。框架結構水平施工縫一般設置于柱頂梁底標高以下20～30mm處或柱腳，同時澆筑同層豎向構件和水平構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)高標號混凝土，在柱混凝土初凝前，再泵送澆搗梁板低標號混凝土。

（3）在梁柱節(jié)點核心區(qū)混凝土澆筑前，應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先澆一層高標號水泥漿，保證新舊混凝土良好結合；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、麻面或跑模現(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）在結構設計時應根據(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)澆框架結構的節(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)微細裂縫。經(jīng)現(xiàn)場察看和討論分析認為，這些裂縫不是荷載作用下的結構裂縫，并不影響結構的安全使用。雖然微裂在混凝土中是很難避免的，但應從嚴要求，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，也會導致高低強度等級混凝土交界處產生裂縫。

（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，造成梁內外側不均勻收縮，也易導致梁兩側產生裂縫。

（5）有的較高梁側面水平方向構造配筋太少，不利于抗收縮裂縫。

5、節(jié)點裂縫控制措施

（1）混凝土攪拌廠調整配合比設計，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的調整，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）在產生裂縫相對較多的梁側面，增加水平構造配筋，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，還應在板下梁側澆水，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，與結構設計師聯(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在2小時內，可減少冷縫。

（9）宜在梁底柱頂處留設水平施工縫，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，應事先和結構設計師聯(lián)系采取技術措施，確保節(jié)點核心區(qū)混凝土密實性和設計強度。

6、結束語

當?shù)卣鸢l(fā)生時，節(jié)點應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)點也不應發(fā)生破壞。當前一些施工企業(yè)和施工技術人員恰恰對框架節(jié)點部位施工操作不夠重視，節(jié)點施工質量控制不嚴，節(jié)點部位存在大量施工質量隱患。

明確鋼筋錨固構造要求、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