框剪結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中與施工常見問題淺析本文結(jié)合作者在長(zhǎng)晟豪生大酒店、盤龍灣項(xiàng)目及江陰市第四人民醫(yī)院等項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)框剪結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中存在的常見問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，對(duì)本行業(yè)工程施工人員具有一定的指導(dǎo)及參考意義。

關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框剪結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)

引言

近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的高層建筑建設(shè)速度大大加強(qiáng)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)理念在不斷更新，建筑設(shè)計(jì)的平面布置與豎向體形也越來越復(fù)雜，這就給高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提出更高的要求。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用最多的是框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式。

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，俗稱為框剪結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)是框架，由梁柱構(gòu)成，小部分是剪力墻，可形成內(nèi)部大空問，能進(jìn)行靈活的建筑平面布置，因此，框架結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用甚廣。墻體全部采用填充墻體，由密柱高梁空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側(cè)力構(gòu)件，適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。與此同時(shí)，對(duì)于高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的現(xiàn)實(shí)問題卻往往被忽視，給工程質(zhì)量留下隱患。

一、框剪結(jié)構(gòu)特征

框剪結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長(zhǎng)處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側(cè)力性能。框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻可以單獨(dú)設(shè)置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此，這種結(jié)構(gòu)已被廣泛地應(yīng)用于各類房屋建筑。

框架結(jié)構(gòu)的變形是剪切型，上部層間相對(duì)變形小，下部層間相對(duì)變形大。剪力墻結(jié)構(gòu)的變形為彎曲型，上部層間相對(duì)變形大，下部層間相對(duì)變形小。對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)，由于兩種結(jié)構(gòu)協(xié)同工作變形協(xié)調(diào)，形成了彎剪變形，從而減小了結(jié)砍的層間相對(duì)位移比和頂點(diǎn)位移比，使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度得到了提高。

從受力特點(diǎn)看，由于框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻側(cè)向剛度比框架的側(cè)向剛度大得多，在水平荷載作用下，一般情況下，約80%以上用剪力墻來承擔(dān)。因此，使框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下所分配的樓層框架剪力墻結(jié)構(gòu)兼具了框架布置靈活、延性好和剪力墻剛度大的優(yōu)點(diǎn)，二者通過水平剛度較大的樓蓋協(xié)同工作，在水平作用下呈彎剪型位移曲線，層間變形趨于均勻，比純框架結(jié)構(gòu)側(cè)移小，非結(jié)構(gòu)性破壞輕，其中剪力墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件，框架起到二級(jí)防線作用，比剪力墻體系延性好，布置靈活。因此，框剪結(jié)構(gòu)是一種抗剪性能較好的結(jié)構(gòu)體系。

二、施工中存在的常見問題與分析

1.梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋施工

1.1施工中常見問題

在框剪結(jié)構(gòu)中，主要結(jié)構(gòu)是框架，由梁柱構(gòu)成，由于受力要求，梁柱節(jié)點(diǎn)施工比較復(fù)雜，主要為：鋼筋設(shè)計(jì)過于密集，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造十分復(fù)雜，施工難度非常大，特別是中間位置梁柱節(jié)點(diǎn)，由于中間柱子鋼筋縱橫交錯(cuò)，箍筋綁扎不便，采用整體沉梁施工時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)下部箍筋難以綁扎，致使很多施工單位在施工時(shí)梁柱節(jié)點(diǎn)部位箍筋大量缺少，甚至根本缺失，給建筑結(jié)構(gòu)留下嚴(yán)重后患。

1.2改進(jìn)措施

施工時(shí)，可調(diào)整施工工藝，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)可提前在加工廠焊接完畢，焊接時(shí)注意留好接茬鋼筋，在縱向短筋上形成整體骨架，再將整體骨架套入柱縱筋并擱置在樓板模板面上，穿梁鋼筋并綁扎。為防止附加短筋位置與柱縱筋沖突而造成套箍困難，附加縱向短筋應(yīng)偏離箍筋角部約5cm。

2.混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

2.1發(fā)生原因

在實(shí)際施工中，混凝土施工時(shí)既要滿足控制柱截面的要求，又要滿足滿足柱子軸壓比的要求，因此柱子通常采用較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。而對(duì)于以受彎為主的樓層梁板，混凝土強(qiáng)度等級(jí)卻不宜太高，因此造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)矛盾。

首先，如采用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土對(duì)梁板抗彎承載力提高不明顯；其次，高強(qiáng)度等級(jí)混凝土對(duì)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，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般現(xiàn)澆框架的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜高于C40。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中合適的樓蓋混凝土強(qiáng)度等級(jí)通常采用C20～C35，由此可見，高層建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于梁板的設(shè)計(jì)強(qiáng)度必然存在，而且隨著建筑物高度的增大，兩者的設(shè)計(jì)強(qiáng)度差距會(huì)越大，特別是在高層建筑的下部。

目前施工中，混凝土的澆筑多采用商品混凝土泵送工藝，施工單位通常將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分批集中澆筑，在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)多采用強(qiáng)度等級(jí)較低的梁板混凝土澆筑。如要求施工時(shí)對(duì)其中的梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)澆筑，因節(jié)點(diǎn)部位混凝土量需要量較少且分批澆筑時(shí)間不易控制從而易導(dǎo)致質(zhì)量事故，另外，節(jié)點(diǎn)區(qū)與梁板之間施工范圍難以分割，因此在施工中難以推行。

2.2改進(jìn)措施

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中第13．5．7條規(guī)定：“當(dāng)柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于梁、樓板的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土施工采取有效措施。”，我們可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)：

2.2.1對(duì)高層建筑框剪結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度要進(jìn)行合理取值。

⑴整個(gè)建筑的豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)種類不應(yīng)過多，且與豎向構(gòu)件截面的變化要錯(cuò)層同步；

⑵整個(gè)建筑的水平構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)取值要符合規(guī)范要求，盡可能與豎向構(gòu)件相匹配，使實(shí)際施工簡(jiǎn)單化，盡量減少梁柱節(jié)點(diǎn)單獨(dú)澆筑混凝土。

2.2.2當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)低5MPa時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)可用與梁板混凝土同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土澆筑，其節(jié)點(diǎn)核心區(qū)截面承載力仍能滿足要求；

當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)低10MPa及以上時(shí)，用梁板混凝土澆筑節(jié)點(diǎn)區(qū)前必須對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)采取措施。⑴當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別低10MPa和15MPa時(shí)，節(jié)點(diǎn)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％；⑵當(dāng)梁板比柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)低20MPa及20MPa以上時(shí)，因節(jié)點(diǎn)區(qū)域鋼筋太密集而無法再靠增設(shè)節(jié)點(diǎn)區(qū)短筋來提高承載力，必須采用與柱同等級(jí)混凝土單獨(dú)澆筑。為了防止節(jié)點(diǎn)與梁板交接面形成施工冷縫，可采用同時(shí)澆筑的方法進(jìn)行，節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土采用塔吊+漏斗方式澆筑，梁板混凝土則采用泵送同時(shí)澆筑。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)點(diǎn)部位結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜

3.1產(chǎn)生原因

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)候出于受力及美觀原因，局部位置會(huì)設(shè)有較為復(fù)雜的角柱及節(jié)點(diǎn)，而在施工時(shí)這些位置由于構(gòu)造復(fù)雜而造成鋼筋綁扎、模板安裝的不便，部分施工單位無法按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。

3.2改進(jìn)措施

⑴在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，少用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，在必須使用時(shí)，提前考慮施工中的難點(diǎn)，做好施工指導(dǎo)。

⑵在施工中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及要求進(jìn)行，嚴(yán)禁隨意改動(dòng)設(shè)計(jì)，必要時(shí)可采用CAD等結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行局部重點(diǎn)放樣，滿足設(shè)計(jì)要求。

⑶加強(qiáng)施工過程控制及自檢力度，確保施工質(zhì)量、

4.混凝土保護(hù)層厚度

4.1施工中常見問題

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204—1992）中第3．5．8條要求：“受力鋼筋保護(hù)層厚度梁柱允許偏差為±5mm。”，但是框剪結(jié)構(gòu)施工中，當(dāng)梁邊與柱邊平齊時(shí)，柱的縱筋必須包梁的縱筋，即梁的縱筋要在柱縱筋的內(nèi)側(cè)。因此，平齊的梁側(cè)往往容易因?yàn)楸Ｗo(hù)層厚度不符合要求而開裂。在施工中，高層框剪結(jié)構(gòu)的頂層角節(jié)點(diǎn)處，由于鋼筋實(shí)際加工的原因，一般會(huì)出現(xiàn)角節(jié)點(diǎn)外側(cè)鋼筋保護(hù)層超厚，也容易導(dǎo)致裂縫。

4.2改進(jìn)措施

針對(duì)上述問題，可根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）第9．2．4條要求：“當(dāng)梁、柱中縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度大于4cm時(shí)，應(yīng)對(duì)保護(hù)層采取有效的防裂構(gòu)造措施。”。

⑴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在粱縱筋彎折處加設(shè)附加鋼筋可防止梁邊與柱邊平齊時(shí)