摘 要:高層建筑是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)形式中的中流砥柱。在高層混凝土框架結(jié)構(gòu)中,隨著建筑高度的日益增加,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求日益提高,在混凝土梁柱的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中,對(duì)節(jié)點(diǎn)的選擇和設(shè)計(jì)是當(dāng)前建筑工程施工應(yīng)用的主要形式。當(dāng)前建筑工程框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用日益多見,節(jié)點(diǎn)作為連接整個(gè)結(jié)構(gòu)的整個(gè)樞紐,備受人們的關(guān)注。本文就不同強(qiáng)度混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,通過當(dāng)前現(xiàn)狀和存在的各種問題提出合理的設(shè)計(jì)思路和制約方式。
關(guān)鍵詞:砼框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)砼強(qiáng)度
一、引言
隨著當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式的不斷更新,促使在施工的過程中對(duì)結(jié)構(gòu)模式和施工控制措施日益完善。砼梁柱作為當(dāng)前混凝土梁柱結(jié)構(gòu)中的主要連接樞紐,在當(dāng)前的建筑工程中更是承受力的核心點(diǎn)和關(guān)鍵所在。節(jié)點(diǎn)承受由梁端和柱端傳遞來的軸力、彎矩和剪力,在設(shè)計(jì)的過程中采用合理的技術(shù)手段對(duì)節(jié)點(diǎn)所受到的各種外力進(jìn)行綜合分析與處理,是保證節(jié)點(diǎn)在在施工中具有足夠的承受力和應(yīng)力的關(guān)鍵,也是目前建筑結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性和整體性的支撐基礎(chǔ)。在地震作用下,粱柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)經(jīng)受著很大的水平剪力,一般在應(yīng)用的過程中受到的水平力度是平時(shí)的5倍左右,因此容易在各種剪切力作用下發(fā)生脆裂的剪應(yīng)力破壞,造成建筑物整體性損壞和功能的破壞。我們?cè)诖罅康母邔咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往會(huì)碰到粱柱砼強(qiáng)度等級(jí)不同的情況,在這種復(fù)雜多變的情況下對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)以及對(duì)梁板的質(zhì)量控制都有著不小的挑戰(zhàn),因此如何選擇合適的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方式是提高和保證建筑物施工質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。
二、關(guān)于砼梁柱的研究分析
粱柱砼強(qiáng)度等級(jí)相同時(shí)的節(jié)點(diǎn)核芯區(qū),通常有兩種設(shè)計(jì)方法:
一種設(shè)計(jì)方法是采用現(xiàn)代化高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),這種建筑工程設(shè)計(jì)中對(duì)梁板和節(jié)點(diǎn)區(qū)域位置的控制分別是通過混凝土攪拌和分開澆筑方式來進(jìn)行。按照設(shè)計(jì)要求首先是通過在核心區(qū)采用高強(qiáng)混凝土進(jìn)行澆筑,然后使用足夠的普通混凝土,同時(shí)在施工中避免了混凝土裂縫和施工縫的產(chǎn)生。分界線定在距柱邊1.5~2倍梁高處,采取插木條臨時(shí)擋住先澆灌的砼,當(dāng)后澆砼落入后即抽出木條,通過振搗成型之后在形成一個(gè)系統(tǒng)的整體,這種設(shè)計(jì)方法在目前的工程項(xiàng)目中不受人們的重視,也不受工程單位和企業(yè)的歡迎,主要是由于其在同一時(shí)間之內(nèi)同時(shí)進(jìn)行兩種不同混凝土的施工流程,而且實(shí)際工程經(jīng)常要多進(jìn)行一次混凝土的攪拌流程,這就造成了混凝土材料的浪費(fèi)和人工成本的提高,而且還容易造成工期的延長(zhǎng)。尤其如果按照設(shè)計(jì)要求在澆注到最后幾個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)很有可能已經(jīng)超過了混凝土的初凝時(shí)間,并且對(duì)實(shí)踐的控制力度無法及時(shí)掌握。所以對(duì)施工質(zhì)量和管理是不方便的,而且費(fèi)用和工期上也是不利的。
第二種設(shè)計(jì)方法是,梁板和節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)統(tǒng)一用與梁相同強(qiáng)度等級(jí)的砼。這種設(shè)計(jì)方法的依據(jù)是,核芯區(qū)雖然采用了較柱子強(qiáng)度低的砼,但該部位因混凝土的特殊性和一些上下柱體之間的不利因素影響而存在著一定的不利因素,主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:首先,梁板在核芯區(qū)位置對(duì)柱提供側(cè)向約束,核芯區(qū)不存在受軸壓失穩(wěn)的問題;其次荷載從上下柱傳至核芯區(qū)時(shí),荷載在粱板樓蓋中擴(kuò)散,從而使核芯區(qū)砼應(yīng)力比上下柱的應(yīng)力低些,或者說因荷載擴(kuò)散而使核芯區(qū)砼的表觀強(qiáng)度提高;此外伸入核芯區(qū)的粱板水平鋼筋也具有約束作用,可以提高核芯區(qū)砼表觀強(qiáng)度;除了以上因素,由于上下柱高強(qiáng)砼的存在,核芯區(qū)砼表觀強(qiáng)度也應(yīng)較梁板砼有所提高。
上述兩種設(shè)計(jì)方法別適用于不同情況,但至于如何在定量上加以區(qū)分。一種偏保守的設(shè)計(jì)方法是,考慮到國(guó)內(nèi)研究工作和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尚不充分,尤其是在施工的過程中需要按照過去傳統(tǒng)的規(guī)定進(jìn)行處理,是以梁柱砼強(qiáng)度等級(jí)相差不大于5Mpa時(shí),通過采用分開澆筑混凝土措施來進(jìn)行處理,否則則是利用整體澆筑和全面施工方式處理。另一種較為中庸的設(shè)計(jì)方法需要在施工的過程中通過采用較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒毯头绞絹碚w處理混凝土較注重存在的問題,并且對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面控制。
還有一種設(shè)計(jì)方法則要擴(kuò)大柱和節(jié)點(diǎn)砼強(qiáng)度等級(jí)差并通過具體計(jì)算,而且要在梁板樓蓋砼強(qiáng)度之比不超過1.4的夾芯節(jié)點(diǎn)可按柱砼強(qiáng)度作為其計(jì)算強(qiáng)度,否則應(yīng)采取如下措施之一:其一,保持柱砼強(qiáng)度的連貫;其二,在央芯節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)加插豎向短鋼筋或加配螺旋箍筋,才能滿足設(shè)計(jì)要求。
在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中還需要研究現(xiàn)狀梁柱硅強(qiáng)度等級(jí)不同時(shí)的節(jié)點(diǎn)核芯區(qū),尤其要考慮在施工中施工工藝:一種做法是,建議使用梁板和節(jié)點(diǎn)區(qū)的鹼要分別攪拌、分開澆灌。即核芯區(qū)的高強(qiáng)先行澆灌,然后是梁板的普通硅,不留施工縫。分界線定在距柱邊1.5~2倍梁高處,采取插木條臨時(shí)擋住先澆灌的硅,當(dāng)后澆硅落入后即抽出木條,通過振搗形成整體。這種辦法不受施工單位的歡迎,因?yàn)樵谕粫r(shí)間內(nèi)有兩種鹼要用,而且實(shí)際工程常一次攪拌較多量用于節(jié)點(diǎn)的硅,在澆注到最后幾個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)可能已超過硅初凝時(shí)間,所以對(duì)施工質(zhì)量和管理是不方便的,而月費(fèi)用和工期上也是不利的。第二種做法是,梁板和節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)統(tǒng)一用與梁相同強(qiáng)度等級(jí)的硅。這種做法有其依據(jù),核芯區(qū)雖然采用了較柱子強(qiáng)度低的鹼,但該部位因其特殊性又有一些相對(duì)上下柱更有利的因素,總之不同強(qiáng)度砼梁柱的設(shè)計(jì)要考慮到不同施工工藝,才能讓設(shè)計(jì)更合理也更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
三、設(shè)計(jì)中鋼筋中的問題
節(jié)點(diǎn)配筋構(gòu)造主要包括節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋設(shè)置和錨固施工過程中的管理和控制方法,箍筋對(duì)核心區(qū)混凝土具有約束作用,對(duì)其施工過程中的提高節(jié)點(diǎn)控制和抗剪強(qiáng)度的管理施工進(jìn)行分析與提高,對(duì)提高節(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度起著重要作用箍筋間距越小,其相應(yīng)的對(duì)混凝土作用要求越來越大,使得在混凝土施工的過程中對(duì)鋼筋制作和綁扎要求不斷的提高。尤其是一些地震現(xiàn)象多發(fā)區(qū)和地震震感明顯的地方,在工程設(shè)計(jì)中尤其是要注意對(duì)節(jié)點(diǎn)的加密設(shè)計(jì)。在其設(shè)計(jì)的過程中通常施工人員由于對(duì)設(shè)計(jì)要求的不明確,對(duì)施工質(zhì)量控制素質(zhì)的不夠完善,使得其對(duì)柱端進(jìn)行綁扎和加密工作處理并不全面,節(jié)點(diǎn)區(qū)有縱梁、橫梁、柱的縱向鋼筋三向交叉,且在鋼筋位置排放的過程中對(duì)箍筋的存放存在著巨大的控制缺陷。常用的施工方法是在支完梁板的模板后放入梁的鋼筋骨架,然后再放節(jié)點(diǎn)箍筋。由于鋼筋的安裝綁扎難度較大.加上怕麻煩的心理,因此經(jīng)常出現(xiàn)不放或少放箍筋或箍筋綁扎不牢等問題,直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。
四、抗剪設(shè)計(jì)建議
考慮到施工方便,對(duì)不同強(qiáng)度砼梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)問題提出如下解決方案:
1.粱柱砼強(qiáng)度等級(jí)相差不大于10Mpa時(shí),節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)統(tǒng)一用與粱相同強(qiáng)度等級(jí)的砼,在正常配筋和構(gòu)造情況下,一般可不進(jìn)行節(jié)點(diǎn)抗震驗(yàn)算。
2.柱的砼強(qiáng)度等級(jí)為C50~C60時(shí),核芯區(qū)可采用不低于柱砼強(qiáng)度0.6倍的砼:采用科學(xué)的公式驗(yàn)算核芯區(qū)的抗壓和抗剪承載力,但偏安全考慮町扣除公式中柱縱筋的軸壓貢獻(xiàn),且不用考慮核芯區(qū)軸壓比限制問題。
3.若上抗剪無法滿足設(shè)計(jì)要求,則加型鋼來加強(qiáng)核芯區(qū),為偏安全考慮可采用梁的砼強(qiáng)度作為核芯區(qū)砼的強(qiáng)度。同時(shí)按下式控制截面。
五、結(jié)論
隨著當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中,人們對(duì)高層框架結(jié)構(gòu)施工要求的不斷增加,在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的過程中對(duì)設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)要求不斷的提高,其在設(shè)計(jì)的時(shí)候合理的結(jié)合當(dāng)前社會(huì)技術(shù)措施進(jìn)行綜合分析,是保證節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和應(yīng)用效率的關(guān)鍵,更為當(dāng)前建筑工程施工中效率和結(jié)構(gòu)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。