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框架结构梁柱节点核心区钢筋绑扎施工及质量控制

2021-03-31田崟杉

四川建筑 2021年1期
关键词:核心区框架模板

李 星, 田崟杉, 李 想

(中国水利水电第十工程局有限公司,四川成都 610072)

依据《结构力学》得知框架结构受力核心区主要集中在梁、柱节点,根据该部位受力分析表明,框架结构地震破坏主要发生在梁、柱交接部位。该处破坏的主要形式分两种,一种为节点核心区剪切破坏另一种为钢筋锚固的破坏。若节点处施工与设计要求出入较大时对结构的安全性存在极大的质量隐患。正是该部位受力复杂,设计单位依据力学分析设计节点处钢筋配筋较为密集,在现场施工过程中由于施工人员作业水准高低不一,往往会造成该部位的实际施工质量远低于设计要求,对工程质量造成较大的质量隐患。

1 节点核心区钢筋制安

1.1 梁柱节点区的箍筋绑扎

按照设计和图集的钢筋绑扎安装要求,梁、柱节点核心区的箍筋应加密设置,但在钢筋绑扎过程中由于梁、柱节点核心区处的钢筋分布较密集及钢筋直径较大,在进行节点箍筋加密时存在较大施工难度,主要表现为以下三点:①柱子主筋直径较大;②框架梁钢筋直径较大且排布密集;③柱钢筋绑扎与梁钢筋绑扎存在一定的时间差即在柱钢筋绑扎至节点处梁底模板需安装完成会造成在施工梁钢筋过程中会影响柱节点处箍筋的安装质量。因此会给现场施工带来了一定的难度。

通过施工现场积累的节点施工经验,在柬埔寨西哈努克市某公寓楼项目上采取 “梁、柱节点箍筋框架梁骨架整体施工”的方案,有效地控制了节点处钢筋制安的施工质量,具体施工流程如下 :

(1)首先在依据设计图纸上框架柱钢筋配表下料加工的时候,就依据方案柱箍筋的四个面分别增加一根钢筋,其中钢筋的规格牌号应当与设计图纸上的箍筋大小牌号一致,额外增添的钢筋长度由图集及规范要求框架柱核心区箍筋加密高度确定,然后把框架柱箍筋按照设计间距与短钢筋通过点焊的方式固定,在箍筋每边电焊即可,将梁支座处通长的钢筋按照图纸排布好穿到箍筋骨架内。

(2)把制作好的箍筋套入柱纵筋并用采用木方做支撑架在楼板模板面上以方便梁箍筋的绑扎安装,安装梁剩下的纵筋并绑扎梁支座处加密区及非加密区箍筋,完成梁钢筋绑扎后取出梁内的支撑木方,节点区箍筋骨架连同完成绑扎的梁一起下落且不会造成箍筋间距破坏的问题。采取这种工艺可以保证框架柱加密区箍筋的安装质量还可以保证梁支座处加密区箍筋的绑扎质量,实施效果比较好,能够满足规范及设计要求。

1.2 梁下部纵筋净距控制

根据混凝土规范要求,梁下部纵筋水平方向净距必须大于25 mm及梁钢筋直径的二者中较大者。中间节点处纵梁、横梁及柱的纵向钢筋相互交叉,传统做法是将两边(等高)梁的下部筋并排锚入柱节点中,这是发达国家已经废弃的做法,混凝土里并排紧挨着的钢筋,导致混凝土内出现通直内缝,节点的刚度会造成较大的影响,考虑到结构的抗震性,由于刚度低于实际设计要求留下较大的安全隐患。

还有一种做法是,下部钢筋采用一端直锚固,另一端“翘起”锚固,但这种做法在实际施工中不便于操作,特别是当梁底部筋有多排时,故很少有施工单位采用此方法。为解决此问题,可采用一根钢筋贯穿通过中间支座,但又受到钢筋定尺长度的局限,框架梁的下部纵筋在什么位置连接将是施工中经常遇到的问题,JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确了只有掌握结构内力实际分布情况的设计者才有可能确定框架梁下部纵筋宜在何处连接和如何连接,遇到梁的底部钢筋无法在框架柱内锚固时,允许在核心区外采用搭接的方式连接,相邻跨钢筋直径不同时,搭接位置位于较小直径一跨,且梁下部钢筋连接位置宜位于支座 Ln/3 范围内(Ln为梁净跨长度),具体做法见(图1)。故当结构图中未明确说明时,在设计图纸会审阶段施工单位应向设计单位提出该问题,要求其明确中间节点梁下部筋合理的连接位置及连接方式。

图1 在节点外搭桥做法10J101中间节点梁下部筋

1.3 顶层端节点钢筋制作及绑扎

由于施工人员对顶层端节点图集做法理解不深,且在标准层钢筋施工中偏差较大,偏差累积后易出现顶层梁柱钢筋互锚长度不足,钢筋绑扎混乱等问题,具体解决措施如下:

(1)在施工前,项目部技术人员应仔细看图,结构图中有顶层端节点做法的应按图施工,16G101-1 给出了两种类型做法,第一种是柱筋锚入梁内,伸入梁内柱外侧纵筋不宜少于柱外侧全部纵筋的 65 %,其中 D 节点是用于 B 节点或 C 节点未伸入梁内的柱外侧柱筋锚固,不能单独使用 ;第二种是梁筋锚入柱内。

(2)现场管理人员对班组加强技术交底,严格把控日常的施工质量,若使用“柱锚梁”做法时,充分考虑柱筋的下料长度,要充分考虑到柱筋累计偏差后再进行钢筋加工 ;当采用“梁锚柱”做法时,参考图集可以预先埋放竖直长度为 1.7 1abE(梁上部纵筋配筋率>1.2 % 时,预埋筋竖直长度为 1.7 1abE和 1.7 1abE+20d两种)的L形梁锚固钢筋,然后浇筑柱混凝土,施工缝仍留在梁底,再支模绑扎梁钢筋,就位后将梁纵筋与预埋锚固筋进行搭接焊接,搭接长度还需满足焊接搭接的有关要求。

2 节点核心区模板施工

梁、柱节点支模一般比较麻烦,工效低。木工在施工的时候通常会现场切割制作模板,这样容易出现尺寸偏差大、拼缝漏浆、表面垂直度及平整度超出规范要求等混凝土外观质量通病,若遇到不合格部位需重新安装处理的时候整改处理较费工,不便于进行节点内的杂物清理和节点箍筋的调整处理。针对此类问题,宜采用预先制作定型模板的方法,具体制作及安装方法如下 :

(1)排查辨别每个节点处的梁、柱、楼板的相互位置关系及模板安装尺寸,对节点进行分类编号。

(2)根据第一点来确定核心区模板的制作方案。一般矩形节点框架梁宽度范围以外的模板由四个侧面的各一至两片矩形板组成,模板下部与柱的搭接长度取 50 cm 便于固定。通过以上方式确定每块模板的具体尺寸并编号后,绘制出各节点的模板制作图。

(3)现场选择技术较为娴熟的木工制作模板块,制作完成后进行编号标记。模板可用15 mm 厚胶合板制作,用40 mm×90 mm 木方做背楞,背楞间距不超过300 mm,矩形柱采用双钢管及对拉螺杆进行加固。

(4)随施工进度现场安装节点模板。先用将相应的模板在柱身初步固定,用线锤及水平仪检查安装标高及垂直度,根据实测数据进行调整并初步拧丝杆,再整改复查标高及垂直度后拧紧螺栓完成安装。

3 节点核心区混凝土施工

3.1 节点区梁柱混凝土强度等级相同时混凝土浇筑

梁、柱节点作为梁的支座本身是柱的一部分,框架结构在进行设计的时候一般梁板混凝土与柱混凝土强度等级相同。若设计图纸上标明的柱与梁板混凝土强度仅相差5 MPa,一般可在设计图纸会审时将梁板混凝土强度等级改为与柱相同,同时在进行混凝土浇筑的时候保证混凝土振捣时不出现因漏振造成的蜂窝等质量缺陷即可。

3.2 梁、柱混凝土强度等级不同时节点区混凝土浇筑

在高层框架结构的抗震设计中,为满足框架柱的轴压比要求,且要避免柱子截面过大,一般框架柱的混凝土强度等级比梁板混凝土高出 10 MPa 以上,此时节点区应按照柱混凝土强度等级浇筑。

浇筑混凝土前,在距柱边(h/2,500 mm)自梁顶沿135 °方向斜向梁底采用快易收口网分隔(图2,h为梁高),作为高低强度等级混凝土的分界。

图2 梁板混凝土剖面

浇筑时,先浇筑节点区以内混凝土,节点混凝土稍落出楼面,暂不振捣,再浇筑梁板混凝土。项目部现场技术人员在值班浇筑混凝土时,要根据考虑现场的施工条件及浇筑进度分别算出梁板混凝土和梁柱节点区混凝土的方量,合理安排不同等级混凝土的用车量及各自的浇筑时间,提前规避两种混凝土之间冷缝的产生,防止对结构造成不良影响。

3.3 控制梁、柱节点混凝土裂缝措施

根据高层建筑工程混凝土浇筑施工的完成后拆模的外观来看,梁、柱节点不同混凝土强度等级交界部位通常会出现细微的裂缝。这些裂缝并不是荷载作用下的结构裂缝,所以不影响结构的安全使用,但作为精益求精的施工企业,我们必须对施工质量从严要求,采取有效措施,尽量控制这类裂缝的出现。

3.3.1 裂缝产生的原因

(1)梁、柱混凝土强度等级相差较大时,不同强度等级的混凝土配合比即水泥、砂子、水的使用量不同,所以混凝土的收缩有差异,因而在不同等级的混凝土交界范围内容易产生裂缝。

(2)一般情况下,柱子的截面大,梁截面小,因而刚度不一,混凝土的收缩系数不一样,这样容易造成裂缝。

(3)商品混凝土配合比中,高强度等级混凝土的水泥用量偏多,水灰比、含砂率及坍落度偏大,这会导致高、低强度等级混凝土交界附近产生裂缝。

(4)现场的混凝土养护习惯往往也会造成裂缝产生,一般板面养护较为容易,梁养护效果较差,这样因为混凝土吸水及温度差异也容易导致梁的两侧面产生裂缝。

3.3.2 控制梁、柱节点混凝土裂缝的措施

(1)要求混凝土搅拌站调整配合比设计,在满足强度等级及可泵性的条件下,对柱子混凝土,减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少坍落度、减少用水量,并对粉煤灰和外加剂的用量也需作相应的调整。

(2)梁、柱节点的混凝土采用二次振捣法,即在混凝土初凝前再振捣一次,增强高、低强度等级混凝土交界面的密实性,减少收缩。

(3)严格控制混凝土拌合物的坍落度,条件允许情况下,节点核心区混凝土可采用塔吊输送,以期降低坍落度。在现场,对每车混凝土都应进行坍落度检测。

(4)加强节点区混凝土的养护,特别是梁,除了板面浇水外,还应用喷枪对梁进行喷水养护,并推迟梁侧模的拆模时间。

4 结束语

梁、柱节点核心区是联系整个框架的枢纽,它联系着上、下柱,起着传递、分配内力和保证整体性的作用。因此,作为施工单位,必须要提高对框架梁、柱节点核心区重要性的认识,严格管理,采取合理的施工方法及措施,确保施工质量能达到设计及规范的要求,决不留下任何质量隐患。

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