简述高层框架结构设计和施工中的现实问题

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论文关键词：高层建筑框架结构梁柱节点保护层

论文摘要：针对高层框架结构设计和施工中存在的混凝土强度等级不同、混凝土保护层厚度、梁柱节点箍筋施工等问题进行了分析，并提出了相应的处理措施，以有效解决高层建筑工程中存在的问题，提高和保证主体结构的施工质量。 随着经济的高速发展，我国高层建筑发展迅速，设计思想在不断更新，建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂，这就给高层结构设计和施工提出更高的要求。采用框架结构形式，可形成内部大空问，能进行灵活的建筑平面布置，因此，框架结构体系在结构设计中应用甚广，特别是在高度不超过60m的高层建筑中，其优势更为明显、突出。与此同时，对于高层建筑钢筋混凝土框架结构设计和施工中的现实问题却往往被忽视，给工程质量留下隐患。现结合自己多年的经验，对工程施工的实际情况和现行有关规范进行讨论。 1现实问题   1．1混凝土强度等级不同的问题   1．1．1产生原因   为了满足柱轴压比的要求，同时又要满足控制柱截面的要求，柱子采用较高强度等级的混凝土则成为一种必然。而对于以受弯为主的楼层梁板，过高的混凝土强度等级却不必要且不适宜。首先，高强度等级混凝土对其抗弯承载力贡献不明显；其次，高强度等级混凝土对构件承受非荷载应力(混凝土收缩应力、温度应力等)不利，正因为如此，才有“现浇框架的混凝土强度等级不宜高于C40”的规定。事实上，在实际工程设计中合适的楼盖混凝土强度等级通常采用C20～C35。由此可见，高层建筑混凝土框架结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在，而且随着建筑物高度的增大，两者的设计强度差距会越大，此外，需特别说明的是，这种情况主要存在于高层建筑的下部。   目前，混凝土的浇筑施工几乎都是用商品混凝土泵送工艺，而且习惯上，各施工单位通常将竖向构件与水平构件分批集中浇筑(即节点区采用楼盖混凝土强度等级浇筑)。如果要求对其中的梁柱节点进行单独浇筑，那么将导致两方面的问题，首先是供应量及浇筑时间不易控制而导致质量事故，其次是节点区与梁板之间的分隔存在难度，故施工单位不希望大面积采用此方法。   1．1．2处理措施   JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程第13．5．7条规定：当柱混凝土设计强度高于梁、楼板的设计强度时，应对梁柱节点混凝土施工采取有效措施。可从以下两个方面着手解决：   1)在结构设计方面：对高层建筑混凝土结构的竖向和水平构件的混凝土强度要进行合理取值。a．整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不应过多，且与竖向构件截面的变化要错层同步；b．水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求，尽可能与竖向构件相匹配，使实际施工简单化，尽量减少梁柱节点单独浇筑混凝土。2)在现场施工方面：当梁板比柱的混凝土强度等级低5MPa时，节点区可用楼盖混凝土强度等级浇筑，其节点核心区截面承载力一般仍能满足要求；当梁板比柱的混凝土强度等级低10MPa及10MPa以上而仍用梁混凝土浇筑节点区时，则必须对节点区采取措施。处理措施可分两种：a．当梁板比柱的混凝土强度等级分别低10MPa和15MPa时，节点区需增设竖向短筋，其数量分别为柱主筋配筋量的50％和100％；b．当梁板比柱的混凝土强度等级低20MPa及20MPa以上时，再靠增设节点区短筋来提高承载力已不可行，其原因一方面是无法布筋，另一方面是短筋数量太大。因此节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇筑，为防止交接面形成施工冷缝，建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑，梁板混凝土则采用泵送同时浇筑。   1．2混凝土保护层厚度问题   1．2．1施工中存在的问题   GB50204—1992混凝土结构工程施工及验收规范第3．5．8条规定：受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为±5rflrfl。但是框架结构施工中，当梁边与柱边平齐时，柱的纵筋必须包梁的纵筋，即梁的纵筋要在柱纵筋的内侧，此时，平齐的梁侧往往容易开裂；另外高层框架结构的顶层角节点处，由于钢筋实际加工的原因，一般会出现角节点外侧钢筋保护层过厚的情况，此处亦往往出现裂缝。   1．2．2防裂措施   GB50010—2002混凝土结构设计规范第9．2．4条规定：当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于4cm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施。1)梁边与柱边平齐时梁侧的防裂措施：在粱纵筋弯折处加设附加钢筋41o(见图1)。2)框架角节点处的防裂措施：加设钢筋网片，以提高角节点处的抗裂性(见图2)。   1．3梁柱节点箍筋施工问题   1．3．1一般施工做法的弊病   梁柱节点施工的复杂性主要表现为：节点构造复杂，钢筋分布密集，施工难度大，特别是中间柱子钢筋纵横交错，箍筋绑扎不便，采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎，致使梁柱节点部位不放或少放柱子箍筋，留下严重后患。   1．3．2改进的措施   柱子节点区箍筋现场焊接在纵向短筋上形成整体骨架，再将整体骨架套入柱纵筋并搁置在楼板模板面上，穿梁钢筋并绑扎。为防止附加短筋位置与柱纵筋冲突而造成套箍困难，附加纵向短筋应偏离箍筋角部约5cm(见图3)。   2结语   对于高层建筑钢筋混凝土框架结构的施工，有关规范虽已有详细规定，但仍有若干问题没有明确具体做法，通过以上几种节点处理方法，解决梁柱节点处的施工问题，有利于提高和保证主体结构的施工质量。   参考文献：   [1]JGJ3—2002，高层建筑混凝土结构技术规程[s]．   [2]GB50204—1992，混凝土结构工程施工及验收规范[S]．   [3]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S]．   [4]陈翠荣．框架结构设计中应注意的几个问题[J]．山西建筑，2007。33(4)：58-59．