1、框架梁柱混凝土强度不等时施工方法的选择摘要：本文针对高层建筑框架梁柱节点的抗震性能，基于框架柱混凝土强度等级不等且比同一层梁高的实际情况，首先分析了高层建筑框架节点设计和施工中的现实问题，通过对此类问题的理论与实践思考，提出了两个满足框架节点设计和施工方法建议，该建议有益于梁柱节点混凝土强度不等时的混凝土设计表述和施工质量控制，并能达到业主和施工单位均比较满意的程度。 关键词：高层框架；梁柱混凝土强度不等；施工方法选择 Abstract: In this paper, the seismic performance of high-rise building frame beam column
2、 node, the strength degree of the frame columns with unequal than is actually the case with a layer of beam height based on, first analyzes the frame node high-rise building realistic problems in design and construction, through the theory and practice of this kind of problems, put forward two meet
3、the proposed framework node design and construction method, the useful advice to concrete design representation and construction quality control on concrete strength is unequal, and can achieve the owners and the construction units are satisfactory degree. Key words: high-rise frame; unequal strengt
4、h of concrete beams and columns; construction methods 中图分类号：U227.4 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 高层建筑框架梁柱节点出于满足抗震柱的轴压比1限制和节约造价的考虑，梁柱混凝土强度采用不等的强度等级，常见的是柱的混凝土强度高于梁的混凝土强度，施工时选择什么方法浇筑混凝土来确保梁柱节点抗震和承载力要求，是长期困扰着施工技术人员的一个难点问题。节点施工时归属于柱，能否采用强度较低的梁混凝土等级来实施一时难以把握。因为一旦施工方案选择不当，便会造成极大的节点抗震能力和承载力不足的安全隐患，违背抗震设计的原则和目标要求。因此，基于
5、框架柱混凝土强度等级比同一层梁高的实际情况，本文重点分析了高层建筑框架节点设计和施工的现实问题，通过对此类问题的理论与实践思考，提出了两个满足框架节点设计和施工质量的建议，该建议有益于梁柱节点混凝土强度不等时的混凝土设计表述和施工质量控制，并能达到业主和施工单位均比较满意的程度。 2 高层建筑混凝土结构梁柱节点存在问题的分析 目前有些设计、施工人员对结构抗震节点细部构造的重要性认识不足，忽视了节点细部构造的详图设计和精心施工，在结构抗震节点区域留下了严重的工程质量隐患2。 2.1 框架梁柱节点抗震设计的重要性分析 框架梁柱节点抗震设计对结构抗震能力的保证非常重要。关系到“大震不倒，中震可修，小
6、震不坏”三阶段抗震水准的实现。但在实际工程抗震设计中，由于设计人员通常对墙柱和梁板的混凝土分别选择不等的强度等级，对于节点区域的混凝土强度等级未明确说明，会导致施工误解或错误。 然而，对高层建筑框架结构中的梁柱抗震节点而言，它是框架结构各构件的交汇点，受力情况复杂，施工困难，质量较难保证，却是地震灾害集中发生的部位。对于框架梁柱的节点及附近区域这个结构中最敏感的区域，应该是抗震设计和施工中最值得重视的关键部位之一。为了满足柱抗震轴压比的要求，同时又要控制柱截面不能过大，设计中柱常采用较高强度等级的混凝土。对于以受弯作用为主的楼面梁而言，过高的混凝土强度等级对提高的混凝土强度对抗弯承载力的贡献不
7、明显，而对构件承受非荷载应力（混凝土收缩应力、温度应力等）不利。随着建筑物层数和高度的增大，框架梁柱节点的设计强度差会扩大到几个等级，就可能导致梁柱节点需要分两次浇筑3或采取特别加强措施。 2.2 框架梁柱节点施工中存在问题的分析 施工人员根据施工缝留设在梁底标高以下 20 mm30 mm 的惯例，由于理解不到位，常想当然地认为框架梁柱节点混凝土与梁板混凝土为同一强度等级，这种缺乏依据的选择有时是不安全的。 （1）从混凝土的浇筑施工工艺上分析，存在错误操作的可能。目前几乎都是采用预拌混凝土工艺，施工人员习惯于将竖向构件柱与水平构件梁板分两次浇筑（即节点区采用楼盖混凝土强度等级浇筑） 。如果要求
8、其中的梁柱节点单独浇筑，则首先是其供应量及浇筑时间不易控制而会导致混凝土超过初凝时间后继续进行浇筑干扰凝结而降低强度的质量事故，其次是框架梁柱节点区与梁板之间的分隔确实有一定难度，故一般施工单位不希望大面积采用此类施工方法。 （2）从框架结构受力情况与预防破坏分析，存在成本提高的可能。节点区受到梁柱传递的轴力、弯矩和剪力的共同作用，受力状态十分复杂，其破坏形态主要为剪切破坏，在地震力的反复作用下将形成多条交叉裂缝，把节点核心区分成若干混凝土块体，结果是大大降低了节点区域混凝土的强度。因此必须采用构造配筋措施来提高节点强度。 2.3 汶川地区破坏性震害教训对框架梁柱节点抗震设计和施工的启示 从
9、5.12 汶川地区发生破坏性震害教训表明，在地震区域提高混凝土框架梁柱节点抗震性能具有迫切性。虽然建筑结构本身具有较高的地震易损性。但混凝土框架具有良好的抗震性能，只要保证钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震能力，可以发挥出比较好的抗震作用。汶川地区多数政府办公大楼，电信大楼等，由于在设计时恰好采用钢筋混凝土框架结构，按照甲类或者乙类建筑设计标准，抗震设防烈度提高一度，所以人们看到事实是混凝土框架结构的政府办公大楼倒塌的比较少，调查统计结论详见不同使用功能的建筑震害情况对比计图（图 1） 。43%以上的框架结构办公建筑依然可使用或经加固以后可以继续使用。 图 1，不同使用功能的建筑震害情况对比计图 因
10、此从图 1 可以看出，提高混凝土框架梁柱节点抗震性能是实行抗震目标的有效方法，也是设计和施工都必须迫切重视的问题。 3 高层建筑混凝土框架梁柱节点施工方法 经过调查研究与分析，作者对混凝土框架梁柱节点施工方法提出如下两条建议。 3.1 梁柱强度等级不等时采用混凝土先分隔、后连续的浇筑措施 无论是高层建筑使用商品混凝土或使用现场搅拌站预拌浇捣混凝土，框架梁柱节点核心区的混凝土浇捣施工方案一般为：不论柱顶留或不留施工缝，均先用塔吊吊斗或混凝土泵输送柱的高等级混凝土就位，节点部位先分层振捣完成。在楼面梁板周围留出 45的临时斜面，在混凝土初凝前，随之浇筑楼面梁板的混凝土。采用这种方法浇捣楼层柱、墙、
11、梁、板混凝土时应重点控制高低强度等级混凝土的相邻接面混凝土浇筑结束不能超过初凝时间，故在柱顶梁底 20 mm30 mm 留设施工缝，以缩小节点核心区高强度等级混凝土浇捣时间，避免高低强度等级混凝土的邻接面浇捣超时。同时对梁柱节点钢筋密集的核心区需要用小型插入振捣器加强精心振捣，避免漏振或产生死角，对于钢筋确实过分密集的情况，应事先和设计单位联系沟通，采取适当的技术措施，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度。见梁柱混凝土强度不等时节点设临时斜面浇筑方法示意图（图 2）和梁柱混凝土强度不等时节点加设钢丝网5 浇筑方法示意图（图 3） 。 图 2，梁柱混凝土强度不等时节点设临时斜面浇筑方法示意图
12、图 3，梁柱混凝土强度不等时节点加设钢丝网浇筑方法示意图 3.2 梁柱强度等级不等时采用节点验算挖潜和附加配筋的措施 高层建筑框架梁柱节点设计计算方法很多，由于方法不同、假设的条件不同，计算结果在该处的内力分布是不一样的。高层建筑的底部各层，梁柱采用不同等级混凝土也是正常的。但在此类情况下，设计者应根据计算结果给出节点施工详图，并说明混凝土等级差和变化的位置，施工顺序及技术要求等，由于这些内容都不是施工人员能够决定的。如施工图中设计表述不完整。依据建筑法律法规的有关规定，施工单位必须请设计院提出解决办法，不得擅自变更设计。 考虑到梁柱节点区需要处理的都在高层建筑的下部，该区段的柱主筋配率 一般
13、接近或略大于 1%，因此完全可建议设计单位通过概念设计与验算挖潜，对节点区采用如下措施： （1）当梁板与柱的混凝土强度等级7仅相差 5MPa 时，节点区完全可与楼盖一起浇注； （2）当梁板比柱的混凝土强度等级分别低于 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%。 （3）当梁板比柱的混凝土强度等级低 20MPa 及以上时，再靠增设节点区竖向短筋来提高其抗压强度已不可行，其原因一是无法布筋，二是短筋数量太大。此时节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇注，虽然有一定的施工难度且需有较严密的施工组织措施，但所占的分量不很大，仍可以接受。 一般认为，
14、上述施工措施可以针对边柱和角柱节点区而言，如系中柱节点区，则可将各条措施中梁柱混凝土强度等级的差异各提高 5MPa。该结论的依据虽是定性而不是定量的，但从抗震概念设计出发，充分发掘中柱节点的抗压潜力，并考虑现场施工方便性的角度而言，它是可行且科学的。综上所述，梁柱节点区的混凝土浇捣施工方案为可用“梁柱混凝土强度等级差与相应施工措施表” （表 1）所示的相应措施来处理。 表 1，梁柱混凝土强度等级差与相应施工措施表 4.结论 高层建筑的框架结构梁柱节点处，经常会出现柱混凝土强度等级比同一层梁板高的情况，第一种是通常的施工方法，做法是先浇筑梁柱节点处混凝土强度等级高的核心部分，然后在初凝前再完成梁板混凝土浇筑，虽然可行，但有施工操作难度不小，一旦处理不当，就会留下抗震能力下降的隐患。因此如果能够选择上述的第二个施工方法建议，使之得到贯彻实施，对确保梁柱节点混凝土强度施工质量，降低施工难度，有现实的指导意义。
