平面表示法梁柱節(jié)點施工中存在的問題與應對措施

[摘要]梁柱節(jié)點平面表示法是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計施工過程中極其重要的環(huán)節(jié)。然而在實際運用過程中，這一環(huán)節(jié)并沒有引起有關(guān)部門和技術(shù)人員的高度重視，故目前尚沒有針對混凝土結(jié)構(gòu)基本原理的承載的構(gòu)造理論，容易造成“構(gòu)件的簡單組合即為結(jié)構(gòu)”的錯誤理解。且對“節(jié)點本體，節(jié)點關(guān)聯(lián)體”的概念模糊不清，導致在梁柱節(jié)點施工過程中容易出現(xiàn)混凝土開裂、模板變形、鋼筋軸線位移、錨固長度不足以及混凝土保護層厚度不夠等現(xiàn)象，成為影響建筑工程結(jié)構(gòu)安全的重大隱患。本文通過對結(jié)構(gòu)節(jié)點進行分析研究，提出其在設(shè)計施工過程中存在的質(zhì)量問題與應對措施。

[關(guān)鍵詞]梁柱節(jié)點；節(jié)點本體：節(jié)點關(guān)聯(lián)體

1、節(jié)點構(gòu)造概述

平法制圖節(jié)點構(gòu)造按其功能可分為結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造和鋼筋節(jié)點構(gòu)造兩部分。建筑工程基礎(chǔ)、柱、墻、梁、板、樓梯等構(gòu)件，通過節(jié)點連接，形成結(jié)構(gòu)。單一獨立的各類構(gòu)件若沒有節(jié)點連接，無法構(gòu)成結(jié)構(gòu)。因此，構(gòu)件節(jié)點的連接是結(jié)構(gòu)施工中非常重要的環(huán)節(jié)。相關(guān)技術(shù)人員在設(shè)計和施工過程中，首先對標準構(gòu)造圖集16G101-1、2、3冊充分理解，掌握節(jié)點的構(gòu)造要素和節(jié)點內(nèi)鋼筋的連接形式，正確區(qū)分節(jié)點本體和節(jié)點關(guān)聯(lián)體。

節(jié)點本體是指縱向及橫向鋼筋（箍筋）應貫通節(jié)點連續(xù)設(shè)置。節(jié)點關(guān)聯(lián)體是指關(guān)聯(lián)構(gòu)件端部，其縱向（水平）鋼筋錨入節(jié)點本體內(nèi)的構(gòu)件。如基礎(chǔ)為柱的支撐體系，柱為梁的支撐體系，梁為板的支撐體系，板為自身支撐體系。因此，基礎(chǔ)應在其支撐柱的位置保持連續(xù)，柱應在梁的支撐位置保持連續(xù)，梁應在其支撐板的位置保持連續(xù)。故鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)為本體構(gòu)件節(jié)點的有：框架柱一基礎(chǔ)節(jié)點，剪力墻柱一基礎(chǔ)節(jié)點，剪力墻一基礎(chǔ)節(jié)點，基礎(chǔ)連梁一基礎(chǔ)節(jié)點。因此基礎(chǔ)作為節(jié)點本體，其縱向鋼筋和橫向鋼筋（含箍筋）均應貫通節(jié)點連續(xù)設(shè)置，基礎(chǔ)配筋茌節(jié)點區(qū)內(nèi)應連續(xù)設(shè)置。

1.1框架柱一基礎(chǔ)節(jié)點

基礎(chǔ)作為本體構(gòu)件，框架柱為其關(guān)聯(lián)構(gòu)件時，其縱向鋼筋應錨入基礎(chǔ)（系指筏板基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)等）內(nèi)，相應箍筋不一定在基礎(chǔ)中設(shè)置，但為避免在澆筑混凝土時框架柱在基礎(chǔ)內(nèi)的插筋發(fā)生位移，規(guī)范規(guī)定在基礎(chǔ)內(nèi)應設(shè)置不少于兩道，間距≤500mm的雙支箍或復合箍筋，用于固定柱插筋，如圖1所示。

1.2剪力墻一基礎(chǔ)節(jié)點

基礎(chǔ)作為本體構(gòu)件，剪力墻為關(guān)聯(lián)構(gòu)件時，其豎向鋼筋應錨入基礎(chǔ)內(nèi)，水平鋼筋不一定錨入基礎(chǔ)內(nèi)，但為避免澆筑混凝土時剪力墻插筋發(fā)生位移，需要在基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置不少于兩道的基礎(chǔ)鋼筋，間距≤500mm的水平筋和相應拉筋（注：非拉結(jié)筋），用于固定剪力墻的豎向鋼筋，也可將豎向鋼筋焊接（視鋼筋直徑而定）或固定茌基礎(chǔ)鋼筋上。

1.3標準層框架梁一框架柱節(jié)點

節(jié)點標準層框架梁一柱（含屋面框架梁一框架柱），柱作為本體構(gòu)件，相應框架梁即為關(guān)聯(lián)構(gòu)件。梁縱向鋼筋應錨入柱內(nèi)或貫通節(jié)點。箍筋通常不需要在柱內(nèi)設(shè)置，只有當采用寬扁梁（注：梁比柱寬，梁寬大于梁高）或邊框梁外側(cè)在柱以外的特殊條件下，邊框梁的箍筋才能貫通節(jié)點設(shè)置。

1.4長跨井字梁一短跨井字梁（等截面井字梁）節(jié)點

茌長跨井字梁和短跨井字梁交叉連接時，以短跨井字梁為本體構(gòu)件，長跨井字梁為關(guān)聯(lián)構(gòu)件，其縱向鋼筋應貫通節(jié)點設(shè)置，箍筋不需要在節(jié)點內(nèi)設(shè)置。等跨或等截面井字梁交叉連接時，可任選一方為關(guān)聯(lián)構(gòu)件。

[本文根據(jù)結(jié)構(gòu)及地基承載力傳遞路徑（板一梁一柱一基礎(chǔ)等），對相關(guān)構(gòu)件節(jié)點連接進行分析，應力集中在以上部位]

除此之外，其它類型的構(gòu)件連接還有很多，篇幅有限不在此一一列舉，設(shè)計和施工前，技術(shù)人員須明確本體構(gòu)件和關(guān)聯(lián)體構(gòu)件的內(nèi)在聯(lián)系，準確掌握并靈活運用相關(guān)規(guī)范，保證建筑工程設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量。

2、梁、柱節(jié)點施工過程中存在的問題

2.1核心區(qū)混凝土強度等級的確定

梁柱節(jié)點位置施工是框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，其受力來自于水平、豎向、側(cè)向等不同方向，同時承載梁端、柱端剪應力。當?shù)卣鸷奢d連續(xù)作用時，核心區(qū)混凝土同時受到彎矩、剪應力和復合應力的作用，若長期處于疲勞狀態(tài)，核心區(qū)混凝土將會出現(xiàn)開裂、保護層脫落及被壓碎等質(zhì)量問題，如圖2、圖3所示。同時縱向鋼筋屈壓比加大，失去力的傳遞功能，節(jié)點處受力鋼筋起拱變形、軸線位移，如圖4所示，此時已被破壞的梁柱節(jié)點將不能有效迅速地傳遞上部荷載，導致荷載在節(jié)點處的應力值瞬時增加，縱向鋼筋茌節(jié)點處斷裂，如圖5所示。尤其邊柱、角柱，受到扭力、偏心力的影響，其受力狀態(tài)則更為復雜。

大量實驗（事實）表明，在地震力的作用下梁柱節(jié)點破壞尤為嚴重，糾其原因在于梁柱節(jié)點處混凝土強度不足，抗剪強度不夠和箍筋未按要求配置所致，如圖6所示。從施工方面考慮，梁柱節(jié)點處鋼筋密集，混凝土澆筑時很難充盈密實，容易出現(xiàn)孔洞。加上振搗困難，導致混凝土出現(xiàn)疏松現(xiàn)象，造成梁柱節(jié)點處的質(zhì)量安全隱患，在設(shè)計和施工時應引起技術(shù)及工作人員的高度重視。

2.2梁柱節(jié)點裂縫產(chǎn)生的原因

2.2.1混凝土強度等級差異

設(shè)計及施工過程中節(jié)點處的混凝土強度等級比節(jié)點外的混凝土強度高1-2級。強度等級相差較大情況下，不同強度混凝土材料用量，如水泥、中粗砂、碎石、水用量、水灰比和攪拌時間等也是不一樣產(chǎn)生的水化熱量就越高。茌框架或框剪結(jié)構(gòu)中，柱的截面和體形相對較大，水泥用量較多，節(jié)點處不能同時收縮，用的水泥摻量越大，單位時間內(nèi)交界面處產(chǎn)生裂縫的可能性就越大，如圖7、圖8所示。

2.2.2梁柱受約束的條件不同

梁截面尺寸小則剛度小，柱截面尺寸大則剛度大，梁在柱子的強大約束力作用下，混凝土的收縮受到限制，同時容易產(chǎn)生裂縫。

圖8核心區(qū)梁柱不同強度混凝土節(jié)點

2.2.3施工中存在的問題

梁柱節(jié)點處采用的高強混凝土，水泥摻量大，早期強度高，凝結(jié)快，塌落度小，對泵送設(shè)備要求較高。同時，當商品混凝土運至施工現(xiàn)場時，存在個別施工人員違反操作規(guī)程，人為加水加料現(xiàn)象，這些都是導致混凝土在接縫處形成收縮偏差，是產(chǎn)生冷縫的最根本問題。如圖6所示。

其次，澆筑前未對模板做好清理、沖洗（無積水）準備工作，未按規(guī)定時間振搗和養(yǎng)護也是造成上述問題的主要因素。一般情況下混凝土每一插點的振搗時間約20～30s.最短不應少于10s。合理的振搗時間可根據(jù)下列現(xiàn)象判斷：

混凝土不再顯著下沉；不再出現(xiàn)氣泡；昆凝土表面平整并出現(xiàn)浮漿。合理的養(yǎng)護標準時間.不少于7d.冬季混凝土表面無結(jié)凌現(xiàn)象，春秋夏季混凝土表面濕潤不干燥。

2.3梁柱節(jié)點處防止裂縫產(chǎn)生的措施

2.3.1施工前根據(jù)現(xiàn)場砂、石含水率，確定實驗室配合比，控制施工配合比

對柱子混凝土盡量減少水泥用量，降低含砂率，增加石子含量，減少混凝土塌落度，并對外加劑和粉煤灰做適當調(diào)整，使其滿足泵送混凝土的要求。

2.3.2混凝土的澆筑順序宜“先高后低”，即先澆高強度混凝土，后澆低強度混凝土

嚴格控制澆筑柱混凝土的初凝時間，對普通水泥而言，初凝時間不小于45min，終凝時間不大于10h。

結(jié)語：

綜上所述，有關(guān)規(guī)范雖然對建筑工程主體結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計及施工已有詳細規(guī)定，但對若干具體問題仍無明確說明，故在實施過程中對工程建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理等各參建方提出更高要求。如節(jié)點、強度、三線、裂縫、安全、保護層一直以來作為設(shè)計與施工研究、探討的重點，本文針對建筑工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，在一定程度上為建筑領(lǐng)域的同行從理論上保障工程順利進行提供了借鑒經(jīng)驗。

作者簡介：

張國勇，出生年月：1957-06-02），性別：男，籍貫：河南·鄭州，學歷：大學·本科，研究方向：結(jié)構(gòu)·抗震。