框架柱縱向鋼筋偏移成因與處理措施應用研究

斯旭東

(上海殷行建設集團有限公司，上海 200082)

在建筑工程施工過程中，框架柱受力鋼筋的偏位現(xiàn)象較為普遍，是工程中常見的質(zhì)量通病之一。究其原因，總的說來是由于建筑工程手工作業(yè)比重較大，工業(yè)化程度低導致。在目前預制裝配式結(jié)構(gòu)尚未全面普及，施工現(xiàn)場仍然以手工作業(yè)為主的情況下，對于框架柱等縱向受力構(gòu)件主筋偏位的研究有著非常實際的意義。

1 框架柱縱向鋼筋偏位成因

目前我國建筑施工現(xiàn)場手工作業(yè)占主流，框架柱從鋼筋制作綁扎、模板安裝、混凝土澆搗乃至測量放線等多道工序中，均有導致縱向鋼筋偏位的因素存在。具體來說，有如下幾方面：

1.1 測量放線出現(xiàn)偏差

這種偏差往往會導致整個框架柱所有鋼筋均出現(xiàn)偏位，給施工帶來很大的麻煩。該偏差應該通過加強技術交底和事中監(jiān)管來極力避免。

1.2 鋼筋綁扎施工不到位

未放置最上一道定位箍，縱向鋼筋上部無約束；鋼筋綁扎時超出鋼筋定位范圍；未將鋼筋均勻分布，導致縱向鋼筋分布不均；鋼筋垂直度偏差較大，導致上部鋼筋偏位；

1.3 模板安裝施工導致鋼筋偏位

漏放或少放鋼筋保護層墊塊；模板安裝出現(xiàn)偏差，將鋼筋骨架擠向一側(cè)導致偏位；

1.4 混凝土澆搗施工導致鋼筋偏位

震動棒、汽車泵輸送管等外力碰撞鋼筋骨架導致偏位，這是最常見的原因之一；基礎或者框架柱變截面處因沒有模板約束，澆搗混凝土時縱向鋼筋也容易出現(xiàn)偏位；

2 框架柱縱向鋼筋偏位對結(jié)構(gòu)的影響及處理措施

在框架結(jié)構(gòu)中，框架柱是縱向受力構(gòu)件，梁板之上的荷載通過框架柱最終傳遞至基礎。我國有著廣大的抗震設防區(qū)，抗震設計理念之一為強柱弱梁，相對而言，框架柱的剛度和受彎承載力要比框架梁更大?？蚣苤械目v向受力鋼筋，在框架柱受壓時，與混凝土共同承擔豎向壓力，而框架柱受水平作用力或較大彎矩時，柱端一側(cè)出現(xiàn)的拉力則主要由縱向受力鋼筋承擔。綜上所述，框架柱縱向受力鋼筋偏位較大時，對框架柱抵抗水平作用力和柱端彎矩是很不利的。

結(jié)合實際施工過程，框架柱縱向鋼筋偏位的形式總結(jié)下來有如下幾種：

2.1 中部鋼筋分布不均

由于鋼筋保護層未受影響，此種偏位形式對于結(jié)構(gòu)的影響是最小的。

處理措施：

(1)若鋼筋偏位在25 mm以內(nèi)，對于框架柱的豎向承載力和柱端彎矩抵抗力影響不大，可不做處理，待上一層鋼筋綁扎時，調(diào)整到原來的位置即可。

(2)若鋼筋偏位超過25 mm，可在鋼筋根部偏位相對側(cè)剔鑿，深度不小于偏位值的2倍，然后將鋼筋糾偏至允許范圍，糾偏后剔鑿空隙用高標號的補償收縮水泥砂漿振搗密實并做好養(yǎng)護工作。剔鑿法如圖1所示。

圖1 剔鑿扶正圖

2.2 鋼筋向框架柱外偏位

由于縱向鋼筋已經(jīng)超出了保護層外，若不妥善處理，容易導致主筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用年限。

處理措施：

(1)若鋼筋偏位值在25 mm以內(nèi)，可采取上述剔鑿法，將偏位鋼筋糾偏至允許范圍。

(2)若鋼筋偏位值超過25 mm，在不影響建筑使用功能的情況下，經(jīng)建設單位和設計單位的同意，采取加大框架柱當前層截面尺寸，待上一層結(jié)構(gòu)施工時按照平法施工圖集16G101-1相關要求在梁柱節(jié)點內(nèi)按照1∶6的傾斜度變截面至原設計值，在扶正的高度范圍內(nèi)箍筋應加密布置，不小于φ8@100?？v向鋼筋外偏加大截面扶正如圖2所示。

圖2 縱筋外偏扶正圖

若鋼筋偏位值超過25 mm，且條件受限不能加大框架柱截面尺寸，則將偏位鋼筋割除，在框架柱內(nèi)重新植筋處理。

2.3 鋼筋向框架柱內(nèi)偏位

向內(nèi)偏位導致主筋的保護層過大，在水平力和柱端彎矩的作用下，若偏位一側(cè)正好處于受拉區(qū)，縱向鋼筋不能充分發(fā)揮抗拉作用，外層混凝土極易形成裂縫，使框架柱主筋暴露于外界環(huán)境，進而銹蝕縱向受力鋼筋，影響結(jié)構(gòu)安全。另一方面，主筋向框架柱內(nèi)偏移，計算截面尺寸減小，在內(nèi)力不變的情況下，框架柱原有的配筋就不能滿足要求。

處理措施：

(1)若鋼筋偏位值在25 mm以內(nèi)，可采取上述剔鑿法，將偏位鋼筋糾偏至允許范圍內(nèi)即可。

(2)若25 mm≤鋼筋偏位值<50 mm，原有鋼筋尚能起到一定的承載作用，可以在樓面上按照1∶6的傾斜度扶正，同時在正確的位置鉆孔植入相同規(guī)格的鋼筋，孔內(nèi)灌注高標號補償收縮水泥砂漿或者A級植筋膠，將植筋與扶正后的偏位鋼筋焊接連接。在扶正的高度范圍內(nèi)箍筋應加密布置，不小于φ8@100?？v向鋼筋內(nèi)偏植筋扶正如圖3所示。

圖3 縱筋內(nèi)偏植筋扶正圖

若鋼筋偏位值≥50 mm，偏位鋼筋已失去利用價值，可以直接割除，在設計正確位置重新鉆孔植筋處理。

上述所有的糾偏措施中若采用植筋法，植筋深度應按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范》(GB 50367-2013)計算得出，植筋施工嚴格按照施工驗收規(guī)范，同時設置一組同等條件鋼筋用于現(xiàn)場抗拉拔實驗。

3 框架柱縱向鋼筋偏移處理工程實例

3.1 工程概況

浦東新區(qū)曹路基地南擴區(qū)B07-04地塊配套幼兒園項目，總建筑面積6 104 m2，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，層數(shù)三層，層高3.8 m，框架柱混凝土強度等級為C30，梁板混凝土強度等級為C35，發(fā)生偏位的框架柱KZ4*位于二層1軸交D軸處，截面尺寸500×500，為一級抗震角柱，西側(cè)和南側(cè)為室外，北側(cè)和東側(cè)為室內(nèi)，設計配筋：主筋4φ25(角筋)+8φ22，箍筋φ10@100，KZ4*北側(cè)四根縱向受力鋼筋向框架柱內(nèi)偏位80 mm。

3.2 縱筋偏移原因分析

根據(jù)收集到的測量放線員、鋼筋工人及施工員等相關人員對該框架柱描述信息分析，該框架柱KZ4*應該是在混凝土澆搗過程中外力碰撞了北側(cè)的縱向鋼筋導致偏位。KZ4*一層截面尺寸為600×600，二層變截面至500×500，北側(cè)和東側(cè)各自向內(nèi)偏移100，其重新插筋的主筋底部沒有模板約束，樓面的定位箍綁扎不牢固，在外力作用下導致主筋偏位。

3.3 縱筋偏移處理方案

(1)主筋向內(nèi)偏移80 mm，超過了50 mm，將偏位的鋼筋用手持砂輪機切割。

(2)在KZ4*北側(cè)重新定位放線，標出縱向受力鋼筋正確的位置。

(3)計算植筋錨固長度?？蚣苤鵎Z4*為雙偏心受壓柱，北側(cè)鋼筋承受壓力，錨固長度可按照構(gòu)造要求計算其最小錨固長度鄰lmin，分別計算φ25角筋和φ22中部鋼筋植筋錨固深度如下：

①φ25角筋植筋深度計算:

單根植筋錨固的承載力設計值：

最小錨固長度：

lmin=max{0.6ls;10d;100mm}

式中：ls為植筋的基本錨固深度。

式中:αspt為防止混凝土劈裂引用的計算系數(shù)，取值1.05;d為錨固鋼筋公稱直徑，取值25 mm;fy為錨固鋼筋抗拉強度設計值，取值360 N/mm2;fbd為植筋用膠黏劑的黏接抗剪強度設計值，取值3.85 N/mm2。

故：

可得：

lmin=max{0.6×490.9;10×25;100 mm}=294.5 mm

②φ22中部鋼筋植筋深度計算:

單根植筋錨固的承載力設計值：

最小錨固長度：

lmin=max{0.6ls;10d;100mm}

式中：ls為植筋的基本錨固深度。

式中：αspt為防止混凝土劈裂引用的計算系數(shù)，取值1.02;d為錨固鋼筋公稱直徑，取值22 mm;fy為錨固鋼筋抗拉強度設計值，取值360 N/mm2;fbd為植筋用膠黏劑的黏接抗剪強度設計值，取值4.25 N/mm2。

故：

可得：

lmin=max{0.6×380.2;10×25;100 mm}=228.1 mm

(4)按照錨固長度計算結(jié)果用加長沖擊電鉆鉆孔，其中φ25鋼筋鉆孔孔徑為32，φ22鋼筋鉆孔孔徑為28。鉆孔之后用鼓風機通過細導管插入仔細清理孔內(nèi)灰塵，清除干凈之后進行植筋。植筋采用A級植筋膠。在同層樓面同條件植筋一組，作為現(xiàn)場抗拉拔試驗組。

(5)做好植筋記錄，留下影像資料，報監(jiān)理單位進行鋼筋隱蔽驗收。植筋72 h之后請第三方檢測單位對化學錨固植筋進行現(xiàn)場抗拉拔試驗。

3.4 框架柱偏移處理后結(jié)果

根據(jù)第三方檢測單位針對浦東新區(qū)曹路基地南擴區(qū)B07-04地塊配套幼兒園項目二層框架柱KZ4*縱向受力鋼筋偏位植筋后錨固處理出具的現(xiàn)場抗拉拔試驗報告，其抗拉強度實測值均能滿足混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范的要求。該項目在參建各方的共同努力之下，圓滿完成了既定的各項目標，得到了建設單位、質(zhì)監(jiān)站以及浦東新區(qū)教育局等單位部門的一致認可，最終獲得了浦東新區(qū)建設工程文明工地、浦東新區(qū)建設工程東方杯(區(qū)優(yōu)質(zhì)工程)等榮譽稱號。

4 結(jié)論與展望

綜上所述，想要從根本上解決建設工程施工現(xiàn)場的各種質(zhì)量通病，例如本文所述的框架柱縱向鋼筋偏位的問題，最好的方法莫過于當前中央及地方政府在全國范圍內(nèi)大力推行的預制裝配式(PC)建筑，預制裝配式建筑有著天然的工業(yè)化基因，能夠在工廠里實現(xiàn)流水作業(yè)，通過機械化代替一大部分手工濕作業(yè)，提高建筑構(gòu)件的精確度、質(zhì)量水平，大大減少了目前施工現(xiàn)場存在的各種質(zhì)量通病。同時，預制裝配式建筑也很好的契合了環(huán)境保護的基本國策，可謂是一舉多得。希望在不久的將來，在整潔有序的建筑施工現(xiàn)場，諸如框架柱縱向鋼筋偏位的問題成為過去式。