試論高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

王永紅

（甘肅偉業(yè)路橋工程有限公司，甘肅 定西 748100）

0 引言

框架主體結(jié)構(gòu)的高層建筑建設(shè)中，梁柱是關(guān)鍵性受力結(jié)構(gòu)，因而梁柱節(jié)點(diǎn)作為關(guān)鍵位置，通常需要設(shè)計(jì)成較為復(fù)雜的構(gòu)造形式，中間柱存在大量的鋼筋接頭、鋼筋分布較為密集、施工工序要求緊密銜接，且施工空間較為狹小，實(shí)際操作難度較高，會(huì)為高層建筑施工帶來一定的質(zhì)量安全隱患。為此，高層建筑施工單位應(yīng)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)給予高度關(guān)注，做好鋼筋綁扎施工、混凝土施工、模板施工等技術(shù)的合理優(yōu)化，進(jìn)而增強(qiáng)高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工的優(yōu)質(zhì)性與安全性。

1 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的類型劃分

現(xiàn)代建筑逐步高層化發(fā)展，并且在高層建筑施工中框架結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用逐漸增多。通?？蚣芙Y(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工之前，施工單位會(huì)立足整合結(jié)合框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)所處位置進(jìn)行梁柱節(jié)點(diǎn)的區(qū)分，會(huì)將之劃分為3 種節(jié)點(diǎn)類型：①中柱節(jié)點(diǎn)。②角柱節(jié)點(diǎn)。③中層與邊柱節(jié)點(diǎn)。因梁柱節(jié)點(diǎn)所處位置有所差異，因而梁柱之間形成的交叉結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，各個(gè)梁柱之間的壓力條件各不相同，且壓力狀況也并不一致。通過實(shí)踐研究分析發(fā)現(xiàn)，周邊存在梁結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)對(duì)外力的承受能力更強(qiáng)，且較強(qiáng)的外力會(huì)對(duì)角柱節(jié)點(diǎn)帶來影響。而邊界節(jié)點(diǎn)因其抗彎能力更強(qiáng)，因而更利于增強(qiáng)高層建筑工程的質(zhì)量水平。

2 制約高層框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工的因素分析

高層建筑施工需要在露天環(huán)境下開展，外界環(huán)境因素會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生一定影響，會(huì)因氣候天氣等因素制約而延誤工期?，F(xiàn)代化高層建筑施工中，需要應(yīng)用多種建筑材料，其中作為關(guān)鍵材料的混凝土易受到外界溫度變化的影響，若施工環(huán)境溫度不適宜，則會(huì)影響工程質(zhì)量，或是出現(xiàn)開裂問題?，F(xiàn)代高層框架結(jié)構(gòu)施工中，梁柱連接施工時(shí)需要通過拉結(jié)鋼筋、混凝土砌塊及砂漿組合構(gòu)建承重結(jié)構(gòu)，若是節(jié)點(diǎn)位置處的外力承受能力不足，工程質(zhì)量將難以得到保證。而承重結(jié)構(gòu)的高低，與施工所用材料的質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)置的合理性存在必然關(guān)聯(lián)。

3 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)計(jì)問題

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑施工應(yīng)以良好的鋼筋綁扎為前提，常用的施工設(shè)計(jì)方法有兩種：①先柱后梁[1]，即根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成各層柱箍筋綁扎之后再安裝模板，通常是在梁底之下5～10cm 位置處設(shè)置施工縫，以便于柱體混凝土可順暢澆筑，且需在拆除柱模之后方可進(jìn)行柱頭節(jié)點(diǎn)模板以及梁底模板的安裝，之后再做框架梁鋼筋的綁扎處理及梁與梁柱節(jié)點(diǎn)的澆筑施工。如此操作是由于梁柱節(jié)點(diǎn)位置處存在大量且密集的鋼筋綁扎絲，會(huì)影響梁柱節(jié)點(diǎn)處箍筋混凝土澆筑的順暢性，在不解開扎絲的前提下，混凝土難以充分流入，且會(huì)影響混凝土的致密性。而若將扎絲解開，節(jié)點(diǎn)位置處則會(huì)出現(xiàn)箍筋散亂問題，而水泥漿則會(huì)流入下部區(qū)域而使柱中鋼筋遭到污染，從而會(huì)影響施工質(zhì)量。②沉梁法，應(yīng)用此法時(shí)往往是將節(jié)點(diǎn)區(qū)域的箍筋留出不做綁扎處理，在所有的節(jié)點(diǎn)模板及梁板模板完成安裝之后再進(jìn)行梁鋼筋的綁扎，在拆除掉臨時(shí)支架之后再在梁模中吊入綁扎好的梁鋼筋骨架。但沉梁法的應(yīng)用需要一次成形，并且具備較高的沉入要求，而沉入之后可能會(huì)出現(xiàn)綁扎數(shù)量不足、難以實(shí)施調(diào)整或存在漏綁柱箍筋后續(xù)無法彌補(bǔ)的問題，也會(huì)影響梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑施工的質(zhì)量。

3.2 鋼筋綁扎施工問題

3.2.1 施工間距問題

施工實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，鋼筋施工中存在節(jié)點(diǎn)鋼筋綁扎數(shù)量少、箍筋堆疊、節(jié)點(diǎn)鋼筋間距過短等問題，并且使梁柱鋼筋的整體施工質(zhì)量受到影響。通過研討分析發(fā)現(xiàn)，這些問題多是由兩方面原因造成的，一方面，是施工過程中未針對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的施工展開有效的監(jiān)測(cè)，并且梁柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)節(jié)點(diǎn)施工了解不夠充足，從而導(dǎo)致框架設(shè)計(jì)不夠合理。另一方面，由于節(jié)點(diǎn)區(qū)域箍筋綁扎處理與梁底穿筋施工相互影響，因而施工人員需要避讓開節(jié)點(diǎn)區(qū)域，或拆除掉綁扎完成的節(jié)點(diǎn)箍筋，或是對(duì)其做調(diào)整處理，從而導(dǎo)致施工間距過不合理。

3.2.2 縱筋錨固問題

高層建筑施工中，若是柱截面積較大，需要應(yīng)用復(fù)合箍筋方式[2]，然而應(yīng)用此種箍筋方法時(shí)，綁扎縱筋之后會(huì)導(dǎo)致穿筋操作沒有充足的空間，因而需要應(yīng)用導(dǎo)筋或利用U 形開口箍實(shí)施綁扎操作，或是需要對(duì)彎鉤做熔斷處理，如此便會(huì)使原本預(yù)留的錨固長(zhǎng)度便短，并且必須對(duì)模板進(jìn)行拆除處理，否則節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋問題將難以得到解決，這會(huì)導(dǎo)致施工操作難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而會(huì)影響到最終的施工質(zhì)量。

3.3 混凝土施工問題

混凝土施工中需要在模板施工后，按照施工要求、結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合理配置混凝土，需要結(jié)合建筑梁柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度，且梁柱節(jié)點(diǎn)施工時(shí)所應(yīng)用的混凝土強(qiáng)度應(yīng)與梁柱混凝土相一致。工程實(shí)踐中，存在對(duì)梁柱混凝土強(qiáng)度關(guān)注較高，卻未重視節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域出現(xiàn)開裂問題，會(huì)因裂縫修補(bǔ)而延誤工期，且建筑梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性會(huì)有所下降，穩(wěn)定性也會(huì)受到影響。若開裂問題出現(xiàn)在梁柱混凝土澆筑后、節(jié)點(diǎn)澆筑之前，澆筑區(qū)域可能會(huì)產(chǎn)生浮漿[3]，為此，應(yīng)在節(jié)點(diǎn)澆筑之前修補(bǔ)好裂縫，且需做好松動(dòng)石塊或硬度不足混凝土的處理，而后再澆筑節(jié)點(diǎn)混凝土，以此保證節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土施工質(zhì)量。梁柱及梁板兩個(gè)澆筑工序若未同步開展，可能會(huì)在二者連接處產(chǎn)生冷縫。為確保梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，防止冷縫問題出現(xiàn)，需要立足設(shè)計(jì)階段，將對(duì)節(jié)點(diǎn)澆筑施工可能產(chǎn)生影響的因素納入考量，并做到整個(gè)澆筑工序的合理簡(jiǎn)化。

3.4 模板施工問題

梁柱節(jié)點(diǎn)施工中，應(yīng)以鋼筋綁扎的順序?yàn)橐罁?jù)安裝模板，在梁底板鋼筋綁扎完成后進(jìn)行梁底板殼體的安裝，之后再做相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)箍筋綁扎，在這些工序全部完成后方可安裝模板。模板安裝時(shí)要做加固處理，且需以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)實(shí)施整個(gè)安裝與加固操作。模板安裝前，需要在適合的技術(shù)應(yīng)用下對(duì)梁底板的承載力進(jìn)行測(cè)定，并且需要做好板與節(jié)點(diǎn)的比例確定，精準(zhǔn)測(cè)量梁、板及柱的尺寸，做好樓板分類后再進(jìn)行分層組的確定，并做好梁、板、柱及節(jié)點(diǎn)間關(guān)系的協(xié)調(diào)。應(yīng)結(jié)合施工實(shí)際需求合理設(shè)置模板尺寸，且要在模板檢測(cè)合格后再應(yīng)用。模板安裝施工中，通常是采用散裝方法在臨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，此種安裝方式易出現(xiàn)模板尺寸與要求不符的問題，或?qū)е陆涌p處出現(xiàn)松動(dòng)，也可能出現(xiàn)模板表面平整度不佳現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致后續(xù)模板的拆除重組面臨較大難度，并且難以針對(duì)節(jié)點(diǎn)位置實(shí)施清潔。

4 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)優(yōu)化的實(shí)例分析

4.1 工程概況

某棚戶區(qū)改造安置房項(xiàng)目總占地面積為5.11hm2，建筑體系中涵蓋一棟高為6 的多層建筑，另需建設(shè)10棟高層建筑，各棟高層建筑的層高介于24 層與33 層之間，總建筑面積為23.58hm2，此項(xiàng)目工程總建設(shè)報(bào)資額高達(dá)5.8 億元，項(xiàng)目工期歷時(shí)兩年零三個(gè)月份。本工程主體工程項(xiàng)目已全部完成，目前已進(jìn)入室外水電氣安裝、外墻噴涂以及電梯安裝等施工階段，項(xiàng)目投資完成額約5.1 億元，項(xiàng)目投資完成額度已達(dá)到了87%。本工程開展中，對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)施工易出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，并針對(duì)幾個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了施工技術(shù)優(yōu)化，以此保障高層建筑框架結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

4.2 梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)的優(yōu)化措施

4.2.1 梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)計(jì)的優(yōu)化

高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之時(shí)，為提高抗震性能，通常是以梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為依據(jù)，設(shè)置強(qiáng)度更高的混凝土。因此，在同一澆筑面上開展高強(qiáng)度與低強(qiáng)度等級(jí)混凝土接槎作業(yè)時(shí)，本工程可選用流水段澆筑施工法[4]。即以澆筑面的寬度為依據(jù)，結(jié)合混凝土澆筑速度等參數(shù)，對(duì)梁板、節(jié)點(diǎn)區(qū)的混凝土體積進(jìn)行測(cè)算，而后對(duì)兩種不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的澆筑時(shí)間進(jìn)行規(guī)劃，并合理確定接槎時(shí)間，要求在2h 內(nèi)完成接槎作業(yè)。接槎施工時(shí)，需要在梁柱節(jié)點(diǎn)附近的梁柱交界區(qū)域設(shè)置密度較大的鐵絲網(wǎng)，沿梁頂向底面傾斜布設(shè)，斜面角度應(yīng)控制在45°，如此可防止等級(jí)不同的混凝土出現(xiàn)相互流入或滲透現(xiàn)象。同時(shí)，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)遵循先內(nèi)部后外部的澆筑順序，需先應(yīng)用高標(biāo)號(hào)混凝土，再應(yīng)用低標(biāo)號(hào)混凝土，盡可能應(yīng)用塔吊設(shè)備運(yùn)送混凝土，通過非泵送設(shè)備進(jìn)行澆筑，且應(yīng)加強(qiáng)水量控制，并嚴(yán)格控制砂率、坍落度等指標(biāo)。澆筑過程中，鋼筋密集區(qū)的振動(dòng)棒要謹(jǐn)慎插拔，為防止出現(xiàn)鋼筋碰撞現(xiàn)象，需利用片式振動(dòng)棒，并需要進(jìn)行二次振搗，以增強(qiáng)混凝土密實(shí)度，如此可有效防止出現(xiàn)混凝土收縮問題。

4.2.2 梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋綁扎技術(shù)的優(yōu)化

框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土節(jié)點(diǎn)處的箍筋綁扎方法主要有兩種：①梁內(nèi)搭接方法，主要應(yīng)用于本工程中分體澆筑施工之時(shí)，分開澆筑豎向柱體、水平梁體時(shí)，需將混凝土施工縫設(shè)置于梁底截面，以便于可在梁截面高度范圍內(nèi)完成搭接施工，比梁的寬度更大的柱外側(cè)鋼筋，需將之伸入板內(nèi)完成錨固施工，若柱與梁兩個(gè)截面之間存在較大差距，同時(shí)柱外側(cè)縱向鋼筋低于總截面面積的65%，則不可應(yīng)用梁內(nèi)搭接方法。②柱頂搭接方法，同步澆筑豎向柱體與水平梁體時(shí)，需要沿著節(jié)點(diǎn)外側(cè)與梁頂設(shè)置施工縫，以便可在柱的頂部完成搭接施工。應(yīng)按照直線方式分布高應(yīng)力接頭段，并且其與梁體之間要完全相接。控制好鋼筋下伸的搭接長(zhǎng)度，柱筋由下部伸入柱頂之后，再將之彎曲至節(jié)點(diǎn)以內(nèi)，而后將其切斷。

4.2.3 梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土防裂施工的優(yōu)化

由于梁柱節(jié)點(diǎn)處是兩種不同等級(jí)混凝土相銜接之處，存在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫的隱患，因而需要加強(qiáng)此處混凝土開裂問題的控制。本工程施工中需要盡可能強(qiáng)化鋼筋粘結(jié)錨固作用，增強(qiáng)鋼筋結(jié)構(gòu)的耐久性，利用混凝土對(duì)鋼筋進(jìn)行包裹，在堿性環(huán)境下使鋼筋表面產(chǎn)生具有高抗腐蝕性能的鈍化膜，并且需要合理設(shè)計(jì)箍筋保護(hù)層且要確保厚度設(shè)置適宜，以免節(jié)點(diǎn)處混凝土出現(xiàn)開裂問題。與梁板混凝土相接的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，應(yīng)在50cm 范圍內(nèi)全部應(yīng)用細(xì)石混凝土，并且需要連續(xù)澆筑施工，防止石子與鋼筋發(fā)生碰撞，并需增強(qiáng)混凝土的粘結(jié)力，防止不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土銜接時(shí)出現(xiàn)裂隙。應(yīng)做好混凝土材料的配合比控制，做好分類澆筑，并控制好混凝土坍落度，針對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)給予充足的養(yǎng)護(hù)，防止高強(qiáng)度與低強(qiáng)度混凝土形成收縮裂縫。應(yīng)做好加筋或設(shè)網(wǎng)處理，梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)采取抗剪力設(shè)置方法，且應(yīng)對(duì)核心區(qū)施工誤差做適度調(diào)整，進(jìn)而減少節(jié)點(diǎn)混凝土開裂現(xiàn)象。

4.2.4 模板施工技術(shù)的優(yōu)化

模板施工中應(yīng)選用鋁合金模板體系，在場(chǎng)外提前預(yù)制好，如此可降低現(xiàn)場(chǎng)拼裝模板的難度，也可節(jié)約人工物流成本。應(yīng)以節(jié)點(diǎn)箍筋綁扎順序?yàn)橐罁?jù)開展模板安裝施工，針對(duì)柱四角區(qū)域，可設(shè)計(jì)M 形模板，或是結(jié)合梁柱截面寬度的大小，將模板設(shè)置成U 形，并且需先安裝梁底模板，之后再穿底筋，而后在節(jié)點(diǎn)箍筋完成后再安裝節(jié)點(diǎn)模板。應(yīng)選擇用質(zhì)量良好的鋁合金節(jié)點(diǎn)模板，施工前應(yīng)先做好梁柱節(jié)點(diǎn)編號(hào)，并設(shè)計(jì)模板制作方案。由具備資質(zhì)的模板加工商，按照制作圖及設(shè)計(jì)方案預(yù)制模板，且應(yīng)做好各個(gè)模板的序號(hào)標(biāo)注。模板應(yīng)在嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收之后再進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施安裝操作，應(yīng)先固定好豎直構(gòu)件的模板，對(duì)其標(biāo)高、垂直度進(jìn)行調(diào)整與校對(duì)之后，再安裝五金件并利用夾具進(jìn)行收緊，而后還應(yīng)實(shí)施復(fù)檢，且應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)模板及梁板間的連接強(qiáng)度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語

由于高層建筑框架結(jié)構(gòu)施工中，梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)較為常用，且施工質(zhì)量與整個(gè)建筑的總體質(zhì)量關(guān)聯(lián)密切，施工設(shè)計(jì)、鋼筋綁扎、混凝土澆筑以及模板施工各個(gè)環(huán)節(jié)均可能存在施工問題，為此，梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)應(yīng)用的過程中，要結(jié)合工程實(shí)際對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行合理優(yōu)化，保證各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，有效防止混凝土體出現(xiàn)開裂問題。在良好的施工工藝支持下，做好梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域高強(qiáng)度與低強(qiáng)度混凝土交界區(qū)域的施工質(zhì)量控制，通過增強(qiáng)施工技術(shù)水平，在保證梁柱節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能避免節(jié)點(diǎn)處開裂問題的出現(xiàn)，打造出高質(zhì)量的高層建筑，為建筑行業(yè)的長(zhǎng)效發(fā)展產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)。