梁柱节点不同强度等级混凝土的设计原理及施工措施

梁柱节点不同强度等级混凝土的设计原理及施工措施甘肃一建第七工程公司魏万勇关键词：极限设计强柱弱梁强剪弱弯和更强节点梁柱节点不同强度等级混凝土施工措施在建筑结构施工中，很多施工人员和监理对梁柱节点核心区混凝土的施工往往容易忽视，缺乏必要的监督和管理。由于梁柱节点混凝土强度等级不同，施工有一定的难度，再加上对梁柱的受力机理及破坏形式认识不足，认为梁柱节点核心区混凝土与梁板同等级混凝土同时浇筑对结构影响不大，施工时梁柱节点的混凝土浇筑时和梁板同一强度等级的混凝土一起浇筑，结果造成梁柱节点混凝土强度等级降低，梁柱节点核心区抗剪能力降低，地震破坏时框架结构有可能发生楼层倒塌事故。由于结构主体混凝土强度实体检测时，梁柱节点的混凝土强度无法检测，结构实体混凝土强度检测结果显示混凝土强度满足设计要求，但实际建筑结构不一定很安全。为了引起施工人员的重视，保证今后施工结构的安全，我就柱墙、梁板的结构受力及破坏形式，梁柱节点不同强度等级混凝土的施工方法谈谈我的看法1、极限设计的原理在钢筋混凝土结构中，梁柱节点混凝土强度等级不同，实质表现的时柱墙、梁板的混凝土强度等级不同。通常结构设计柱墙、梁板时依据极限设计的原理和强柱弱梁强剪弱弯和更强节点的设计原则。对于配有高延性抗震钢筋的超静定结构体系（高层建筑框架结构），由于梁和柱组成的刚架中，当梁段钢筋屈服而出现塑性饺时，尽管截面已经“破坏”但结构仍能承载，。直到荷载增加使梁中间截面也屈服而形成塑性饺以后，才可能因为梁段弯折而丧失承载能力，这种破坏形式称为“梁机构”如果梁的抗力很高而柱的抗力相对小，则在荷载作用下柱端现于梁中而屈服。当上、下柱端出现塑性饺以后，框架结构可能因侧移失控而倒塌，这种破坏形式称为“柱机构”上述结构极限分析说明了延性的重要性。同时也说明设计时可以通过调整梁的支座和跨中配筋的比例；通过调整梁和柱的配筋比例，控制塑性饺出现的荷载和先后次序，达到使抗震结构延性破坏而比较安全可靠的目的。但是要做到结构设计合理安全，又要造价较小，结构极限设计是不能满足实际要求的。2、强柱弱梁强剪弱弯和更强节点的设计原则从上述可以看出，“梁机构”的破坏只影响局部，结构具有较好延性；而“柱机构”破坏则意味着结构的延性较差，从结构荷载的传力途径而言，柱的重要性显然要强于梁。在抗震设计时主动控制节点附近梁端和柱端的承载力设计值，使柱的设计比梁的的设计值高，这样就可以控制柱的破坏不致在梁的破坏前发生，这就是“强柱弱梁”的设计原则。在钢筋混凝土结构中，由于荷载组合及内力计算的结果，要求同一层的竖向结构（柱、墙）混凝土强度等级高于水平结构（梁、板）的混凝土强度等级就是体现“强柱弱梁”的设计原则。连接框架梁、柱的节点受力比较复杂，且容易发生非延性破坏。作为承载受力关键部位的梁柱节点，其破坏将引起更为严重的后果。设计时应更加保证节点的承载力，使其不在相邻梁端、柱端之前失效。这就是“更强节点”的设计原则。“强柱弱梁”“强剪弱弯”和“更强节点”的设计原则与传统根据荷载效应的被动设计不同，带有“主动控制”的性质。对于墙柱、梁板的受力机理及破坏形态、梁柱节点的破坏的严重后果有了正确的认识，接下来谈一谈梁柱节点不同强度等级混凝土的施工问题。3、梁柱节点不同强度等级混凝土的常见施工方法（1）不同等级混凝土邻接面的留设在钢筋混凝土结构中，高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂，由于荷载组合及内力计算的结果，要求同一层的竖向结构（柱、墙）混凝土强度等级高于水平结构（梁、板）的混凝土强度等级。钢筋混凝土框架结构，水平施工缝通常留于柱脚，柱顶若要留水平施工缝则应留与梁底。若同层的竖向构件和水平构件的混凝土同时浇筑，则柱顶不留施工缝。（2）梁柱不同强度等级混凝土分别浇捣施工根据高层建筑多数使用商品混凝土或现场搅拌站泵送浇捣的情况，梁柱节点核心区的混凝土，不管柱顶留或不留施工缝，均应先用塔吊吊斗或混凝土泵送柱等级的混凝土就位，分层振捣，使混凝土在楼面梁板处留出45°斜面。在混凝土初凝前，随之泵送浇筑楼面梁板的混凝土。采用这种方法浇捣楼层柱、墙、梁、板混凝土施工时，应重点控制高低强度等级混凝土的邻接面不能形成冷缝，故宜在柱顶梁底处留设施工缝，以减少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形成冷缝。同时对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，杜绝漏振死角，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。对于同层的竖向结构（墙、柱）和水平构件（梁、板）同时浇筑的，应先浇（墙、柱）等级的混凝土，待（墙、柱）等级的混凝土浇筑完，在楼面梁板处留出45°斜面（为了防止混凝土流淌过长，好控制混凝土斜面，可以在梁端设置一些细而密的钢丝网，又加设一层网眼较大的钢板网，其后在加钢筋作支撑）在混凝土初凝前，随之泵送浇筑楼面梁板的混凝土。4、控制和消除梁柱节点处裂缝的具体措施（1）梁柱节点不同混凝土强度等级均按先柱后梁的次序浇捣，可能会出现少数楼层在梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝（通常设计梁柱节点混凝土强度等级相差一个等级，一般不会出现微细裂缝）。这些裂缝虽然不是荷载作用下的结构裂缝，并不影响结构的使用安全，但还是应从严要求，分析原因，采取有效措施，尽量控制和消除这类裂缝，进一步提高工程质量。其具体原因如下：Q梁柱节点处，混凝土的强度等级相差较大（相差两个等级）时，不同强度等级的混凝土，其水泥用量、水灰比、用水量都不同，柱子体积大，水泥用量多，产生的水化热高，高低强度等级混凝土的收缩有差异，所以在其交界处容易产生裂缝：Q柱子断面大，刚度大，梁的截面相对较小，受柱子的强大约束，梁混凝土的收缩受限制，也容易产生裂缝；Q商品混凝土配合比中，高强度等级混凝土的水泥用量偏多，水灰比、含砂率、塌落度偏大，也会导致高低强度等级混凝土交界附近产生裂缝；Q现浇梁板的梁在板下，上面保养的水被板充分吸收，而梁得不到充足的养护水分，造成梁的内外不均匀收缩，也容易导致梁的两侧面产生裂缝；Q有的梁侧面水平方向的构造钢筋太少，对梁的抗收缩裂缝不利。(2)防止梁柱节点处裂缝的措施根据上述原因，采取改进的具体措施如下：Q要求混凝土搅拌厂调整配合比设计，在满足强度等级及可泵性的条件下，对柱子混凝土，减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少塌落度、减少用水量，并对粉煤灰和外加剂的用量也做相应地调整；Q节点处的混凝土实行“先高后低”的浇筑原则，即先浇高强度等级的混凝土，后浇低强度等级混凝土，严格控制在先浇柱混凝土初凝前继续浇捣梁板的混凝土，事先做好技术交底和准备工作；Q梁板的混凝土采用二次振捣法，即在混凝土初凝前再振捣一次，增强高低强度等级混凝土交界面的密实性，减少收缩；Q在产生裂缝相对多的梁的侧面，增强水平构造钢筋，提高梁的抗裂性；⑨严格控制混凝土拌合物的塌落度，节点核心区柱子部位混凝土采用塔吊输送，以期降低塌落度。在现场，对每车混凝土都应进行塌落度检测；Q加强混凝土的养护