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【抗震框架结构节点设计与施工中易忽视的几个问题】框架结构的楼板是什么

时间:2019-02-08 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   摘 要: 钢筋混凝土框架节点是指框架梁柱交接点,称节点核芯区。根据震害的资料表明,框架结构的震害多发生在核芯区,框架节点破坏的主要形式是节点核芯区剪切破坏和钢筋的锚固破坏,节点严重破坏的将会引起整个框架的倒塌,而且节点破坏后修复也比较困难,因此设计规范(GB50011-2001,JGJ3-2002,)规定在设计时要实行“强节点”的设计要求。但是一些设计人员和监理人员没有完全理解设计图纸而忽视节点施工质量对结构抗震的影响,对施工未加重视,给结构留下了严重隐患。本文结合现行有关规范及工程实践,围绕“强节点”及施工方便的原则,讨论节点设计及施工中存在的一些问题。
   关键词: 抗震; 框架结构; 节点
  中图分类号: TU352.11 文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2012)01-0053-02
  
   一、关于节点配箍问题及纵筋锚固
   有关规范的规定:框架节点抗震设计包括节点核芯区受剪承载力计算和构造措施,节点的受剪承载力由混凝土和节点箍筋共同承担。
   1.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.2.14条规定:一、二、三级框架的节点核芯区应进行抗震验算,四级框架节点核芯区可不进行抗震验算,但应符合抗震构造措施的要求,核芯区截面抗震验算方法应符合规范附录D的规定。
   2.考虑到节点核芯区内箍筋的作用与柱端有所不同,为了便于施工等原因第6.3.10条规定:框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按6.3.7条采用,二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.1和0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架节点核芯区,体积配箍率不宜小于核芯区上、下柱端的较大体积配箍率。
   3.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)对节点的设计规定与上述(1)、(2)条相同。
   4.《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第6.5.5条,抗震设计时,框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固和搭接应符合要求:
   (1)顶层中节点柱纵向钢筋和边节点柱内侧纵向钢筋应伸至柱顶;当从梁底边计算的直线锚固长度不小于LaE时,可不必水平弯折,否则应向柱内或梁内、板内水平弯折,锚固段弯折前的竖直投影长度不应小于0.4LaE,弯折后的水平投影长度不宜小于12倍的柱纵向钢筋直径。
   (2)顶层端节点处,柱外侧纵向钢筋可与梁上部纵向钢筋搭接,搭接长度不应小于1.5LaE,且伸入梁内的柱外侧纵向钢筋截面面积不宜小于柱外侧全部纵向钢筋截面面积的65%;在梁宽范围以外的柱外侧纵向钢筋可伸入现浇板内,其伸入长度与伸入梁内的相同。当柱外侧纵向钢筋的配筋率大于1.2%时,伸入梁内柱纵向钢筋宜分两批截断,其截断点之间的距离不宜小于20倍的柱纵向钢筋直径。
   (3)梁上部纵向钢筋伸入端节点的锚固长度,直线锚固时不应小于LaE,且伸过柱中线的长度不应小于5倍的梁纵向钢筋直径;当柱截面尺寸不足时,梁上部纵向钢筋应伸至节点对边,并向下弯折,锚固段弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE,弯折后的竖直投影长度应取15倍的梁纵向钢筋直径。
   (4)梁下部纵向钢筋的锚固与梁上部纵向钢筋相同,但采用90度弯折方式锚固时,竖直段应向上弯入节点内。
   从上述规定可以看出,节点核芯区属于柱箍筋加密区,但箍筋间距可以比柱加密区适当加大,且不应超过非加密区箍筋间距,即GB50011-2010的第6.3.9条的规定:“柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50%,箍筋间距,一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径,三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。”由设计人员结合实际工程确定。
   二、目前节点配箍构造设计的常用做法
   1.节点配箍构造在结构施工图中标注要清楚
   国标03G101-1标明节点核芯区配箍构造与柱端加密区相同(比设计规范GB50011-2010要求严格)。设计人员在工程设计中采用该图集时,只需在施工图上标明柱加密区箍筋形式,直径和间距,施工人员按图施工即可满足节点配箍要求。
   2.节点配箍构造在结构施工图中标注不十分清楚
   有些地方通用建筑标准图未标明节点核芯区配箍构造,但说明了节点配箍要求同国标或按相关规范的规定执行,因此,设计人员在选用地方标准时,一定要认真阅读有关说明,以免漏掉节点核芯区配箍要求,而在实际工程的施工图中,对节点配箍构造交接不十分清楚,不便于施工,其原因,一是设计人员对节点设计重视程度不够,二是设计人员未深入理解设计规范及标准图对节点设计的要求。
   三、节点配箍的施工
   节点配箍施工主要存在两个方面问题,一是结构施工图标明了节点配箍构造,但由于梁柱纵向钢筋穿过节点或锚固节点,造成节点处钢筋较密集,箍筋绑扎困难,造成少放或不放节点柱箍;二是结构施工图未标明节点配箍构造,图纸会审时又未提出问题,施工及监理人员对节点重要性认识不足,造成节点内箍筋少或者完全没有柱箍筋。在三、四及抗震等级的工程中这两个情况尤为普遍。为保证节点配箍质量,通常可采用以下方法:
   1.节点柱箍可采用分层绑扎的的方法。 先算出节点核芯区柱段横梁和纵梁各层纵向钢筋之间的柱箍数量,并在梁底模上垫起梁下部纵向钢筋,再逐层交替放置柱箍和依次放置横梁、纵梁腰筋及上部钢筋并绑扎横梁和纵梁钢筋骨架,然后调整柱箍间距,从上到下绑扎箍筋。
   2.为便于施工,当箍筋直径为8~14mm时,可采用连续闪光对焊工艺加工封闭箍筋,或采用两个U形箍,现场安装时焊接成封闭箍筋,焊缝长度为5d(d为箍筋直径)。
   3.模板工与钢筋工应密切配合。
   4.当放置箍筋有困难时必须同设计人员共同商定处理方案。
   四、关于框架梁纵向钢筋伸入节点内数量的问题
   在常见工程设计中,多数框架梁纵向钢筋贯穿节点或锚固于节点内,造成节点箍筋绑扎及浇注混凝土困难,影响了施工进度和施工质量,为了克服这一问题,建议采用以下措施:
   1.绘制框架梁的弯矩包络图,在满足受力和构造要求的前提下,并经“强柱弱梁、强剪弱弯”验算,把框架梁下部一些不需要的纵向钢筋在距柱边0.05Ln(Ln为梁净跨长度)处切断,不伸入支座,使结构合理,有利于实现梁铰机制,节约钢材,减少节点负担,保证施工质量。
   2.对于中间支座,当支座两边的梁等高时,可将支座两边的梁的下部纵向钢筋全部连接,其接头位置(除机械连接外)可按以下几点综合考虑确定:不应在支座内,不宜位于梁端箍筋加密区内,也不宜位于构件最大弯距处,可参照图一(图中斜线部分为主梁上、下部纵向钢筋的接头位置)作法,其具体连接方法是支座两边梁的纵向钢筋同径或异径均采用焊接或机械连接,并符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)及焊接或机械连接等专门规范的有关规定,当采用异径连接时,还应符合GB50011-2010规范第6.3.3条第二款的规定:“梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于0.5,二、三级不应小于0.3。”
   3.梁两侧配有非抗扭的纵向构造钢筋时,一般伸至梁端,可不伸入支座。
   五、关于节点混凝土强度的问题
   为满足框架柱轴压比要求及避免框架柱截面尺寸过大,在抗震结构设计中(尤其是高层框架结构抗震设计中)常取框架柱的混凝土强度等级高于梁板的混凝土等级,有时高出几个等级,对此,满足“强节点”的概念设计,规范没有规定具体的做法。在实际工程中,若结构施工图标明柱与梁板混凝土强度仅相差5Mpa,一般均在图纸会审时将梁板混凝土等级改为与柱相同。这样即满足节点的竖向承载力及地震作用时节点的抗剪能力,又便于施工,且造价增加不多(混凝土的直接费增加8-12元/米3左右)。如果柱比梁板混凝土强度高出两个以上等级(如柱C50,梁板C30),根据国内一些工程实践,较成熟的施工方法如下:
   1.节点区混凝土强度等级与柱相同。
   2.在梁板与柱交界处,离柱边≥500mm,且≥1/2梁高处,沿450斜面从梁顶到梁底用5mm网眼铁筛布隔开。
   3.先浇注高等级混凝土,后浇注低等级混凝土。
   4.确定合理的配合比,严格控制施工配料,并在现场测控坍落度,加强对混凝土的养护,以防梁端高低等级混凝土交界处附近出现混凝土收缩裂缝。
   参考文献:
   [1] 郭继武.建筑结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
   [2] GB50011-2010建筑抗震规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
   [3] JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
   [4] 03G101-1混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图[S].北京:中国建筑标准设计研究所出版,2011.
   [5] 中国有色工程设计研究总院主编.混凝土结构构造手册(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

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