建筑混凝土框架结构施工过程中常见的问题探讨
   来源:中国科技博览     2021年03月24日 06:33

余跃

[摘 要]随着我国高层建筑发展迅速,设计思想在不断更新,建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂,这就给高层结构设计和施工提出更高的要求。采用框架结构形式,可形成内部大空间,能进行灵活的建筑平面布置,因此,框架结构体系在结构设计中应用甚广,特别是在高度不超过60m 的高层建筑中,其优势更为明显、突出。与此同时,对于高层建筑钢筋混凝土框架结构设计和施工中的现实问题却往往被忽视,给工程质量留下隐患。本文结合个人多年的施工实践,对工程施工的实际情况进行了分析。

[关键词]建筑混凝土、框架结构、施工要点

中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0191-01

一、引言

钢筋混凝土框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。现浇施工的框架具有整体性好、围护墙体轻、抗震性好、施工速度快、布局灵活多样的优点,在工程实践中成为主要的结构形式,工程技术人员在施工中应严格按照图纸和规范施工,确保工程质量和安全。

二、梁柱节点箍筋施工过程中常见的问题

(一) 常见施工做法的弊病

梁柱节点施工的复杂性主要表现为:节点构造复杂,钢筋分布密集,操作人员高空作业,施工难度大,特别是中间柱子钢筋纵横交错,箍筋绑扎不便,采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎,致使梁节点部位不放或少放柱箍筋,留下严重隐患。部分施工人员意识到钢筋骨架整体入模后柱节点内箍筋绑扎困难,便采用两个开口箍筋拼合,然而在整个节点区均采用开口箍筋显然不符合规范规定。规范对箍筋封闭和箍筋末端弯钩的构造要求,是保证箍筋对混凝土核心起有效约束作用的必要条件。采用分层套箍法操作难度仍相当大,且须将节点部分侧模板拆除方能保证节点箍筋间距及绑扎牢固。若采用原位绑扎钢筋(即先安装梁底模,再直接在梁底模上绑扎梁筋、安装侧模板),其缺陷是:

(1) 只安装梁底模,不安装侧模板,板的模板无法安装,造成整个模板支撑系统不稳定,易发生模板倒塌事故;

(2) 在框架结构施工中,所有的钢筋均须在施工楼层堆放和二次运输,在这种开放的模板体系上推放和搬运钢筋极其不安全;

(3) 支模和绑钢筋多次交叉作业,不利于施工组织管理,窝工现象较严重,工效较低。

(二)改进措施

近几年的做法是将梁板模板(含侧模板) 全部安装完毕后才安装梁板钢筋并整体沉梁。该施工程序的优点是钢筋堆放、运输及绑扎较安全,交叉作业少,支模和绑钢筋不冲突,工效较高。但若不采取特别措施,会出现节点箍筋少放或者箍筋间距无法保证的问题。对此,可采用如下措施解决:

(1) 下料时每个节点增加若干根纵向短筋(可用细钢筋);

(2) 柱节点区箍筋现场焊接在纵向短筋上形成整体骨架,再将整体骨架套入柱纵筋并搁置在楼板模板面上,穿梁钢筋并绑扎,为防止附加纵向短筋位置与柱纵筋冲突而造成套箍困难,附加纵向短筋应偏离箍筋角部约50mm,采用该法可保证柱节点箍筋的间距与数量,实施效果较好。

三、框架柱纵筋的搭接

按照规范和规程的规定允许搭接的矩形,异形柱纵筋应优先采用机械连接或对接焊,但有些施工单位为降低成本或贪图方便,更愿意采用搭接。这种做法往往会造成柱在纵筋搭接部位的截面过小,因该部位箍筋尺寸并未变化,使柱纵筋难以紧靠箍筋(相差柱主筋1d 的距离,其直径通常在Φ18 以上)。这一问题在柱截面较大时还不太突出。随柱截面的减小就显得较为突出。特别是异型柱通常柱宽仅200mm。如端部配2Φ25 纵筋。减去钢筋保护层50mm。则此时两根纵筋的净距仅100mm。若采用搭接,则搭接处两根纵筋的净距如按搭接1 根考虑也仅75mm,若两根同时搭接则只剩下50mm。显然对柱有效截面削弱太大,使钢筋搭接末端延伸部位成为柱的薄弱点。在按规范柱纵筋容许搭接时(三、四级框架d<22),施工人员应在下部柱筋搭接部位末端延伸150mm,并向外弯折1d,使上部柱纵筋通过此弯折段与下部柱纵筋轴线对齐,并宜在弯折段增加构造焊,可较好地解决这一问题。同时增加的工作量又不算大。

四、混凝土保护层厚度常见问题

保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度太小,无法满足上述要求,太大则构件表面易开裂。在框架结构施工中,由于楼面标高是一致的,双向框架梁同时穿越柱节点时,必然造成一侧框架梁面筋保护层厚度偏火(往往会超过40 mm)。井字架梁节点也有同样问题,这些问题无法避免,但需注意:一是梁箍筋的下料问题,由于一向框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底下穿过,若该向框架梁梁端箍筋按原尺寸下料,面筋无法直接绑扎到箍筋上,对梁骨架受力不利,因此梁端箍筋下料时高度可减小20~30mm (仅一向框架梁端需要),二是施工时以哪一向为主,因保护层厚度增大,截面有效高度变小,正截面受弯承载能力减小(约5%),设计时是否考虑了这种影响,另一方面构件表面容易开裂。《混凝土结构设计规范》第9.2.4 条规定:当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于40mm 时,应对保护层采取有效的防裂构造措施。对此须在设计时就明确以哪一向为主,并对保护层厚度偏大的一向梁端加铺一层钢丝网以防表面开裂。

五、建筑施工质量控制

(一)建筑的强度控制

(1) 配比的选定工程开工前,一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土,并都要到法定试验机构做级配试验,待级配报告出来后,根据级配做配合比试验(实验室配比),在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。有资料统计显示,若因砂的含水率增多,砂率下降2%~3%,混凝土强度将下降15%~20%,而水泥数量的影响为5%~20%,石子及砂的级配影响为5%~20%;水灰比影响为多增l%,强度降低5%~10%。既然影响如此之大,那就应该采取相应措施进行控制。根据地区市场原材料情况进行不同配比的试验,以确保在施工过程中配比的及时调整,如5~40mm 石子,M<2.3 细砂做一组,5~40mm 石子,M≥2.3 中粗砂做一组等等。对实验室配比结合原材料的含水量、含泥量进行施工配合比调整,以确保实验室配比的实际通用性。在实际施工中要加强原材料把关工作,沙石级配不良时,采取相应措施调整,如适量掺入沙石等。

(2)严格养护制度,高层建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不仅能缩短施工周期,而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明,在配比、原材料、振捣控制严格的情况下,仍出现混凝土强度不足。分析其原因,多为抢工期、养护时间严重不足。

(二) 建筑裂缝的控制

从我国的《混凝土结构设计规范》中可以看出,裂缝宽度在不同的环境下,不同的混凝土结构其裂缝宽度也有不同的控制标准,允许裂缝最大为0.2mm~0.4mm,但作为裂缝控制来说,应以预控为主,等裂开了、缝增大了再补救那是万不得已。裂缝分为运动、不稳定、稳定、闭合、愈合等几大类型。虽说骨料内部凝固时产生的微观裂缝不可避免,但从质量角度考虑应尽可能减少。由于高层建筑混凝土强度普遍较高、混凝土量较大、且带有地下室,所以裂缝产生的可能性更大。

六、结论

现代房屋建筑大多以采用钢筋混凝土框架结构体系的占绝大多数,其承载能力除受设计因素影响外,还与施工质量密切相关。特别是为了提高房屋抵御地震、台风等水平荷载的能力,在设计中除了计算应考虑的因素外,还有许多构造措施,它们对水平承载力的影响甚至比计算还重要。针对梁柱节点箍筋施工、钢筋混凝土强度等级、保护层厚度等方面的常见问题,对钢筋混凝土框架结构施工方法提出改进意见。

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