框架结构顶层节点（精选11篇）
框架结构顶层节点 第1篇
对于现浇框架结构的顶层墙顶 (屋面梁底) , 经常出现水平裂缝, 有时裂缝呈爆裂状态。框架结构或砖混结构顶层墙两端顶部常出现正八字形斜裂缝或端开间窗洞脚侧墙体出现水平裂缝。这些裂缝不但对建筑的装饰和观感大打折扣, 而且影响到正常的使用, 风雨天外墙裂缝将导致雨水向室内渗透, 甚至还会影响建筑的使用年限, 因此必须在科学分析的基础上对裂缝采取有效的防控处理措施, 减少对建筑结构的影响。
2 框架结构房屋顶层墙顶梁底裂缝现象分析
框架顶层墙顶与屋面梁底交界处裂缝分两种情况:①梁下墙顶发生单纯的水平裂缝;②梁下墙顶间的墙面粉刷层呈爆裂状态, 甚至粉刷层剥落。
笔者认为, 前者是由于一年四季大气温度的变化使屋面梁板和墙顶不断产生伸缩差而相对错动而形成;后者由粉刷层内空气受热膨胀所致。因框架结构均要求填充墙砌体顶皮砖斜砌, 并与梁底顶紧。这个斜砌砖的上下部各留出了三角形孔洞 (如图1) , 此孔洞由粉刷砂浆或粉刷砂浆夹碎砖块填充。由于砂浆具有流动性, 在填充孔洞后因自重而坍落或因操作工人的技艺及责任心等因素, 使得斜砌砖上下部孔洞的上方仍然存在一定的缝隙。上部缝隙靠近屋面, 夏季受热, 缝隙内的气体膨胀而向外挤压墙面粉刷层, 使粉刷层呈爆裂状态甚至剥落。有关工程的调查结果也证实了这个判断。
3 墙顶梁底水平裂缝的控制措施
由于墙顶梁底水平裂缝或粉刷层爆裂是墙梁间相对错动或墙顶孔隙内的空气膨胀或两者共同作用而形成, 所以控制的原则是设法阻止或减小梁墙间的相对错动, 杜绝梁底孔隙的存在, 加强粉刷层的强度和整体性。
3.1 挂钢丝网粉刷
在屋面梁底和顶层墙顶交界处的墙面两侧挂贴钢丝网粉刷水泥砂浆。钢丝网水泥砂浆整体刚度好, 可以抵抗梁底缝隙内空气的膨胀力, 同时对抵抗梁墙间的相对错动也有效。理想的做法是在装钉屋面梁模板时用铁钉由梁模内侧钉人侧模 (如图2) , 拆模后钉头就固定在钢筋砼梁内, 钉尖外露于钢筋砼梁外侧, 钢丝网很容易地挂贴其上。钢丝网可用铁钉沿砖缝钉入砖墙面来固定。这样, 使钢丝网上下分别固定于梁侧和墙侧。与粉刷水泥砂浆形成一个具有一定强度和刚度的整体。某工程用剪成宽250 mm、网孔径13 mm×13 mm、丝径1.2 mm的钢丝网挂贴于顶层墙梁交界处 (见图2) , 钢丝网范围用1∶3水泥砂浆粉刷。现已经历两个冬夏, 未见有裂缝生成。
3.2 改变施工工序
对于屋面梁宽度大于下部墙厚者, 不能挂贴钢丝网粉刷水泥砂浆, 可改变顶层结构的施工工序来控制墙体裂缝。即按混合结构的施工顺序, 先砌筑顶层砖墙, 并随砌随埋墙柱拉结钢筋, 后浇框架柱及屋面梁板砼, 使梁、柱砼的水泥砂浆挤入砖墙缝隙内。由于缝隙的消失, 墙面粉刷层就不存在空气膨胀的威胁了。又因梁板砼后浇, 梁底墙顶能够紧密结合。二者相对错动的约束得到加强, 从而进一步避免了梁底墙顶水平裂缝的形成。这种施工顺序要求屋面梁板砼达到一定强度后方可拆除次顶层框架梁支撑。然而墙顶约束的加强, 容易在纵墙端上角产生斜裂缝或开窗洞的窗洞脚侧产生水平裂缝。
4 顶层实墙端斜裂缝和窗脚侧墙水平裂缝成因分析
夏季屋面受太阳热幅射温度升高而使梁板伸长, 梁板下的墙体温度均低于屋面, 而且砖墙的温胀系数仅是砼的1/2, 所以夏季屋面下的砖墙因温升而伸长的值远小于梁板, 从而墙体成了屋面梁板伸长的连续约束体。约束越强, 约束剪应力越大。越远离温度不动点 (即温度伸缩的对称点, 不论温度上升还是下降, 该点均不产生伸缩。一般情况该点也是几何对称点) , 屋面梁板的变形值越大, 约束剪应力也越大, 因此常在顶层纵墙两端开裂。典型的裂缝有:不开洞的纵墙上角呈正八字型斜裂缝, 开洞口的纵墙两端常在窗洞口底侧呈水平裂缝 (见图3a、图3b) 。
4.1 屋面板温升变形和应力计算
图4是建筑顶层墙约束屋面梁板伸长的示意图。为简化计算并偏于安全, 我们忽略顶层柱 (框架柱或现浇构造柱) 对屋面梁板伸长的约束作用, 也忽略与现浇板整浇在一起的梁的截面尺寸。约束剪应力τ=-Cxu, 其中Cx为水平阻力系数;u为板的温度变形值, 负号表示变形方向与剪应力方向相反。
对图4屋面板在离温度不动点为x处取dx微段 (如图4、图5) 分析其应力状态。
由图5得静力平衡方程
bhσ-bh (σ+dσ) -τtdx=0
undefined
因任意点的变形值u=aTx-uσ
undefined
又因undefined
undefined
(2) 代入 (1) 得undefined
因τ=-cxu, 则有undefined
令undefined, 则有undefined
由边界条件
undefined
得undefined
undefined
undefined
式中:cx——水平阻力系数, 取0.2 N/mm3～0.5 N/mm3, 先砌墙后浇墙上梁板砼的取高值, 先浇屋面结构后填充墙的取低值。
aT=a2T0-a1T1
a2, T0——变形构件 (屋面板) 的温胀系数和计算温度。计算温度取屋面板厚中部的平均温度undefined;
T2——屋面温度;
a1, T1——约束构件 (墙体) 的温胀系数和计算温度;
t——约束变形的构件 (室内墙体) 的厚度;
bh——受温升变形的构件 (屋面板) 的计算截面尺寸;
L——受温升变形构件 (屋面板) 的全长;
E——砼的弹性模量。
4.2 墙顶剪应力引起墙体裂缝
由上式 (4) 、 (5) 可绘应力随x的分布曲线如图6a、图6b。从应力图中可以看出, 在温度不动点 (x=0) 处, 墙顶剪应力τ=0, 屋面板正应力σx达到最大值;在墙纵端 (x=L/2) , 屋面板正应力σx=0, 剪应力τx达到最大值。可以认为该处剪应力即为主应力, 当屋面温度高于顶层室内温度时, x=L/2处的墙顶剪应力为主拉应力。由于墙端外侧没有相邻墙体的约束, 所以当墙端部附近的主拉应力值超过墙体的抗拉强度时, 墙体裂缝就产生了 (见图7) 。
事实上, x=L/2处为墙体外尽端, 该处剪应力应为0。根据有关光弹性试验结果表明, 最大剪应力发生在x=8L/3的附近区域。但最大剪应力值仍可利用式 (5) 并设x=L/2计算得到。
当墙端开问有窗洞口时, 窗洞侧墙体可视为一根受墙顶剪应力的合力作用的竖向悬臂梁, 该悬臂梁在顶部水平总剪力作用下在窗脚远离温度不动点侧产生弯曲正应力, 该正应力值超过砌体的抗拉强度时, 就会产生窗脚水平裂缝。
对于图3, 窗间墙顶总剪力为
v1=γ0tη∫undefinedτdx (6)
式中:γ0——材料因徐变引起的应力松弛系数, 取0.3～0.5;
t——墙厚;
η——现浇板下有梁肋时取0.5, 无梁肋时取1.0;
x1、x2——墙顶计算点到温度不动点的水平距离。
4.3 端柱顶位移产生纵墙端裂缝
有时框架结构的屋面梁板与其下部的墙体间的约束很小 (砌体后砌并且顶皮砖与梁底欠顶紧措施) , 因而剪应力也很小。按上式计算出的窗间墙或窗侧墙顶总水平剪力或窗脚侧墙体的弯曲正应力值可能小于砌体的抗拉强度, 但纵实墙端上角还是出现斜裂缝, 端开间窗脚侧还是出现水平裂缝。这种现象是由于纵向端柱顶水平位移引起的。由于屋面板与其下部墙体的约束越小, 其温升伸长值越大。当屋面板在x=undefined (纵向尽端) 处的伸长值为umax时, 相应位置处的柱顶位置也是umax。又由于柱侧墙体以拉结钢筋和柱连成整体, 所以墙顶亦随之位移umax。窗脚侧以上的墙体可以视为一个刚体随柱转动一个角度ϕ, 因而窗底侧水平线必然也转过一个角度ϕ, 从而窗侧墙脚水平裂缝自然形成。
5 实墙端顶斜裂缝和窗洞脚侧水平裂缝控制措施
根据前文分析, 不论是因墙顶剪应力引起还是因端柱顶水平位移引起顶层砖墙裂缝, 裂缝的分布都有一定的规律。采取适当的构造措施即可避免温差裂缝的生成。
5.1 配置钢筋网砌体
对顶层实墙两端约x=3L/8的附近区域的墙体配置钢筋网。配筋原则是尽可能集中在近顶皮砖缝内。配筋离墙顶越远, 钢筋发挥的作用就越小, 建议在顶皮与次顶皮砖缝内以及次顶皮与再次顶皮砖缝内分别配置4根以及3根ϕ8～ϕ10钢筋, 以增强砌体的抗拉强度和整体性。钢筋外端应锚人端山墙或端部现浇柱内, 内部应穿过3L/8的附近区域。
5.2 设置现浇构造柱
顶层外墙端部第一、第二开间若开窗洞, 则在洞口底部外侧 (近山墙侧) 将产生水平裂缝处设置现浇构造柱。施工过程先砌砖墙, 并随砌随埋墙与构造柱的托结钢筋, 后浇构造柱砼。由于构造柱与砌体形成了整体, 在顶部水平剪力作用下或在端部柱顶水平位移影响下, 可将构造柱和砌体看成一个整体受弯构件, 类似于墙梁作用效应。这样组成的竖向受弯构件可以承担顶部水平剪力的作用。同样可承受与墙体相连的柱顶水平位移的影响。由于仅在顶层纵向的端部, 所以增加的造价是微乎其微的。
5.3 设置有效的架空隔热层
由前面给出的 (3) 、 (4) 、 (5) 式均体现函数值与屋面板上下的温差T成正比。屋面温度与顶层室内越接近 (温差越小) , 温差应力就越小。虽然人们不能控制大气温度, 但可以控制屋面与室内的温差。这个控制的办法是设置有效的隔热层, 并保证隔热层的施工质量, 以期最大限度地起到隔热作用。
另一方面, 尽可能在沿房屋纵向长度方向离温度不动点约3L/8的位置附近设置上人梯问、水箱或冷却塔等屋面构筑物, 使墙顶剪应力较大的屋面区间有遮阴构筑物“蔽护”, 使温差降低甚至为0, 以致使剪应力减小直至消失。
5.4 确保屋面温度缝伸缩自由
尽管从理论上可以取消温度缝, 但过长建筑物的温度应力对结构的不利影响还是存在的, 而且有些建筑的特殊体型和抗震要求, 也必须设置变形缝。建筑平面纵向较长的房屋, 规范也要求设置温度伸缩缝。当大气温度变化时。屋面板可向变形缝与山墙两方向自由伸缩。一旦变形缝空间堵塞, 变形缝失去了承担相邻构件膨胀的功能。而使屋面板全长集中向远离温度缝一侧膨胀伸长, 从而加大了屋面板的温度变形值和板墙间的剪应力值, 加剧墙体裂缝的生成。
6 结语
现浇混凝土结构裂缝是不可避免的, 产生裂缝时, 应在科学分析的基础上, 及时采取合理有效的加固处理措施, 避免裂缝的进一步发展, 减少对建筑物结构的损害。
摘要：本文结合笔者多年建筑工程施工实践, 详细分析阐述了现浇框架结构顶层墙顶水平裂缝及顶层墙端顶斜裂缝、窗洞脚侧水平裂缝产生的原因, 并在计算的基础上, 对水平裂缝和斜裂缝等房屋顶层墙板裂缝控制处理措施进行了深入探讨。
关键词：现浇框架结构,顶层墙板,温差,水平裂缝,斜裂缝
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.
[2]富文权.混凝土工程裂缝分析与控制[M].北京:中国铁道出版社, 2002.
[3]李国胜.建筑结构裂缝及加固疑难问题的处理-附实例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.
框架结构顶层节点 第2篇
关键词：钢结构；钢框架结构；梁柱节点；连接设计；建筑设计
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
梁柱节点的连接设计方法对于建筑物的安全起着十分重要的关键性作用，梁柱结点既是梁与梁交叉的受力结点也是梁与柱连接的受力结点，这个结点既是钢框架结构中的受力枢纽也是钢框架结构中的传力枢纽。梁柱节点在传统上一般采用螺栓锁紧、焊接、螺焊混合等连接方法。概述
钢框架结构在重量、韧性、安装周期、规模化生产、操作简易便捷等方面都优于钢筋混凝土框架结构框架，而且使用寿命也要长出许多，并且由于钢结构的坚固性与构件连接的多种选择性使得整座建筑的抗震性能与美观性方面都得到了加强。正是由于上述的这些优点，钢框架结构在近年来得到了长足的发展。梁柱节点是钢结构框设计之中的一个留给设计人员的最难抉择的关键点，几乎每一位设计师在处理这个关键部位时都会深思熟虑一番，因为梁柱节点是钢框架结构工程设计成败的关键所在。钢结构框梁柱节点可以采用的连接方式为下述几种：
1.1 刚性连接
这种连接方式可以获得最高的强度与刚度；
1.2 铰接连接
这种连接方式可以获得最大的柔性；
1.3 半刚性连接
这种连接方式所获得的刚性与柔性均介于上述两者之间。国内外的许多建筑工程专家们仍然在继续着对梁柱节点连接设计的研究与探索，相信在不远的将来更好的连接方法，更快速的施工方式都将随着新的创意、新的材料的出现而出现。在我国目前的建筑设计来看，无论是工业建、构筑物还是商业建筑物，抑或是民用建筑都越来越多的开始倾向于采用钢结构的半刚性连接，具体选择何种结构这是由其综合评估方面的考量所决定的。在实际施工过程中，采用半刚性接的方式可以大大加快施工进程，并且在施工过程中还省去了焊接的操作，铰接的连接方式也提高了构件标准化的进程。工商业建筑的刚性连接是考虑到所受的荷载较大。各种连接形式特点
上述的三种连接方式各有其特点，但是这些连接形式最终还要归结为下述的连接方法：
2.1 普通螺栓及高强度螺栓连接
2.1.1 普通螺栓
钢结构连接用的螺栓共分为 10 余个等级，分别为 3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等级。等级在 8.8 级及以上的螺栓称为高强度螺栓，因为其制造材质为低碳合金钢或者是经过热处理过的中碳钢。在钢结构梁柱连接中较少使用 8.8 级以下的普通螺栓，绝大多数情况下都采用高强度螺栓以保证关键连接部位的安全可靠。
2.1.2 高强度螺栓
1）高强度螺栓种类。性能等级在 8.8 至 12.9 之间的高强度螺栓连接一般有两种形式：一种是通常用于 10.9 级及以上强度中的扭剪型高强度螺栓连接，另一种是大六角头高强度螺栓连接。在使用大六角头高强度螺栓连接时经常会出现施工人员安反垫圈的情况，这样就使得垫圈不但起不到紧固的作用反而会产生相反的松扣的作用了，正确的安装是有倒角侧朝向螺头。2）抗剪连接螺栓。在钢框架结构的梁柱节点连接中，高强度螺栓因其动力荷载的承受力、摩擦承压抗剪与耐疲劳等优良特性而得到了广泛的应用。根据高强度螺栓的抗剪性能的特性不同可划分为下述两种：a.摩擦型高强度螺栓。摩擦型的高强度螺栓是依靠其预拉力以提高梁柱之间的压力以对抗梁柱之间的分离的拉力产生的滑移。摩擦型的高强度螺栓承受剪力时，只是以其摩擦力对抗滑移。在实际的测试实验过程中，摩擦型高强高螺栓要求其抗滑移系数必须大于或等于其设计值。b.承压型高强度螺栓。承压型高强度螺栓是依靠其侧壁的压应力抵抗来自梁柱的剪力。承压型高强度螺栓与摩擦型高强度螺栓的最大不同就是承压型高强度螺栓允许剪力超过其摩擦力，当剪力超过其摩擦力致使接接件之间产生了滑移以后，螺栓杆与孔壁相接触，这时候承压型的特性就显现出来，螺栓与杆身的抗剪就是其区别于摩擦型的最大特点。
2.2 摩擦型高强度螺栓与焊缝形成的混合连接这种连接应注意以下几点：
1）焊缝的破坏强度高于高强螺栓连接的抗滑极限强度，其比值宜控制在 1～3 之间；2）不能用于需要验算疲劳的连接中；3）其施工顺序，应根据板件的厚度，施焊时能否采取反变形措施等具体条件分析决定，一般采用先栓后焊的方式，此时高强度螺栓的强度应计及焊接影响，作一定的折减；当采用先焊后栓且板间又不夹紧时，宜采用大直径螺栓，并需将螺栓的抗剪承载力设计值乘以折减系数；4）在静力荷载作用下，摩擦型高强度螺栓可以和侧角焊缝共同作用。在直接承受动荷载作用的连接中，则不能用这种连接，施工时一般采用先栓后焊的程序，并在设计中考虑温度影响将高强度螺栓的预拉力予以适当折减；5）能共同工作的混合连接，其总承载力可按不同连接方式承载力的总和考虑。
2.3 全焊型连接
全焊型连接时疲劳敏感，焊接结构的低温冷脆问题比较突出，产生焊接残余应力和变形，对结构工作产生不利影响，除因受力复杂，接头刚度大或施焊不便的安装接头不宜采用焊接外，可广泛用于工业与民用建筑钢结构中。
全焊型梁柱连接的优点及施工时注意事项试验结果表明，全焊型梁柱连接的滞回性能好于栓焊型混合连接，具有较好的塑性变形能力。在全焊型梁柱连接中，设计时应注意选择合适厚度的节点板。节点板太强，不仅浪费材料，也不能充分利用节点域的变形能力耗散地震能量；相反节点板太弱的梁柱连接虽然能发展相当大的塑性变形，但由于梁翼缘难以形成塑性，也限制了节点的耗能能力。同时，节点域的塑性转动过大会增加框架的水平位移，对框架的整体受力不利。在这种连接中，梁上、下盖板边缘加工后与柱采用对接焊缝连接，盖板与梁的连接采用角焊缝，梁腹板与柱连接通过钢板或角钢而连在一起，钢板或角钢与梁腹板采用角焊缝连接，钢板或角钢与柱采用对接焊缝连接。在施工时应保证对接焊缝的质量，对接焊缝必须焊透，梁上、下翼缘、盖板与柱对接焊缝的质量对梁柱刚性连接的滞回性能有很大的影响。特别是焊缝与柱翼缘的连接面应注意除油除漆，合理安排施工顺序。刚性连接的种类欧美及我国广泛采用的梁柱刚性连接又可分为三类
3.1 梁端与柱的连接全部采用焊接连接。
3.2 梁翼缘与柱的连接采用焊接连接，梁腹板与柱的连接采用摩擦型高强螺栓连接。
3.3 梁端与柱的连接采用普通形连接件的高强螺栓连接。提高框架梁柱节点抗震性能的措施
地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则，按照有效控制梁上塑性铰位置的思路，采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式促成塑性铰的形成。
结束语
螺栓与焊接是较为常用的梁柱连接方法，新的技术也在不断涌现。目前国外正在研究一种较为先进的类似卡榫结构与螺栓焊接融合的连接方法，这种连接方法不仅梁柱连接处的接触面积加大更有利于力的传导，而且由于兼用了螺栓与焊接的方法使得连接更加有保障，并且还避免了传统的螺栓连接因连接处螺栓断裂、连接头断裂等出现事故的情况。即使螺栓与焊接过程都出现问题，这种卡榫结构仍然会牢牢地将梁柱连接在一起，当然了，这种结构也需要螺栓与焊接手段对其进行最终加固。
参考文献：
[1]郭猛 涂远军 框架结构梁柱节点区优化施工设计 [期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU-2007年6期
[2]郭佳齐 高层建筑框架结构梁柱节点施工技术 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》-2012年17期
高层框架结构节点施工技术问题分析 第3篇
【关键词】高层框架结构；节点施工；技术方法；分析；改进
在现代化社会发展中，框架结构在建筑工程中得到了广泛的应用。在框架结构建筑工程施工过程中，节点施工是最关键的工作环节，其施工质量关系到后期模板工程、钢筋工程、混凝土工程的施工质量。但是在实际工作中，由于施工人员对节点施工并没有加深其认识，致使其出现各种各样的质量问题，最终不利于整个工程的施工质量。
一、影响高层框架结构节点施工质量的因素
1、施工材料的温度变形系数会影响到节点施工质量
经过长期实践证明，在高层框架结构节点施工过程中，其施工材料的温度变形系数与混凝土工程中施工材料的温度变形系数存在着很大的差别，当外界温度发生变化时，这两种材料的变形并不一致，这就导致节点位置产生较大的压应力与拉应力，此时对于整个工程的施工质量也就会造成严重的影响。
2、施工材料的形状与尺寸会影响到节点处的施工质量
一般来说，框架结构节点施工时材料的温度变形系数是随着施工材料的形状与尺寸的变化而变化的，也就是说，在施工材料形状恒定的条件下，若节点处施工材料的尺寸不断增大，那么材料的温度变化系数也会随之增大，此时该处的施工质量也就会受到严重的影响。
3、高层框架结构节点处的砌筑施工对施工质量产生一定的影响
在高层框架结构节点施工的过程中，其受力结构主要是由加气混凝土砌块、拉结钢筋、砂浆等部分构成的，因此在节点砌筑施工过程中飞，其施工质量直接决定着节点的受力状况，最终对于整个工程的施工质量产生较大的影响。
二、高层框架结构节点施工过程中的几种常见施工技术
1、主次梁相交的节点处常使用的施工技术
施工人员在对主次梁相交的节点处进行施工的过程中，由于其截面尺寸与高度都是恒定不变的，因此为了保证其施工质量，施工人员一般都会通过加大混凝土的厚度来对次梁梁顶的钢筋进行保护。但是通过实践分析，这一施工措施既有可能导致楼板板面平整度不足，影响到后期工程的顺利施工。除此之外，在主次梁相交节点施工过程中，还有些施工人员采用减小主梁钢筋骨架尺寸的方式来保护次梁梁顶的钢筋，但是这种施工方法极容易降低次梁抵抗负弯矩能力，致使整个工程出现质量问题，不利于工程的顺利施工。
2、剪力墙外侧水平筋在约束柱节点施工过程中常用的施工技术
为了保证剪力墙外侧水平筋在约束柱节点施工过程中达到协调统一的目的，施工人员在实际施工过程中都会使剪力墙与柱外相互平行，从而将水平筋直接绑扎在约束柱纵筋的外侧，从而达到稳定的效果。但是经过长期实践分析发现，这种方法虽然能够达到理想的施工效果，但是在绑扎与固定的过程中，由于施工人员不对其施加一定的支撑力，这就导致其在后期使用过程中出现各种各样的质量问题。
3、梁柱节点核心区常使用的施工技术
众所周知，高层框架结构节点施工中，梁柱节点钢筋的分布相对比较密集，这就在很大程度上加大了钢筋的绑扎难度，施工人员往往在绑扎钢筋的过程中无法保证其牢固性，最终导致其施工质量无法保证。针对于此，施工人员在梁柱节点核心区进行箍筋的过程中，首先对梁底支撑模板，然后在进行钢筋的绑扎。虽然这种方法达到了理想的施工效果，但是依然存在着以下几个问题：首先，先支梁底模后綁扎梁钢筋这一施工方法本身具有较大的施工难度，在实际施工过程中极易出现安全性问题，不利于保证其施工质量；其次，这一施工措施所涉及的方面比较广，交叉专业多，影响到工程的正常施工；再次，这一方法在实际施工过程中相对比较独立，在施工过程中易存在安全性问题，最终影响到工程的施工质量。
由此看来，我们必须要对这些常见的施工技术与方法进行改正，以保证高层框架结构节点的施工质量。
三、高层框架结构节点施工中的常见技术改进举措
1、主次梁相交节点处常见施工技术的改进举措
在主次梁相交节点施工时，需要改进的是，在进行主梁底摸支设操作时要通过降低梁底设计的标高和增加主梁高度的方式，在满足次梁顶部钢筋的保护层厚度需求的前提条件下，来保证主次梁相交节点处的施工质量，这样做不仅经济合理，而且便于作业的施工。
另外，在进行多道斜梁交汇处的施工时，为了有效预防因次梁抵抗负弯矩能力下降而导致的高层框架结构裂缝现象的发生，还需要采取一定的抗裂措施，虽然现浇板的负弯矩筋的分布筋可以有效防止高层框架结构裂缝现象的发生，但它毕竟垂直于主梁，因此，要沿梁纵向区域处增设一些抗裂筋，从而有效保证次梁抵抗负弯矩能力不会受到任何的影响。
2、剪力墙外侧水平筋在约束柱节点处常见施工技术的改进举措
第一，在将水平钢筋与柱箍筋单面进行焊接之前，要先把剪力墙水平钢筋从主筋外侧贯通支座，这样一来，不仅可以很好的确保锚固的稳定性，而且还可以充分保证剪力墙端的抗剪强度。第二，要把剪力墙水平钢筋打弯后穿入约束柱筋内侧进行锚固，而且伸入柱筋内侧的锚固长度和水平筋的搭接长度都应符合相关技术规范要求，这是有效保证剪力墙外侧水平筋在约束柱节点处施工质量的重要前提。
3、梁柱节点核心区常见施工技术的改进举措
第一，依据相关技术指标的规定对于四边均与梁相连的中间节点由于所受的周围约束力较强，为了达到简化配置箍筋的目的，可以为四边均与梁相连的中间节点仅仅配置沿周边的封闭矩形箍筋，省去中间的小箍筋或拉结筋。对于不能满足四边均与梁相连的中间节点，仍应按相关的规范设计要求进行箍筋的配置。第二，在采用先支梁板模板后绑扎梁钢筋，然后整体下沉的施工方法时，要先把节点区箍筋按一定的间距与纵筋点焊成钢筋骨架后，再进行绑扎，最后将绑扎好后的梁钢筋整体与节点区箍筋骨架一体下沉，这样一来，就可以有效克服传统绑扎梁钢筋施工方法中各种的施工难点。
四、结语
高层框架结构节点施工作为当前工程建筑中常用的施工作业方式，高层框架结构节点施工中各施工环节的施工技术的处理效果在很大程度上决定高层框架结构节点施工的质量，而当前常见的高层框架结构节点施工技术，由于还存在一系列的问题，所以有必要通过对这些技术中不合理的因素进行全面的剖析，找到问题的成因，本着解决问题的态度，采取有针对性的举措来有效改进高层框架结构节点的施工技术，从而确保高层框架结构节点的施工质量。
参考文献
[1]刘兴法.高层框架(剪)结构节点施工的温度应力分析[J].施工技术研究与应用,2002(9).
[2]王铁梦.高层框架(剪)结构节点施工控制[J].施工技术研究与应用,2002(8).
框架结构顶层节点 第4篇
某六层框架结构, 层高为4.5米, 顶层边柱由第五层柱轴线内收1米, 由下层大梁支撑。
建成后顶层边柱内侧出现开裂, 裂缝出现于与窗下边缘平齐的顶层边柱内侧表面, 为水平方向裂缝。裂缝开展与温度有关, 通常在中午达到最大值, 到晚上又逐渐回复。
此建筑的屋面保温隔热层内存有积水, 经测试, 最大温差可达60摄氏度。长此以往, 导致裂缝的不断开展。周期荷载下构件还会发生疲劳破坏, 造成柱的承受力降低, 形成安全隐患。
2 裂缝产生和开展的理论分析
2.1 边柱上裂缝的位置分析。
裂缝出现于与边柱拉结的墙变截面处。变截面处以上部分柱侧无墙。变截面处以下部分柱侧有带拉结钢筋的墙体。当拉结钢筋刚度、强度足够时, 墙体与柱共同工作。当柱上端受水平推力时, 墙体与柱拉结, 相当于对柱起到侧向支撑的作用, 承担一部分水平剪力。当柱产生大水平位移时, 与柱拉结的墙体部分水平位移也较大, 所承担的剪力相应增大。墙体部分所能承担的最大剪力与砌体的抗剪强度有关, 可以取墙体部分承担的剪力值为砌体的抗剪强度乘以带拉结筋部分砌体截面积:
式中, Fv为墙体部分承担最大水平剪力, f v, m为砌体的抗剪强度, Av为带拉结钢筋部分砌体截面积。
本工程拉结钢筋与柱、墙体有可靠连接。墙体为200mm厚砌块, 水泥砂浆标号为MU10, 取砌体抗剪强度设计值为0.18MPa。拉结钢筋深入墙体两侧各1米, 偏于保守, 取有效抗剪砌体截面积的长度为两侧各500m。
2.2 边柱附近结构内力计算
采用有限元结构分析软件, 建立框架的空间力学模型。梁与柱为刚接, 柱底边界条件为刚接。荷载采用短期荷载组合, 为自重标准值+活荷载标准值+温度荷载标准值。温度荷载按支座位移计入。钢筋混凝土结构的温度线膨胀系数为1.5×10-5, 则按下式计算支座位移:
式中Δ为支座位移, l为构件长度, Δt为温差。本例l由屋盖的对称性取9.1米。温差取60摄氏度。边柱在窗下缘高度处 (距六层屋面1.2米) 分隔, 分隔处计入按式 (1) 求得的柱侧拉结墙所承担的水平剪力。结构空间力学模型见图2.1。
荷载下结构变形见图2.2。
边柱裂缝处内力见表2.1。
2.3 裂缝宽度计算。
根据柱的内力, 按《混凝土结构设计规范》, 偏于安全地, 按受弯构件计算边柱上裂缝宽度。应取边柱的长期刚度计算柱上裂缝的宽度。
式中, ωmax为最大裂缝宽度, αr为构件受力特征系数, 为裂缝间纵向受力钢筋应变的不均匀系数, c为纵向受拉钢筋外皮至受拉区底边距离, d为钢筋直径, teρ为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率, teρ=As/Ate, As为纵向受拉钢筋截面积, Ate为有效受拉区混凝土截面积, 可取构件截面积的一半。Es为钢材的弹性模量, 为钢筋表面特征系数, 变形钢筋取1.0, sσ为按荷载短期效应组合计算的纵向受拉钢筋应力,
式中, Ms为按荷载短期效应组合值计算的弯矩值, h0为截面有效高度。
边柱出现裂缝的原因是屋面板在温度荷载下变形, 引起边柱内的附加弯矩, 导致柱开裂。因温度随时间变化, 形成裂缝的周期性扩展和回复。若不对其加固, 将导致裂缝的继续开展, 最终将达到0.32mm, 大于[wmax]=0.2mm, 不能满足规范要求。并将导致构件疲劳, 形成安全隐患。因此必须对原结构进行加固。
粘钢法加固设计
3.1 粘钢法加固的目的
对本工程实例而言, 粘钢法相当于增加了柱所粘一侧柱内纵向钢筋面积, 减小了柱内纵向钢筋应力, 防止边柱的继续开裂。如果按原有的边柱的原有钢筋计算, 边柱上裂缝还要继续增大。并且在温度荷载下的开裂为周期性的开裂, 导致构件的安全度降低。用粘钢法加固, 可让边柱的裂缝不再继续开展, 并且钢材的抗疲劳性能较好, 提高了抗疲劳破坏强度。
3.2 粘钢法加固的设计方法
按粘钢后柱的计算裂缝宽度小于《混凝土结构设计规范》限定值的原则, 设计所粘钢板的面积。
式中, Asp为所粘钢板面积, Asl为柱中原有纵向受力钢筋, As为总面积。
通常可取所粘钢板宽度等于梁宽, 则本公式可变为:
式中tp为所粘钢板厚度, bp为所粘钢板宽度, [ω]为规范所允许的构件最大裂缝宽度。
按上式计算, 本工程取300*4 Q235钢板可满足要求。
3.3 粘钢法加固施工步骤。
在粘钢前须对加固构件表面进行表面处理, 对粘和面进行打磨, 去掉1～2mm厚表层, 再用压缩空气除去粉尘, 用棉花粘丙酮擦拭表面。对所粘钢板表面打磨至出现金属光泽再行粘贴。配胶、粘贴、固定与加压、固化和检验应符合文献[2]有关规定。
粘钢加固的钢板, 应进行防腐处理, 在钢板表面粉刷水泥砂浆保护。
粘钢加固后边柱上原有裂缝不再继续开展。对所粘钢板进行粉刷后, 未出现新的裂缝。粘钢法达到了加固结构的目的。
结论
4.1采用粘钢法加固, 相当于增加了所粘一侧构件内纵向钢筋面积, 减小了构件内纵向钢筋应力, 防止了构件的继续开裂。对本工程而言, 粘钢法相当于增加了柱所粘一侧柱内纵向钢筋面积, 防止了柱内侧水平裂缝的继续开展。
4.2对于结构设计, 应注意当屋面温度变形较大时, 要考虑温度荷载的影响, 对结构进行计算。尤其是对边柱截面较小, 抗弯能力较弱的情况, 宜对其做抗裂缝计算。
4.3本文提出的粘钢法加固设计方法, 可直接计算粘钢所需钢板面积或厚度, 是一种便于应用于工程实际的实用方法。
参考文献
[1]《混凝土结构设计规范》 (GBJ10-89) .
框架结构顶层节点 第5篇
1连接节点损伤控制方案
二者的共同点在于采用类似于文献提出的“非约束节点板”的做法，防屈曲支撑节点板与混凝土柱之问人为的设置一定的问隙，以保证即使当结构发生较大的侧向变形时，节点板也不会与柱发生接触。二者的区别在于节点板与梁端的连接形式。其一采用贯穿梁高的高强预应力钢棒将节点板底板紧固于混凝土梁表面；其二则将节点板延仲预理在混凝土梁端内部，并预埋段设置栓钊一以传递力。前者既有用于新建建筑，也可用于既有建筑的抗震加固。
对于这种仅将防屈曲支撑与梁端相连的情况，节点板与柱之问的问隙处的梁段处于非常不利的受力状态。当防屈曲支撑受拉时，这一段的梁截面可能同时受到较大的拉力、剪力和弯矩作用，从而使这一部位容易发生不利的脆性破坏。即使不发生破坏，如果梁端损伤集中在这一部位（即在此处出现塑性铰），会不可避免地对防屈曲支撑连接节点的受力性能产生不利的影响。为此，有必要通过合理的损伤控制手段，消除隐患，减轻不利影响，以提出连接节点的的受力性能。
2试验设计
为检验上述连接节点形式与损伤控制方案的有效性，半跨悬臂梁段和防屈曲支撑节点板的了结构试验。由于采用非约束节点板，混凝土柱对连接节点的受力性能影响可忽略不计，在试验中以刚度更大的地梁代替。此外，为简化试验加载装置，不采用实际的防屈曲支撑，而是采用一台倾斜安装的力控的作动器模拟防屈曲支撑传递给连接节点的集中轴力。同时采用两台并联的位移控制的作动器在梁跨中反弯点位置（在试验中即为悬臂梁的白由端）施加剪力，使混凝土梁产生变形。
共设计5个试验体。其中1个为不含防曲支撑的纯框架对比试件。另外4个分别采用两种不同的连接节点形式，对每种连接形式又有调整和不调整梁端配筋两种情况。梁净高1800mm，截面为450275mm配筋。防屈曲支撑倾角为40度，节点板与混凝土柱（在试验中即为地梁）表面的问隙为10mm。假想的防屈曲支撑极限承载力为500kN。钢棒连接的试件，采用6根直径21 mm的高强钢棒施加合计1500kN的预紧力。预埋板连接的试件，预埋板上均匀设置两面共24根直径16mm名义屈服强度235MPa。各个试件的混凝土圆柱体强度平均值约为70MPa。试验采用拟静力循环加载。层问位移角幅值从1 /400逐渐增大至1/200，1/100和1/50。其中，在1 /400和1/200下各加载两圈，而在1/100和1/50下仅各加载1圈。在完成1/50的加载循环后，将试验体沿正方向单调推覆，直到作动器行程用尽。最终各个试验体对应的最大层问位移角均超过1/200。
3试验现象
限于篇幅，本文仅给出含有防屈曲支撑的试验体在加载至层间位移角时的破损情况，对于未调整梁端配筋（即未做损伤控制）的2号和3号试验体，在正向加载下均在梁根部，即梁与柱相接处发生集中损伤，形成塑性铰区。由于同时受到节点板传递的集中拉力和剪力的作用，这一区域损伤集中。对于采用预应力钢棒连接的2号试验体，节点板下方区域由于受到较大的预压力，裂缝扩展受到抑制，损伤主要集中在预留缝隙对应的狭窄的梁端内。对于采用预埋板连接形式的3号试验体，这一区域发生了非常严重的混凝土压溃现象，并导致预埋节点板向柱侧靠近并在较大的层问位移角下与柱表现发生挤压。
相比之下，本文采用的调整配筋的损伤控制方式成功地将梁端塑性铰区移至连接节点外侧，即远离梁柱节点处，而防屈曲支撑连接节点对应的梁端的损伤则相对而言非常轻微，基本保持弹性。这有利于最大限度地保证连接节点的刚度和连接性能，减小因连接节点发生变形而减小防屈曲支撑的有效变形。
4结论
框架结构顶层节点 第6篇
关键词框架结构;梁柱节点;施工技术;措施
中图分类号TU756.4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0051-01
在框架结构中,梁柱节点是抗震设防的重要部位。框架结构梁柱节点也称节点核心区,是主体结构的重要组成部分,是框架的梁柱交汇点和剪力墙结构的暗梁与柱的交汇点,是联系整个结构体系的枢纽。节点承受由梁柱传递的轴力、弯矩、剪力的共同作用,受力状态复杂,其破坏形态主要为剪切破坏,在地震力反复作用下将形成多种交叉裂缝,把节点核心区分为若干混凝土块体,大幅度降低节点区域的混凝土强度,为此节点要求具有足够的强度,以抵抗相邻构件承受的各种荷载。
1节点区的钢筋与施工缝
一般情况下,柱内竖筋和梁内钢筋的规格数量及锚固长度,都是在现场加工区或预制厂按图成型,现场绑扎的。梁柱柱内往往竖向钢筋非常多,而梁内上下横向钢筋也按锚固要求弯曲插入柱内。由于节点区附近钢筋非常密,加之钢筋与模板的工序配合问题,因此应在固定模板之前将箍筋绑扎完毕。如果绑扎梁筋前固定模板,则必须加密的箍筋,但由于不好绑扎,往往不能加密。
对于现浇高层框架结构,限于钢筋的敷设、模板的支设,以及下层混凝土强度未达龄期强度等工序和技术上要求,常常不能进行上部混凝土的连续浇筑施工,因此必须留设施工缝。同一次性现浇结构相比,施工缝对结构的整体性带来一定的危害。这是因为在第一次表面已终凝第二次浇筑时,原界面上存在冷缝,新旧界面粘结力受到削弱,不可避免地对结构整体性造成一定的影响,从而降低结构的承载能力。
设计上根据框架节点的受力特点,常考虑使用不同等级混凝土浇筑,施工缝留设遵循的原则应是首先保证结构强度,而后考虑施工方便。出于工序上的原因,施工缝也经常留设在节点的上部或下部,此处承受着较大的剪力,是结构的薄弱环节。施工缝的存在影响节点混凝土强度,在节点处有不同等级混凝土需浇筑情况下,应将施工缝留在梁顶柱底处。
2节点区的模板安装
目前施工实际中最常见的是采用现场临时散装的做法,这样容易出现拼缝不严密、尺寸偏差过大、表面平整度较差等通病,要拆除再进行重装往往十分麻烦,不便于进行节点内的杂物清理和节点箍筋的调整处理。结合节点箍筋的绑扎顺序,可以对框架梁宽度范围以外的节点模板采用工具式定制模板的做法。其具体要点如下:1)在弄清每个节点处的梁柱、楼板的几何尺寸及相互位置关系后,对节点进行分类编号。2)根据各个编号节点的相尺寸确定节点模板的制作方案。矩形节点框架梁宽度范围以外的模板一般由四个侧面的各一至两片矩形板组成,模板下部与柱的搭接长度取40cm为宜,以便固定。结合节点模板的组合方式确定每片模板的具体尺寸并编号后,绘制出各节点的模板制作图。3)安排熟练木工根据各节点的模板制作图预制节点工具式模板,并做好相应的标识。模板可采用15mm厚夹板制作,用60mm×90mm木枋做背楞,背楞间距不超过300mm。4)随施工进度现场安装节点模板。先用铁钉将相应的模板在柱身作初步固定,检查安装标高及垂直度,待调整合适后再安装夹具并初步收紧螺栓,经复查无误后用力收紧螺栓完成安装。此外,视情况可将节点模板与梁板模连结加固。
3梁柱节点不同强度等级混凝土的施工方法
出于结构和经济方面的考虑,柱和梁板的混凝土强度等级往往是不同的。从设计方面考虑,梁柱节点处的混凝土强度如果取用梁板的混凝土强度,会引起柱在竖向荷载作用下的承载力不足,以及地震作用下节点核心区的抗剪承载力不足。从施工方面考虑,节点区域选用较高强度混凝土也是必要的,按施工规范要求,当梁柱的混凝土强度等级不同时,节点处应按强柱弱梁的原则,节点区域的混凝土强度等级应与柱相同采用强度较高的混凝土。
1)梁柱不同强度等级混凝土分别浇筑的施工。高层建筑往往采用商品混凝土或现场搅拌站泵送浇捣,梁柱节点核心区的混凝土浇捣方法为:先用塔吊吊斗或混凝土泵输送柱等级的砼就位,分层振捣,在楼面梁板处留出斜面,必要时在邻接面处设小隔板,待浇梁混凝时抽出小隔板。在混凝土初凝前,应随即泵送浇筑楼面梁板的砼。浇捣楼柱、梁、板混凝土时,重点应控制高低强度等级混凝土的邻接面不能形成冷缝。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。2)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往往比较复杂,因为荷载组合及内力计算的结果,要求同一层的竖向结构柱要比水平结构梁的混凝土强度等级要高。钢筋混凝土框架结构,水平施工缝通常留于柱脚梁顶。竖向结构高等级混凝土与水平结构低等级混凝土的邻接面应留在水平结构内,即高强度等级混凝土构件内不應有低强度等级的混凝土。3)不应采用梁柱节点随同楼面统一浇捣。梁柱节点处不同强度等级混凝土采用分别浇捣的施工方法,虽然会给施工带来不便,但如果梁柱节点处的混凝土随同梁板一起浇捣,会削弱节点强度,从而引起柱在竖向荷载作用下的承载力不足,另外还会引起地震作用下节点核心区的抗剪承载力不足,所以不应采用。
4梁柱节点处产生裂缝的原因
施工中部分梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近会出现微细裂缝,其原因主要有:1)梁柱节点处,不同强度等级的混凝土,其水灰比、水泥用量、用水量均不同,混凝土在硬化过程中,由于水分的蒸发,体积逐渐缩小而产生收缩,造成高低强度等级混凝土的收缩有差异,因此其交界附近容易产生裂缝。2)柱子断面大,刚度大,而梁的截面相对较小,且受柱子的强大约束,梁体混凝土的收缩也因此受限制,容易在较薄弱的交界附近产生裂缝。3)混凝土浇捣后未及时进行浇水养护,混凝土在较高温度下失水收缩,水化热释放量较大,而又未及时得到水分的补充。因而造成在硬化过程中,使其受到支座的约束,势必会产生因温度应力而出现的裂缝,这些裂缝也首先产生在较薄弱的高低强度等级混凝土交界部位。
5梁柱节点裂缝防治措施
细微裂缝在混凝土中是很难避免的,只要不是荷载作用下的结构裂缝一般不影响结构安全使用,但为了尽量控制和消除这类裂缝,进一步提高工程质量,可采取如下防裂措施:1)在满足强度等级及可泵性的条件下,柱子混凝土应尽量减少水泥用量、减少用水量、减少含砂率、减少坍落度、增加石子含量,以减少混凝土的收缩量。2)节点处的混凝土应实行先高后低的浇捣原则,即先浇高强度等级混凝土,后浇低强度等级混凝土,严格控制在先浇柱混凝土初凝后继续浇捣梁板混凝土的施工工序,作好技术交底和准备工作。3)混凝土养护是整个施工过程中必不可少的一个环节,对混凝土的养护忽视,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝,特别在高温下施工更应经常浇水养护,有效控制裂缝。
6结语
在框架结构中,梁柱节点是联系整个结构体系的枢纽,它联系着上下柱,起着传递、分配内力和保证结构整体性的作用。所以,应对其施工质量引起足够的重视,采取合理的施工措施,严格控制施工质量,科学管理,以保证工程满足设计规范要求。
参考文献
[1]郭猛.框架结构梁柱节点区优化施工设计.施工技术,2007.
[2]杨海生.框架结构节点施工.陕西建筑,2007.
钢框架结构的节点设计与应用 第7篇
关键词：钢框架结构,节点设计,应用
当前, 在我国社会随着快速的发展, 科技技术不断的进步, 对于框架结构已经不是单一只应用钢筋混凝土了。而全钢结构的特点就是结构面积较小并且自重较轻、延性大、工期短, 所承载的能力较大等方面的特性, 所以, 已经广泛的应用到实际工程当中。
1 对于节点设计的具体原则
(1) 在钢框架抗震的设计当中必须要根据强柱弱梁、强节点弱构件以及强焊缝弱钢材的三强设计的原则, 而对于支撑杆和框架的构件, 可以提高节点承载力, 同时也可以避免破坏节点以及构件, 从而保证了构件的整体性其所特有的必要条件。然而由于对框架与节点的要求又不能过强, 在一定程度内是允许在发生地震时, 在梁柱节点域的板件可以出现适当的屈服变形, 从而也提高了框架的延性。在处理强柱弱梁型的框架时, 由于它可以实现构件总体屈服, 所以在出现地震时而构件坍塌, 其主要的原因就是因为构件受到了地震的作用在其损伤后而降低了承载重荷的能力。在通常的情况下, 由于框架梁只承受本楼层的荷载, 但是框架柱是需要承担更多楼层的荷载重力, 所以, 强柱是可以加强框架防坍塌的主要能力。在构件焊缝的延性方面, 通常会低于连接件钢材的延性, 而作为强焊缝弱钢材的关键因素就是, 焊缝承载力必须要高于被连接件钢材板件的承载力, 从而促使构件屈服截面可以防止出现在焊缝却位于钢板当中, 也提高了构件的延性。
(2) 对于平面设计的主要原则就是, 在设计全钢框架结构时, 主要是达到建筑平面的简单规则、空间的合理划分、外形简洁等利于结构布置的特点。而对于结构布置必须要促使在结构每层抗侧力要同在水平作用下的合力可以接近重合, 从而降低结构受扭的作用。由于抗侧力的构件应沿平面的纵横进行布置, 必须要均匀、分散以及对称, 在柱距之间不能过大, 而应用柱网可以在6m~9m左右。同时, 对于结构的布置必须要避免出现竖向与平面不规则的现象, 在计算结构时必须要应用相关实际的计算模型, 也要考虑到扭转的作用, 但是, 如果出现较为不规则的结构则可以进行补充计算。
2 在钢框架结构中的节点连接
根据梁柱连接转动的构造以及与刚度之间可以把梁柱的连接节点主要分为以下几类。
(1) 刚性连接。一般在刚性连接当中主要包括了栓焊连接、全焊连接以及全栓连接。而对于这种构造如果是在梁柱连接中是具有一定的刚性, 而在梁柱间没有相对的转动, 所以可以承受弯矩。但是, 在通常的情况下, 如果框架是抵抗侧力时, 一般都是应用刚性连接, 但是, 刚性连接如果从理论上讲, 它所承受的剪力与弯矩的能力都不会小于梁的承载力, 也就是不会低于腹板全塑性剪力以及塑性铰弯矩。
(2) 柔性连接。在设计和分析的过程中, 如果该构造在承受重力的荷载时它不会传递弯矩, 只会传递剪力, 所以, 应用这种方法其实就是为了达到简支梁支撑条件, 也就是在梁端并没有发生线位移, 却可以转动。
(3) 半刚性连接。该连接是作为转动刚度在刚接与柔性连接之间节点的连接形式。
由此可以看出, 在这三种接连当中, 如果应用柔性连接时, 其构造较为简单, 然而在耗能与刚度方面性能会较差, 而结构的抗震能力与抗风能力不够完善。而应用刚性连接, 其具有较好的受力性能, 但构造较为复杂, 不利于施工, 所以难以确保其质量。但是, 在应用半刚性连接当中, 它所具有柔性连接与刚接的优点, 同时也可以减少梁跨中弯矩, 而加强了侧向的刚度, 并且具有良好的承载能力。此外, 在施工过程当中, 它的构造较为简单, 可以保证其施工质量。
3 对于节点连接的主要形式
通常梁柱节点的连接形式主要表现在几个方面: (1) 在梁和柱所应用的是丁字形的连接形式, 在柱上会焊有安装的用支托, 而柱的腹板可以应用横向的加劲肋进行加强。其优点具有较大的刚度, 而缺点就是具有较大的施工难度, 并且不易确保质量。 (2) 在梁和柱之间以角钢与盖板的连接形式。在根据梁腹板和竖直角钢的连接, 从而传递剪力。在柱上会焊有用支托, 可以避免仰焊, 而在上部的水平板必须要小于梁翼缘, 下其部要大于梁翼缘。 (3) 应用宽翼缘T形钢的连接形式。其优点就是可以提高柱的抗扭刚度, 而缺点就是耗钢量较多。
4 在楼板与节点的连接
一般在建筑的楼盖主要是以砼和钢所组成的, 所以, 作为楼板就必须要具有一定的刚性, 从而分配和传递地震影响。而楼盖梁主要是通过砼和钢组成梁, 所以楼板必须要应用在压型钢板上做现浇的钢筋砼所组合的楼板, 并且在钢梁与楼板当中的连接是设计节点的关键条件, 只有稳定的连接才可以确保楼盖的整体性, 也能有效的分配和传递地震影响。此外, 在梁和板之间可以应用剪力连接件从而促使材料的有效连接, 而连接件必须要根据它不同的变形能力, 分为柔性连接以及刚性连接。一般方钢和T型钢均是刚性连接, 而弯钢筋和圆柱头栓钉的连接均是柔性连接, 通常连接件都是圆柱头栓钉, 而栓钉的直径一般在16mm~25mm左右, 对于设置抗剪连接件时必须要达到相关的规定要求。 (1) 在连接件沿梁的跨度方向其间距的厚度不能超过混凝土翼板的4倍, 其主要目的就是为了避免钢梁的接触面与翼板之间出现较大的裂缝, 并且影响其整体的耐久性。 (2) 在栓钉连接件的钉头超出翼板底部的钢筋顶面并且不能低于30mm, 以确保连接件可以在钢梁和混凝土翼板之间产生抗掀起的作用。 (3) 在连接件外侧的边缘和钢梁翼缘之间则不能低于20mm。 (4) 对于在连接件顶面的混凝土其保护层的厚度不能低于15mm。 (5) 对于连接件外侧的边缘直到混凝土板边缘期间的距离不能低于100mm。
5 结语
总之, 由于钢框架结构已经广泛的应用在实际的工程当中, 作为结构工程师必须要根据建筑的特性、使用功能以及设计原则等方面, 从而合理的应用结构体系, 并且要根据钢结构的重要特性, 而选用适当的构件截面。此外, 在节点域的范围里, 必须要应用合理的措施, 既要节约又要安全。在应用其软件时, 要按照工程的主要特性, 并合理规范地选择计算参数, 以保证其准确性。在设计当中, 必须要按照设计的依据、技术数据、荷载、选择材料的具体要求、结构的布置、设计要求、选择构件截面以及节点构造等方面都要了解详细, 以便编制施工的详图, 从而也更好的应用在施工过程当中。
参考文献
[1]严佩祥.浅谈钢框架结构节点设计[J].科技与生活, 2011 (8) .
[2]王国强.浅谈多高层钢结构连接节点设计[J].山西建筑, 2007 (33) .
对钢框架结构节点设计的分析 第8篇
该工程建筑面积3 980 m2。建筑物由商务办公楼及辅助车间两部分组成,层高首层为6.0 m,地下层1为4.2 m,其余各层层高均为4.5 m。其中服务楼紧邻厂房,为常规框架-剪力墙结构。
商务办公楼长向垂直于服务楼与某中心相连,一层为通廊,层2~4为商务办公楼。商务楼主体采用钢框架结构,楼盖为压型钢板-混凝土组合楼盖。柱网为(6.2+8.15)m×5.1 m,共18根柱子,其中有8根柱子不落地,在一层顶部由转换构件支承。跨度较大,竖向构件不连续,是该工程设计的重点和难点。
该建筑安全等级为二级。地基基础设计等级乙级。建设场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15 g,设计地震分组为第一组,建筑场地类别为Ⅲ类。地基土不考虑地震液化的影响。
抗震设防类别为丙类。主要荷载取值:楼面静载为6.0 kN/m2,活载为5.0 kN/m2;屋面静载为8.2kN/m2,活载2.0 k N/m2。主要使用材料:钢材为Q235B、Q345B,钢筋为HPB235、HRB400,混凝土强度等级为C30、C35。
二、概念设计优化
1. 增设结构缝,避免严重不规则,提高结构的抗震性能
在外方的概念设计图中,服务楼的辅助车间、办公楼用房与物流中心是连为一体的,结构设计存在以下几个问题。
(1)平面不规则
辅助车间长182.5 m,宽13.5 m,长宽比L/B=182.5/13.5=13.5,平面过于狭长,地震时由于地震波存在相位差而容易产生不规则振动,产生较大的震害,造成扭转不规则。
商务楼长35.8 m,宽15.2 m,与辅助车间连为一体,平面有较长的外伸,外伸部位容易产生局部振动,引发凹角处破坏,造成凸凹不规则。
(2)结构体系不明确,辅助车间为混凝土框—剪结构,办公用房为钢框架结构,二者连为一体,变形协调困难,难以进行准确的分析计算。优化措施:根据结构设计要求,结合建筑平面增设6道结构缝,将建筑划分为平面规则、体型简单的规则结构,见图1。
2. 增设二根落地柱,加强结构的整体刚度
在外方的概念设计图中,层1为厂区主要通道,要求有较大的柱网,这样就存在以下几个问题:
(1)首层横向为单跨框架,且跨度较大(14.35 m),对抗震很不利;
(2)18根柱中仅8根连续贯通落地,超过半数需要转换,转换层上下部侧向刚度比较大(x,y向的侧向刚度比分别为1.268 3,1.645 9);
(3)层2~4纵向6根中柱全部不落地,纵向水平力须全部通过楼板传递给边跨框架柱,对抗震不利。
(4)优化措施
在纵向中柱端部增设二根贯通落地柱(见图1、图2),避免形成抗震不利的单跨框架结构,减小转换层上下部结构的侧向刚度比约为15%(x,y向的侧向刚度比分别为1.071 2,1.399 3),同时增设的二根落地柱可以直接承担部分水平力,加强整体结构的侧向刚度。
3. 优化主转换构件形式
在外方的概念设计图中,主转换构件采用巨型焊接H型钢梁,截面H1 000×600×40×60/80,其支撑柱采用内置型钢HE200B的钢管混凝土柱,钢管截面为Φ500×8。存在以下几个问题:转换梁采用厚度分别为40、60、80的钢板,对材质有特殊要求,且焊接加工制作较困难,成本较高,框支柱钢管截面仅为Φ500×8,梁柱节点连接困难。转换采取的措施:考虑采用其他更为合理的转换结构形式,如斜腹杆桁架或者空腹桁架。
4. 楼盖形式优化为梁板结构
在外方的概念设计图中,层2~4为混凝土板柱结构,楼板厚28 cm。存在的问题:无梁楼盖的板柱结构体系仅适用于非抗震设计的多层建筑;非抗震设计的高层建筑及抗震设防烈度不超过8度的建筑应采用板柱—剪力墙结构。
工程地震作用较大,且无法设置剪力墙。同时用于转换层上部结构当中,对抗震设计更为不利。转换采取的措施:将无梁楼盖修改为梁板式楼盖,由于首层转换结构采用钢结构,因此层2~4也采用钢框架梁。
三、转换结构方案比较
工程中柱不落地,需设置水平转换构件,以传递竖向荷载。其中纵向两侧的转换构件既要承托本跨的上部荷载,又要承托与之垂直的转换构件传来的荷载,受力复杂,成为设计计算的重点和难点。目前较为常用的转换结构主要形式有梁式、板式、斜杆桁架式和空腹桁架式。
1. 实腹钢梁转换
实腹钢梁受力明确,设计与施工简单,是最常用的结构形式。外方概念设计即采用此方案,主梁截面H1 000×600×40×60/80。该方案假定上部结构荷载大部分传递给底部的转换大梁上,上部楼层梁仅分担本层较小的荷载,因此底部的转换梁截面数倍于上部楼层梁。
通过MIDAS计算分析后发现,外方采用的梁截面系按刚度要求控制,应力较低,材料强度不能有效发挥,优化计算后可改用H1 500×450×22×30,应力可提高一倍,钢材可节省1/2,但占用层高过多,对建筑使用有一定影响。跨中最大挠度为30 mm,构件最大内力见表1。
2. 斜腹杆桁架转换
斜腹杆桁架在荷载作用下,上下弦轴力分布均匀,腹杆轴力较小,结构受力最合理,是工程中较常用的结构形式。该方案假定上部结构荷载大部分传递给底部的转换桁架上,上部楼层梁仅分担本层较小的荷载。通过MIDAS计算分析后选定,翼缘截面为H700×300×12×16,腹杆截面为Φ260×16。材料性能得到充分利用,用钢量最省,但斜腹杆对本工程建筑立面有一定影响。跨中最大挠度为13 mm,构件最大内力见表1。
3. 空腹桁架转换
空腹桁架上弦节点之间无斜腹杆,仅以竖腹杆和上下弦相连接,外观与原建筑方案一致。节点处相交会的杆件较少,施工制造方便。该方案假定全部杆件为空间整体受力,荷载较均匀地分配给各层水平弦杆。
由于变形协调的影响,各层弦杆内力基本一致,截面相同。通过MIDAS计算分析后选定,翼缘截面为H1 000×420×16×25,腹杆截面为Φ400×25。材料用量介于前两种方案之间。跨中最大挠度为18 mm,构件最大内力见表1。
4. 三种方案的分析比较
梁式转换层结构是目前建筑中实现垂直转换的最常用的结构形式,但在托柱形式的梁式转换层中,当转换梁跨度很大且承托层数较多时,由转换梁承托上部框架柱传递下来的竖向荷载将会很大,致使转换梁的截面尺寸过大,制造加工困难,理论上可以实现,但实际实施中却不可行。
桁架由于杆件主要承受轴向拉力或压力,能充分利用材料的强度,在跨度或者荷载较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度,故适用于本工程。斜杆桁架与空腹桁架受力相似,但有不同的适用条件。
通过表1可以发现,斜杆桁架用钢量最省,应优先采用,但由于其斜杆对建筑外观的影响较大,且加工制作较复杂,外方不同意采纳。空腹桁架用钢量有所增加,但符合建筑外观的要求,加工制作较简单,设计中采用空腹桁架方案。
四、节点设计
1. 方钢管与圆钢管的连接
工程中由于建筑外观的需要,出现了上部方钢管与下部圆钢管的连接形式,而现有国标图集中只有相同形状截面钢管柱的连接做法,采用怎样的节点连接方法才能有效地传递柱间内力,保证连接的可靠性,成为工程设计中的一个难点。
常用的变截面钢管连接形式有:加锥形过渡管、法兰盘螺栓、十字连接板等。工程上部箱形截面400×25,下部圆钢管截面Φ650×25,无法采用锥形过渡管和法兰盘螺栓,而十字连接板形式与钢梁连接构造复杂,不易采用。
经分析讨论,最终决定采用方钢管端部设置锚固件,插入圆钢管内的连接形式,较好地解决了因为截面形状不同而连接困难的问题。计算时采用埋入式柱脚计算采用的假定,其中轴向力由钢柱底板直接传递给板下混凝土,弯矩由柱翼缘上的栓钉传递给周边混凝土,具体做法见上图4。
2. 钢柱与转换梁的连接
商务楼纵向中列柱有四根支承在下部横向水平钢梁上,形成转换结构。该处钢柱与钢梁的连接也是本工程节点设计中的一个难点。横向中柱在两跨端部均与空腹桁架铰接连接,侧向刚度较弱,因此该向连接须采用刚性连接,以加强结构稳定性。纵向由于端柱连续落地,可以保证结构的侧向稳定性,采用铰接连接,具体做法见图5。
五、结语
钢结构建筑已经历了多次强烈地震的考验,正如人们所预料的,钢结构的抗震性能远比混凝土结构优越。但是由于设计特别是构造上的不当,也发生了一些破坏,连接节点的破坏更是比较普遍。因此,节点设计是整个钢结构设计工作中的重要环节。
摘要：在钢结构设计工作中,连接节点的设计是一个重要的环节。为使连接接点具有足够的强度和刚度,设计时,应根据连接接点的位置及其所要求的强度和刚度,合理地确定连接节点的形式、连接方法、具体构造。本文结合工程实例,将该工程设计中出现的重点、难点问题及解决办法作了简单总结,可对今后类似以结构的设计起到借鉴作用。
关键词：钢框架,结构设计,方案比较,节点设计
参考文献
[1]GB50017—2003,钢结构设计规范[S].
[2]GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.
框架结构建筑梁柱节点的施工探析 第9篇
现在, 随着设计和施工水平的不断提高, 多层和高层建筑采用钢筋混凝土现浇结构的形势发展很快, 由于现浇框架结构具有较好的整体性能、围护墙体较轻、抗震性较好、布局灵活多样等优点, 在工程中得到广泛的应用。钢筋混凝土框架结构梁柱节点是主体结构的重要组成部分。
框架结构的震害大多发生在柱和梁柱节点这一核芯区。梁柱节点破坏主要是剪切破坏和钢筋锚固破坏, 严重时会引起整个框架的破坏。在2008年5·12汶川地震中就见到了许多框架结构梁柱节点首先出现破坏的情况, 如图1所示。我国在新、老抗震规范中都强调“强节点、强锚固”的设计理念与要求, 并且对节点的箍筋和混凝土强度也做了比较严格的规定。但是, 在实际工程中却发现:在地震力度作用下, 往往是梁柱节点部位首先出现了破坏, 这说明在施工过程中, 对节点需要加强的认识还不足, 节点施工质量不合格所致。
2 梁柱节点箍筋施工存在的问题
在梁柱节点施工时, 由于节点构造较复杂, 纵横向及竖向钢筋数量较多, 钢筋绑扎的施工工人又是高空作业, 施工具有较大的难度, 特别是中间柱子的节点, 纵横向都有受力钢筋, 箍筋不易绑扎, 操作有一定难度, 采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎, 所以施工工人往往在梁节点部位不放或少放柱箍筋, 容易造成安全隐患。再者, 钢筋骨架整体放入模板后, 柱节点内箍筋绑扎困难, 有些施工人员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, 或将箍筋末端的135度的弯钩改为90度, 显然不符合规范规定。
实践证明:只有细分工艺流程, 合理安排工作顺序, 木工和钢筋工紧密配合, 才可能保证节点区钢筋符合设计及规范要求。做法是将柱的箍筋分段绑扎:首先将柱箍筋绑至梁底下;其次在穿好框架梁底筋后再绑扎节点区箍筋;最后在绑完框架梁钢筋后再在梁面上加一道节点箍筋。
当采用整体沉梁时, 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。
3 框架柱纵向钢筋的搭接问题
对于矩形、异形柱, 纵向钢筋按照现行规范的规定, 应该优先采用对接焊接或者采用机械连接, 而施工单位为了方便施工、降低施工成本, 在实际施工时大多采用了搭接的方式。这样做对于较大截面的柱影响还不是很大, 但对于较小截面的柱子, 由于钢筋搭接, 钢筋占据一定的混凝土体积, 对小截面柱的有效截面来讲削弱较大。同时, 由于钢筋过于密集, 使得钢筋净距较小, 造成钢筋与混凝土的粘结力减小。
在按规范柱纵筋容许搭接时, 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, 并在弯折段增加构造焊, 可较好地解决这一问题。
4 梁柱节点不同混凝土强度等级处产生裂缝
4.1 梁柱节点产生裂缝的原因
(1) 在梁柱节点部位, 如果柱与梁的混凝土的强度等级相差较大, 大家都知道, 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就会产生收缩有差异, 所以在高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝。
(2) 柱截面大, 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。
(3) 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、坍落度偏大, 也会导致高低强度等级混凝土交界附近产生裂缝。
(4) 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。
4.2 防止梁柱节点处裂缝的措施
(1) 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、减少坍落度、减少用水量, 并对粉煤灰和外加剂的用量也需作相应的调整。节点处的混凝土实行“先高后低”的浇捣原则, 即先浇高强度等级混凝土, 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, 事先作好技术交底和准备工作。
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接面的密实性, 减少收缩。在产生裂缝相对较多的梁的侧面, 增加水平构造钢筋, 提高梁的抗裂性。严格控制混凝土拌合物的坍落度, 节点核心区柱子部位混凝土采用塔吊输送, 以期降低坍落度。在现场, 对每车混凝土都应进行坍落度检测。
(2) 改变传统观念, 混凝土浇筑后及“早”养护, 商品混凝土施工对环境湿度的要求要比传统现场搅拌混凝土高得多, 养护时间也要大大提前, 这是预防混凝土干缩裂纹的主要措施。要在混凝土浇筑完毕后及时覆盖塑料薄膜或湿草袋, 对混凝土进行保湿养护。接缝处搭接盖严, 避免混凝土水份蒸发, 保持混凝土表面处在湿润状态下养护。特别是梁, 除了板面浇水外, 还应在板下梁侧浇水, 在满堂承重脚手架未拆除之前, 可以用高压水枪对梁进行浇水养护, 并推迟梁侧模的拆模时间。
(3) 采用二次抹压技术。混凝土经过振捣表层刮平抹压1~2h后, 即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压, 消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝, 增加混凝土内部的密实度。但是, 二次抹压时间必须掌握恰当, 过早抹压没有效果;过晚抹压混凝土已进入初凝状态, 失去塑性, 消除不了混凝土表面已出现的裂缝。经过二次抹压混凝土初凝后, 轻微洒水润湿, 混凝土终凝后, 每天分几次浇水, 保持一周时间使混凝土湿润。
5 柱的“烂根”和“夹渣”现象
现浇框架容易出现“夹渣烂根”现象, 使根部混凝土漏浆, 严重时出现“露筋”和“孔洞”。其直接原因是柱模直接放在楼地板上, 预先没有在楼板上做找平层或加标准框浇出底面, 更没有留清扫口。当层段>5m中段未留浇筑口, 进料从顶部直接下。自由落差>3m, 在柱内钢筋阻拦下料使粗细料分离, 另因底部板面不平且未堵缝, 导致水泥浆流失掉, 也存在底面垃圾未清除净、振动棒长度不到位等因素, 造成根部夹渣, 烂根问题。保证质量的措施应在框架柱接头外进行, 即上次烧筑后加相同规格的方框, 并浇平框面, 继续上浇前支横模从板面开始, 浇筑时在顶洒一层l:0.4的水泥砂浆。并铺l:2水泥25~30mm厚, 在其上浇混凝土, 可保证框架柱自然密实, 不会出现夹渣或烂根的质量问题。
框架结构梁柱节点的施工质量不容忽视, 应该提高对抗震节点重要性的认识, 严格管理, 采取合理的施工措施, 确保施工质量能达到设计及规范的要求, 不留安全隐患。这样在今后的自然灾害来临时, 就可以避免像汶川或海地地震中由于建筑梁柱节点抗震性能差而致使房屋倒塌的严重恶果。
摘要：在5.12汶川地震中发现框架结构的许多节点部位首先出现了破坏, 并且破坏严重, 甚至导致结构破坏, 建筑物倒塌的现象。本文就框架节点的破坏情况探讨了如何加强节点的施工来确保工程质量。
关键词：梁柱节点,施工,箍筋,裂缝
参考文献
[1]杨晓红.框架结构混凝土工程施工质量问题[J].煤炭技术.2008 (6) .
[2]郭猛.框架结构梁柱节点区优化施工设计[J].施工技术, 2007 (6) .
[3]杨海生.框架结构节点施工[J].陕西建筑, 2007 (7) .
框架结构高层建筑梁柱节点施工浅析 第10篇
框架结构高层建筑施工建设进程中梁柱节点承担着联系整体结构体系的桥梁纽带作用, 例如剪力墙结构暗梁、框架梁柱交汇点及柱交汇点等。梁柱节点会承受来自于柱端及梁端传递而来的弯矩、轴力与剪力, 令受力状态相对复杂。由此可见节点必须具备足够强度, 进而有力抵抗相邻构架的各类荷载, 保障整体高层建筑结构体系的安全、坚固与可靠。
二、梁柱节点模板安装施工
粱柱节点模板安装施工阶段支模操作相对较为复杂, 且具有较低功效, 一般来讲实际施工进程中通常应用临时现场散装方式, 进一步导致存在较大的尺寸偏差现象, 令拼缝有失严密性, 具有较差的接驳垂直度与表面平整性, 倘若要对其拆除并进行重装则相对较为麻烦, 并不利于便捷的清理节点中杂物以及调整处理节点箍筋。基于节点区绑扎箍筋顺序, 我们应首先履行穿梁底筋并完成节点箍筋绑扎后才可进行节点模板安装, 我们可应用框架梁总体宽度范畴之外的合理节点模板借助改进工具定制模板做法, 注重施工要点控制。即首先我们应依据各节点编号几何数据明确制作节点模板方案, 一般来讲节点框架梁矩形宽度范畴之外模板包含位于四个侧面一片或两片矩形板, 下部模板及搭接柱长度我们应取四十毫米进而便于固定。同时我们应结合组合模板节点方式进行具体每篇模板尺寸的确定并进行编号标识, 同时我们可将各节点制作模板图进行科学绘制。接下来我们应选派具有熟练技术水平的木工依据各节点制作模板图进行工具式模板节点的预制并清晰完成相应标识。我们可选用厚度为十八毫米的模板制作夹板, 同时采用六十乘八十毫米的木枋进行背楞制作, 应控制其间距在三百毫米之下。同时我们应将专用装模夹具预先加工完毕, 对圆形柱我们应利用圆箍扁铁夹具, 而矩形柱则可应用钢管夹具, 对拉螺栓紧固我们则可采用直径为十四的圆钢。节点模板现场安装阶段我们应逐步随着施工进度进行, 首先应用铁钉初步固定模板于柱身, 进行安装垂直度与标高的检查并完成适应性调整后进行夹具安装并实施螺栓的初步收紧, 当复查无误后我们则应将螺栓用力收紧进而完成安装。同时根据现场情况我们可将梁板与节点模板进行连结加固。在应用工具式模板定制节点体系阶段, 我们一般可周转使用节点模板约十次, 进而有效的节约材料与人工, 可提前进行制作, 同时也可有效节约现场实际作业时间, 提升施工进度。
三、施工阶段应注意的重要问题
1、制作钢筋阶段问题与处理方法
框架结构高层建筑梁柱节点的制作配筋构造主体包含节点内受力主筋锚固及节点区域箍筋, 在核心区域之中箍筋混凝土发挥了约束作用, 且越小的箍筋间距其节点抗剪力强度也就是承载受剪力就会越高。梁柱节点区域中包含横梁、纵梁与柱的三向交叉纵向钢筋, 且钢筋相对密集, 因而在施工箍筋配置阶段具有一定难度。一般来讲施工常用方法为完成梁板模板支设后将其放入钢筋梁骨架之中再进行节点箍筋放置。然而由于安装绑扎钢筋具有较大难度, 一些施工人员经常为了便利操作便少放或不放箍筋, 还会出现绑扎箍筋不牢固等问题, 直接会对混凝土抗裂结构性能产生不良影响。因此位于梁柱节点中的箍筋我们可优先考虑依据设计要求进行钢筋笼制作, 并将纵向柱钢筋套入, 进行牢固焊接或绑扎, 而后再将梁钢筋放入, 进而保障安装构件钢筋质量, 我们尤其应注重做好面向工人的各环节质量技术交底, 按照施工严格要求与相关规范实施绑扎安装。位于边柱节点之中为有效保障锚固钢筋长度, 我们可弯折梁钢筋并将其插入节点区域之中, 实际操作中设计工作人员往往仅注重位于图纸之中针对锚固最小长度进行明确规定, 却忽视了垂直锚固与最小水平的锚固长度。因此从事设计工作人员应科学审视系部节点设计详图, 进行节点位置布置钢筋的科学明确进而有效避免遗留不良工程质量安全隐患。
2、梁柱节点区加密箍筋问题与处理方法
相关施工规范标准明确规定, 框架结构高层建筑梁柱核心阶段区域之中的箍筋量应不低于加密柱端区配箍实际量, 这样一来便可有效提升柱子总体承载力, 并合理避免由于受到剪切力令主筋弯曲并被不良破坏。然而许多施工设计人员在实际操作中没有充分认识到节点加密箍筋的现实必要性, 没有充分进行节点内力的良好分析, 而核心节点区域中也欠缺明确标注。就施工人员来讲, 梁柱节点区域之中交叉纵横的钢筋本身便较为密集, 因而依据正常方式进行钢筋绑扎确实相对困难, 且加密难度会相对增加, 倘若欠缺明确的施工图标注, 便较难依据要求规范实施箍筋绑扎安装。
四、框架结构高层建筑梁柱节点混凝土施工
框架结构高层建筑梁柱节点混凝土施工进程中其结构水平与竖向构件混凝土我们应合理取值强度等级, 并要求搅拌混凝土厂进行配合比例的良好设计调整, 充分满足可泵性与强度等级要求, 柱子混凝土应降低其含砂率并控制水泥的总体用量, 降低用水量以控制坍落度, 提升石子含量。同时我们还应对外加剂以及粉煤灰用量进行适应性调整。框架结构高层建筑通常采用搅拌站现场泵送混凝土浇捣或商品混凝土, 输送完毕后进行分层的振捣, 位于楼面梁板预留斜面并在梁中进行邻接面预留, 同时我们位于密集钢筋位置采用插入小型振捣器方式强化振捣, 有效杜绝死角漏振现象。实施不同等级强度混凝土梁柱浇筑阶段, 我们应合理控制混凝土邻接面不应形成冷缝, 并依据浇筑速度及面宽进行梁柱节点与梁板混凝土体积的合理计算, 进而有效缩短浇捣施工时间。完成浇捣施工之后我们还应强化养护, 尤其注重板下梁侧的合理浇水, 进而有效控制不良裂缝产生。
五、结语
总之基于框架结构高层建筑梁柱节点重要作用, 我们只有科学制定施工实践策略, 有效提升节点区域施工质量水平才能优化高层建筑施工效果, 消除质量隐患, 创设优质建筑工程。
参考文献
[1]王红兵:《框架结构建筑粱柱节点的施工探析》, 《福建建材》, 2010 (3) 。
高层建筑框架结构梁柱节点施工技术 第11篇
1 梁柱节点区的钢筋绑扎常见的问题及原因分析
(1) 箍筋的间距。实际施工中常常出现的问题是:节点区箍筋缺少绑扎、数量不足、间距不分, 或者几个箍筋全堆在一起, 或者有的一长段没有箍筋; (2) 纵筋的锚固。而纵筋则可能会因弯钩被烧短烧断导致锚固长度不够。 (3) 原因分析。一方面是部分施工人员质量意识不够、施工管理、监理人员素质较低, 对节点区的重要性缺乏认识, 质量意识比较淡薄;另一方面则是施工所采取的工艺流程限制, 使得要做到节点区钢筋 (尤其是箍筋) 完全符合设计及规范要求十分困难, 甚至是根本不可能。
2 常见的框架梁柱施工做法
工程实践中最常见的框架梁柱施工做法有两种:一种是将每层柱包括柱身、加密区和节点区的箍筋一次全部按要求绑扎好, 然后装柱模板、在梁底下5～10cm处留施工缝浇灌柱砼, 柱侧模拆除后接着装柱头节点模板和梁底模 (或者包括梁一边侧模) , 然后绑扎框架梁钢筋。这种做法节点箍筋影响了柱砼的浇灌作业, 砼工往往不得不解开扎丝, 从侧面敲打已绑好的节点箍筋以打开一个大口子让砼比较顺利地流入柱内。这样一来, 节点区的箍筋就被打乱了, 要恢复原状很不容易, 而且要多费工时。在浇灌柱砼时部分钢筋还会被水泥浆污染, 影响与砼的粘结。此外, 节点区箍筋绑扎好后再穿梁底筋将会很麻烦, 尤其是穿带弯钩的底筋十分困难。这时是钢筋工不得不敲打已绑好的节点箍筋, 甚至会擅自烧断弯钩造成纵筋的锚固不够。
另一种是用所谓“沉梁法”绑扎框架梁钢筋, 即在绑扎柱箍时留下节点区箍筋不绑, 等木工将节点模板、梁模板和楼板底模都安装好后, 再在楼面上绑扎梁钢筋, 绑完后拆除临时支架将梁钢筋骨架落到梁模内。这种做法很容易漏掉节点区的柱箍筋, 就是放了也往往是无法绑扎、数量不足、间距不分又难以调整。实践中, 也有些项目提出采取改进的办法在箍筋四个角设导筋, 将节点区箍筋按要求间距绑在导筋上固定成短钢筋笼, 然后再随梁骨架沉入模板内;或者采用两个“U”形开口箍套叠, 再焊成封闭箍。实际上, 只要是先把模板都安装好了再沉梁, 无论是使用导筋还是“U”形开口箍, 都难以很好地解决问题, 尤其是高层建筑当柱比较大采用的是比较复杂的复合箍筋时, 就根本不可能做到满足设计及规范要求。
实践中常见的情况是:在验收梁、板钢筋时, 有关方面才发现和提出节点区箍筋问题要求施工人员整改。但是, 此时往往模板都已安装完毕, 如果不拆除节点区模板, 根本是不可能整改到符合规范要求的。遗憾的是:实际上不少工程最后都是在“尽可能整改”中马虎过去。
实践证明:只有细分工艺流程, 合理安排工作顺序, 木工和钢筋工紧密配合, 才可能保证节点区钢筋符合设计及规范要求。做法是将柱的箍筋分段绑扎:首先先将柱箍绑至梁底下;其次在穿好框架梁底筋后绑扎节点区箍筋;最后在绑完框架梁钢筋后再在梁面上加一道节点 (定位) 箍筋。具体的施工流程:绑扎框架梁以下柱箍安装柱模浇灌柱砼 (顶层边柱要注意留够梁筋的锚固位置) 拆除柱模安装框架梁底模安放框架梁底筋绑扎节点箍筋绑扎框架梁钢筋梁面处加节点 (定位) 箍筋一道安装节点区模板安装框架梁侧模及楼板底模。这样的安排可能要增加绑扎框架梁钢筋使用的操作架, 这时可以用工具式脚手架来解决。如果楼板底模是用钢管做顶撑, 也可以先搭顶撑架, 利用它来做绑扎梁钢筋的操作架。
3 节点区的模板安装
梁柱节点支模一般都比较麻烦, 工效低。施工实践中最常见的是采用现场临时散装的做法, 容易出现尺寸偏差过大、拼缝不严密、表面平整度及接驳垂直度较差等通病, 要拆除再重装往往十分麻烦, 不便于进行节点内的杂物清理和节点箍筋的调整处理。结合节点箍筋的绑扎顺序, 在装梁底模、穿梁底筋再绑扎节点箍筋后才安装节点模板, 可以采取框架梁宽度范围以外 (框架梁端头梁底以下的节点模板作为梁底模的支承在装梁底模时已一起安装) 的节点模板采用工具式定制模板的改进做法。其具体要点如下: (1) 根据各个编号节点的相关几何数据确定节点模板的制作方案。矩形节点框架梁宽度范围以外的模板一般由四个侧面的各一至两片矩形板组成, 模板下部与柱的搭接长度取40cm便于固定。结合节点模板的组合方式确定每片模板的具体尺寸并编号后, 绘制出各节点的模板制作图。 (2) 安排熟练木工根据各节点的模板制作图预制节点工具式模板, 并做好相应的标识。模板可用18mm厚夹板制作, 用60mm×80mm木枋做背楞, 背楞间距不超过300mm。装模专用的夹具也预先加工好, 矩形柱采用钢管夹具, 圆形柱采用扁铁圆箍夹具, 紧固对拉螺栓采用Ф14圆钢。 (3) 随施工进度, 现场安装节点模板。先用铁钉将相应的模板在柱身初步固定, 检查安装标高及垂直度, 调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓, 再复查无误后用力收紧螺栓完成安装。另外, 视情况可将节点模板与梁板模连结加固。采用工具式定制节点模板体系, 节点模板一般可以周转使用10次左右, 可节省人工和材料;提前制作, 又可节省现场作业时间, 加快进度。
4 节点区的砼浇灌
框架梁柱节点作为梁的支座本身属于柱的一部分, 所以节点砼强度等级应与柱相同。在工程实践中, 多层框架设计上一般都取梁板砼与柱砼强度等级相同;若原设计图纸上标明的柱与梁板砼强度仅相差5MPa, 一般也会在图纸会审时将梁板砼强度等级改为与柱相同。这种情况的节点区砼施工只需与梁板一起浇筑并注意振捣密实即可。而在高层框架结构的抗震设计中, 为了满足框架柱的轴压比要求又避免柱子截面尺寸过大, 往往需要取框架柱的砼强度等级比梁板砼高出2个或2个以上的5MPa。这种情况, 施工时就要采取特别措施保证节点砼的质量。比较成熟有效的做法是:在梁柱节点附近离开柱边≥500mm, 且≥1/2梁高处, 沿45°斜面从梁顶面到梁底面用5mm网眼的密目铁丝网分隔 (做为高低等级砼的分界) , 先浇高标号砼后浇低标号砼, 即先浇节点区砼后浇节点区以外的梁板砼。应注意的是: (1) 节点区砼与梁板砼应连续浇筑, 不得将高低强度等级砼交界处留成施工缝或出现冷缝。 (2) 应确定合理的砼配合比, 严格控制施工配料, 并在现场测控砼坍落度, 加强对砼的养护, 以防梁端高低等级砼交界附近出现砼收缩裂缝。节点区高强度等级的砼宜采用坍落度比较小的非泵送砼配合比, 使用塔吊运输, 可减少水泥用量和用水量, 降低砂率, 从而减小砼的收缩量。节点和梁的砼浇筑宜采用二次振捣法, 以增强砼的密实性, 减少收缩。
只要采取的针对性措施到位, 对症下药, 并精心施工, 梁柱节点高低强度等级砼交界处附近的裂缝可以得到最大限度的控制。要彻底消除裂缝现象, 尚有待不断提高施工技术和不断积累施工经验, 采用更为的解决方法。
摘要：本文就框架结构节点在施工中发现的若干问题进行剖析。提出了自己在实际工作中的一些经验, 可供同行参考。