摘要：本文結合作者在長晟豪生大酒店、盤龍灣項目及江陰市第四人民醫(yī)院等項目的結構設計經(jīng)驗，對框剪結構節(jié)點部位結構設計與施工中存在的常見問題進行了簡要分析，對本行業(yè)工程施工人員具有一定的指導及參考意義。
關鍵詞: 結構設計 框剪結構 節(jié)點
引言
近幾年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的高層建筑建設速度大大加強，在進行結構設計時設計理念在不斷更新，建筑設計的平面布置與豎向體形也越來越復雜，這就給高層結構設計和施工提出更高的要求。其中在結構設計時，采用最多的是框架剪力墻結構形式。
框架-剪力墻結構，俗稱為框剪結構，主要結構是框架，由梁柱構成，小部分是剪力墻，可形成內(nèi)部大空問，能進行靈活的建筑平面布置，因此，框架結構體系在結構設計中應用甚廣。墻體全部采用填充墻體，由密柱高梁空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側力構件，適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。與此同時，對于高層建筑框剪結構設計和施工中的現(xiàn)實問題卻往往被忽視，給工程質量留下隱患。
一、框剪結構特征
框剪結構是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側力性能�？蚣艚Y構中的剪力墻可以單獨設置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此，這種結構已被廣泛地應用于各類房屋建筑。
框架結構的變形是剪切型，上部層間相對變形小，下部層間相對變形大。剪力墻結構的變形為彎曲型，上部層間相對變形大，下部層間相對變形小。對于框剪結構，由于兩種結構協(xié)同工作變形協(xié)調，形成了彎剪變形，從而減小了結砍的層間相對位移比和頂點位移比，使結構的側向剛度得到了提高。
從受力特點看，由于框剪結構中的剪力墻側向剛度比框架的側向剛度大得多，在水平荷載作用下，一般情況下，約80%以上用剪力墻來承擔。因此，使框架結構在水平荷載作用下所分配的樓層框架剪力墻結構兼具了框架布置靈活、延性好和剪力墻剛度大的優(yōu)點，二者通過水平剛度較大的樓蓋協(xié)同工作，在水平作用下呈彎剪型位移曲線，層間變形趨于均勻，比純框架結構側移小，非結構性破壞輕，其中剪力墻為主要抗側力構件，框架起到二級防線作用，比剪力墻體系延性好，布置靈活。因此，框剪結構是一種抗剪性能較好的結構體系。
二、施工中存在的常見問題與分析
1. 梁柱節(jié)點箍筋施工
1.1 施工中常見問題
在框剪結構中，主要結構是框架，由梁柱構成，由于受力要求，梁柱節(jié)點施工比較復雜，主要為：鋼筋設計過于密集，節(jié)點構造十分復雜，施工難度非常大，特別是中間位置梁柱節(jié)點，由于中間柱子鋼筋縱橫交錯，箍筋綁扎不便，采用整體沉梁施工時節(jié)點區(qū)下部箍筋難以綁扎，致使很多施工單位在施工時梁柱節(jié)點部位箍筋大量缺少，甚至根本缺失，給建筑結構留下嚴重后患。
1.2 改進措施
施工時，可調整施工工藝，梁柱節(jié)點區(qū)可提前在加工廠焊接完畢，焊接時注意留好接茬鋼筋，在縱向短筋上形成整體骨架，再將整體骨架套入柱縱筋并擱置在樓板模板面上，穿梁鋼筋并綁扎。為防止附加短筋位置與柱縱筋沖突而造成套箍困難，附加縱向短筋應偏離箍筋角部約 5 cm。
2. 混凝土強度等級達不到設計要求
2.1 發(fā)生原因
在實際施工中，混凝土施工時既要滿足控制柱截面的要求，又要滿足滿足柱子軸壓比的要求，因此柱子通常采用較高強度等級的混凝土。而對于以受彎為主的樓層梁板，混凝土強度等級卻不宜太高，因此造成結構設計矛盾。
首先，如采用高強度等級混凝土對梁板抗彎承載力提高不明顯；其次，高強度等級混凝土對構件承受非荷載應力(混凝土收縮應力、溫度應力等)不利，因此，在結構設計中一般現(xiàn)澆框架的混凝土強度等級不宜高于C40。在實際工程設計中合適的樓蓋混凝土強度等級通常采用 C20～C35，由此可見，高層建筑混凝土框架結構的柱混凝土設計強度高于梁板的設計強度必然存在，而且隨著建筑物高度的增大，兩者的設計強度差距會越大，特別是在高層建筑的下部。
目前施工中，混凝土的澆筑多采用商品混凝土泵送工藝，施工單位通常將豎向構件與水平構件分批集中澆筑，在梁柱節(jié)點區(qū)多采用強度等級較低的梁板混凝土澆筑。如要求施工時對其中的梁柱節(jié)點進行單獨澆筑，因節(jié)點部位混凝土量需要量較少且分批澆筑時間不易控制從而易導致質量事故，另外，節(jié)點區(qū)與梁板之間施工范圍難以分割，因此在施工中難以推行。
2.2 改進措施
根據(jù)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3-2002）中第 13．5．7條規(guī)定 ：“當柱混凝土設計強度高于梁、樓板的設計強度時，應對梁柱節(jié)點混凝土施工采取有效措施。”，我們可以從以下幾點進行改進：
2.2.1 對高層建筑框剪結構的豎向構件和水平構件的混凝土強度要進行合理取值。
⑴整個建筑的豎向構件混凝土強度等級種類不應過多，且與豎向構件截面的變化要錯層 同步；
⑵整個建筑的水平構件的混凝土強度等級取值要符合規(guī)范要求，盡可能與豎向構件相匹配，使實際施工簡單化，盡量減少梁柱節(jié)點單獨澆筑混凝土。
2.2.2 當梁板比柱的混凝土強度等級低 5 MPa時，節(jié)點區(qū)可用與梁板混凝土同強度等級的混凝土澆筑，其節(jié)點核心區(qū)截面承載力仍能滿足要求；
當梁板比柱的混凝土強度等級低 10 MPa及以上時，用梁板混凝土澆筑節(jié)點區(qū)前必須對節(jié)點區(qū)采取措施。⑴當梁板比柱的混凝土強度等級分別低 10 MPa和 15 MPa時，節(jié)點區(qū)需增設豎向短筋，其數(shù)量分別為柱主筋配筋量的 50％和 100％；⑵當梁板比柱的混凝土強度等級低20 MPa及20 MPa以上時，因節(jié)點區(qū)域鋼筋太密集而無法再靠增設節(jié)點區(qū)短筋來提高承載力，必須采用與柱同等級混凝土單獨澆筑。為了防止節(jié)點與梁板交接面形成施工冷縫，可采用同時澆筑的方法進行，節(jié)點區(qū)混凝土采用塔吊+漏斗方式澆筑，梁板混凝土則采用泵送同時澆筑。
3.結構設計時節(jié)點部位結構形式復雜
3.1產(chǎn)生原因
在進行結構設計時，有時候出于受力及美觀原因，局部位置會設有較為復雜的角柱及節(jié)點，而在施工時這些位置由于構造復雜而造成鋼筋綁扎、模板安裝的不便，部分施工單位無法按照設計要求進行施工。
3.2 改進措施
⑴在進行結構設計時，盡量簡化設計，少用結構復雜的節(jié)點，在必須使用時，提前考慮施工中的難點，做好施工指導。
⑵在施工中，嚴格按照設計圖紙及要求進行，嚴禁隨意改動設計，必要時可采用CAD等結構軟件進行局部重點放樣，滿足設計要求。
⑶加強施工過程控制及自檢力度，確保施工質量、
4. 混凝土保護層厚度
4.1 施工中常見問題
根據(jù)《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50204—1992）中第 3．5．8條要求：“受力鋼筋保護層厚度梁柱允許偏差為 ±5 mm。”，但是框剪結構施工中，當梁邊與柱邊平齊時，柱的縱筋必須包梁的縱筋 ，即梁的縱筋要在柱縱筋的內(nèi)側。因此，平齊的梁側往往容易因為保護層厚度不符合要求而開裂。在施工中，高層框剪結構的頂層角節(jié)點處，由于鋼筋實際加工的原因，一般會出現(xiàn)角節(jié)點外側鋼筋保護層超厚，也容易導致裂縫。
4.2 改進措施
針對上述問題，可根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2002）第 9．2．4條要求：“當梁、柱中縱向受力鋼筋的保護層厚度大于 4 cm時，應對保護層采取有效的防裂構造措施。”。
⑴結構設計中，在粱縱筋彎折處加設附加鋼筋可防止梁邊與柱邊平齊時梁側的開裂。⑵：結構設計中，在框剪結構的框架角節(jié)點處加設鋼筋網(wǎng)片，以提高角節(jié)點處的抗裂性。
三、結論
在高層建筑框架剪力墻結構的結構設計與施工，雖然都有較為詳細的規(guī)范進行參考，但在實際操作過程中仍存在部分脫節(jié)的問題，本文通過以上幾點節(jié)點部位常見問題及改進措施，對經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行分析，可作為以后的施工中的參考。
參考文獻：
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