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不同强度砼梁柱节点的设计

2020-10-29 00:00:00

摘 要:高层建筑是当前建筑结构形式中的中流砥柱。在高层混凝土框架结构中,随着建筑高度的日益增加,对混凝土结构强度的要求日益提高,在混凝土梁柱的设计和应用中,对节点的选择和设计是当前建筑工程施工应用的主要形式。当前建筑工程框架结构应用日益多见,节点作为连接整个结构的整个枢纽,备受人们的关注。宏盾建设有限公司就不同强度混凝土梁柱节点的设计进行分析,通过当前现状和存在的各种问题提出合理的设计思路和制约方式。 关键词:砼框架节点核芯区砼强度  

 一、引言   随着当前建筑结构设计形式的不断更新,促使在施工的过程中对结构模式和施工控制措施日益完善。砼梁柱作为当前混凝土梁柱结构中的主要连接枢纽,在当前的建筑工程中更是承受力的核心点和关键所在。节点承受由梁端和柱端传递来的轴力、弯矩和剪力,在设计的过程中采用合理的技术手段对节点所受到的各种外力进行综合分析与处理,是保证节点在在施工中具有足够的承受力和应力的关键,也是目前建筑结构体系稳定性和整体性的支撑基础。在地震作用下,粱柱节点核芯区经受着很大的水平剪力,一般在应用的过程中受到的水平力度是平时的5倍左右,因此容易在各种剪切力作用下发生脆裂的剪应力破坏,造成建筑物整体性损坏和功能的破坏。我们在大量的高层结构设计中往往会碰到粱柱砼强度等级不同的情况,在这种复杂多变的情况下对节点的设计以及对梁板的质量控制都有着不小的挑战,因此如何选择合适的节点设计方式是提高和保证建筑物施工质量的关键性因素。   

二、关于砼梁柱的研究分析   

粱柱砼强度等级相同时的节点核芯区,通常有两种设计方法:   

一种设计方法是采用现代化高层建筑结构进行设计,这种建筑工程设计中对梁板和节点区域位置的控制分别是通过混凝土搅拌和分开浇筑方式来进行。按照设计要求首先是通过在核心区采用高强混凝土进行浇筑,然后使用足够的普通混凝土,同时在施工中避免了混凝土裂缝和施工缝的产生。分界线定在距柱边1.5~2倍梁高处,采取插木条临时挡住先浇灌的砼,当后浇砼落入后即抽出木条,通过振捣成型之后在形成一个系统的整体,这种设计方法在目前的工程项目中不受人们的重视,也不受工程单位和企业的欢迎,主要是由于其在同一时间之内同时进行两种不同混凝土的施工流程,而且实际工程经常要多进行一次混凝土的搅拌流程,这就造成了混凝土材料的浪费和人工成本的提高,而且还容易造成工期的延长。尤其如果按照设计要求在浇注到Z后几个节点时很有可能已经超过了混凝土的初凝时间,并且对实践的控制力度无法及时掌握。所以对施工质量和管理是不方便的,而且费用和工期上也是不利的。   

第二种设计方法是,梁板和节点核芯区统一用与梁相同强度等级的砼。这种设计方法的依据是,核芯区虽然采用了较柱子强度低的砼,但该部位因混凝土的特殊性和一些上下柱体之间的不利因素影响而存在着一定的不利因素,主要表现在以下两个方面:首先,梁板在核芯区位置对柱提供侧向约束,核芯区不存在受轴压失稳的问题;其次荷载从上下柱传至核芯区时,荷载在粱板楼盖中扩散,从而使核芯区砼应力比上下柱的应力低些,或者说因荷载扩散而使核芯区砼的表观强度提高;此外伸入核芯区的粱板水平钢筋也具有约束作用,可以提高核芯区砼表观强度;除了以上因素,由于上下柱高强砼的存在,核芯区砼表观强度也应较梁板砼有所提高。   上述两种设计方法别适用于不同情况,但至于如何在定量上加以区分。一种偏保守的设计方法是,考虑到国内研究工作和实践经验尚不充分,尤其是在施工的过程中需要按照过去传统的规定进行处理,是以梁柱砼强度等级相差不大于5Mpa时,通过采用分开浇筑混凝土措施来进行处理,否则则是利用整体浇筑和全面施工方式处理。另一种较为中庸的设计方法需要在施工的过程中通过采用较为严谨的流程和方式来整体处理混凝土较注重存在的问题,并且对梁柱节点进行全面控制。   

还有一种设计方法则要扩大柱和节点砼强度等级差并通过具体计算,而且要在梁板楼盖砼强度之比不超过1.4的夹芯节点可按柱砼强度作为其计算强度,否则应采取如下措施之一:其一,保持柱砼强度的连贯;其二,在央芯节点核芯区加插竖向短钢筋或加配螺旋箍筋,才能满足设计要求。   在梁柱节点设计中还需要研究现状梁柱硅强度等级不同时的节点核芯区,尤其要考虑在施工中施工工艺:一种做法是,建议使用梁板和节点区的硷要分别搅拌、分开浇灌。即核芯区的高强先行浇灌,然后是梁板的普通硅,不留施工缝。分界线定在距柱边1.5~2倍梁高处,采取插木条临时挡住先浇灌的硅,当后浇硅落入后即抽出木条,通过振捣形成整体。这种办法不受施工单位的欢迎,因为在同一时间内有两种硷要用,而且实际工程常一次搅拌较多量用于节点的硅,在浇注到Z后几个节点时可能已超过硅初凝时间,所以对施工质量和管理是不方便的,而月费用和工期上也是不利的。第二种做法是,梁板和节点核芯区统一用与梁相同强度等级的硅。这种做法有其依据,核芯区虽然采用了较柱子强度低的硷,但该部位因其特殊性又有一些相对上下柱更有利的因素,总之不同强度砼梁柱的设计要考虑到不同施工工艺,才能让设计更合理也更经济实用。   

三、设计中钢筋中的问题   节点配筋构造主要包括节点区箍筋设置和锚固施工过程中的管理和控制方法,箍筋对核心区混凝土具有约束作用,对其施工过程中的提高节点控制和抗剪强度的管理施工进行分析与提高,对提高节点的抗剪强度起着重要作用箍筋间距越小,其相应的对混凝土作用要求越来越大,使得在混凝土施工的过程中对钢筋制作和绑扎要求不断的提高。尤其是一些地震现象多发区和地震震感明显的地方,在工程设计中尤其是要注意对节点的加密设计。在其设计的过程中通常施工人员由于对设计要求的不明确,对施工质量控制素质的不够完善,使得其对柱端进行绑扎和加密工作处理并不全面,节点区有纵梁、横梁、柱的纵向钢筋三向交叉,且在钢筋位置排放的过程中对箍筋的存放存在着巨大的控制缺陷。常用的施工方法是在支完梁板的模板后放入梁的钢筋骨架,然后再放节点箍筋。由于钢筋的安装绑扎难度较大.加上怕麻烦的心理,因此经常出现不放或少放箍筋或箍筋绑扎不牢等问题,直接影响到混凝土结构的抗裂性能。   

四、抗剪设计建议   考虑到施工方便,对不同强度砼梁柱节点的设计问题提出如下解决方案:   

1.粱柱砼强度等级相差不大于10Mpa时,节点核芯区统一用与粱相同强度等级的砼,在正常配筋和构造情况下,一般可不进行节点抗震验算。   

2.柱的砼强度等级为C50~C60时,核芯区可采用不低于柱砼强度0.6倍的砼:采用科学的公式验算核芯区的抗压和抗剪承载力,但偏安全考虑町扣除公式中柱纵筋的轴压贡献,且不用考虑核芯区轴压比限制问题。   

3.若上抗剪无法满足设计要求,则加型钢来加强核芯区,为偏安全考虑可采用梁的砼强度作为核芯区砼的强度。同时按下式控制截面。   

五、结论   随着当前社会发展中,人们对高层框架结构施工要求的不断增加,在当前的结构设计和应用的过程中对设计模式和设计要求不断的提高,其在设计的时候合理的结合当前社会技术措施进行综合分析,是保证节点质量和应用效率的关键,更为当前建筑工程施工中效率和结构质量奠定基础。

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