楊獻(xiàn)宇 (中煤科工重慶設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，重慶 400016)

高層建筑梁柱節(jié)點(diǎn)是構(gòu)成框架主體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性部位，不但構(gòu)造形式相對(duì)復(fù)雜，而且中間柱鋼筋接頭多、分布密集、工序緊湊、施工空間狹窄受限，在工程實(shí)際中操作非常不便，給高層建筑的工程質(zhì)量帶來(lái)許多影響[1]。在國(guó)家提高了高層建筑抗震性能要求后，施工單位需要更加重視梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)強(qiáng)度以及延性設(shè)計(jì)，避免地震給高層建筑框架結(jié)構(gòu)帶來(lái)整體性的破壞，同時(shí)提升建筑整體的質(zhì)量與安全性。

1 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)性

1.1 震時(shí)應(yīng)力狀態(tài)

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)在一般情況下同時(shí)受到壓力與剪力作用，在承受柱壓力的同時(shí)承擔(dān)兩端彎矩，并在震時(shí)處于剪壓復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，又可根據(jù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成類型分為三種：①L形節(jié)點(diǎn)。由于核心區(qū)錨固了所有的梁柱鋼筋，節(jié)點(diǎn)主要承受開(kāi)閉彎矩，震時(shí)縱筋承受的剪力最大；②T形節(jié)點(diǎn)。梁筋通過(guò)節(jié)點(diǎn)而不錨固、難錨固易導(dǎo)致震時(shí)出現(xiàn)塑性鉸、鋼筋滑移、角柱雙向偏心受壓等現(xiàn)象；③十字型節(jié)點(diǎn)，震時(shí)受到四周梁體壓力及端部剪切力，影響核心區(qū)混凝土穩(wěn)定性。

1.2 震時(shí)破壞形式

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)特別是角柱、邊柱，由于扭轉(zhuǎn)和偏心等影響，受力更為復(fù)雜，比內(nèi)柱更易引起震害。在震時(shí)常見(jiàn)破壞形式為：①交叉形式裂縫。處于震時(shí)受力狀態(tài)的剪切破壞反復(fù)作用于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，形成多種裂縫并擴(kuò)大，混凝土體分為若干塊，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)區(qū)域強(qiáng)度整體降低；②柱端混凝土壓酥或剝落。在彎區(qū)應(yīng)力和軸向應(yīng)力的超負(fù)荷作用下，斜向?qū)橇芽p擴(kuò)大貫通后，進(jìn)一步壓碎混凝土小塊，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致脫落；③柱端鋼筋壓屈外鼓?；炷馏w破壞后節(jié)點(diǎn)抗彎剛度降低，箍筋單獨(dú)承受應(yīng)力并陸續(xù)屈服，在柱端頂出混凝土剝落裂片，同時(shí)出現(xiàn)箍筋外露現(xiàn)象。

1.3 震時(shí)破壞過(guò)程

高層建筑框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受箍筋綁扎質(zhì)量影響，在地震作用下產(chǎn)生的破壞按照一定的順序并分為兩個(gè)階段：①裂縫產(chǎn)生及擴(kuò)大。震時(shí)應(yīng)力荷載增加，作用于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土，斜向裂縫自角上出現(xiàn)并向節(jié)點(diǎn)核心區(qū)中心斜向貫通，最終形成裂縫，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土剛度下降，梁內(nèi)鋼筋開(kāi)始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象，但此時(shí)殘余變形尚不明顯；②殘余變形。隨著裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土與箍筋之間的約束力進(jìn)一步降低，產(chǎn)生較大的殘余變形現(xiàn)象，直接影響到建筑物的安全性，不容忽視。

2 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工中存在的問(wèn)題

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

梁柱節(jié)點(diǎn)本身作為梁的支撐體系，應(yīng)屬柱的一部分，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)本應(yīng)等同于柱，在工程實(shí)踐中，多層建筑框架設(shè)計(jì)一般采取梁柱同等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)中，并未對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土有明確要求[2]。在實(shí)際施工中，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)一般采取柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于梁板設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況十分常見(jiàn)，但由于高層建筑的自壓力自上而下逐漸增大，建筑上部控制柱端軸壓與建筑下部所承受的軸壓差距明顯過(guò)大，因此在二者設(shè)計(jì)強(qiáng)度方面應(yīng)留出明顯差距，以平衡不同區(qū)段所面臨的實(shí)際壓力，在混凝土澆筑施工中常常會(huì)面對(duì)這個(gè)問(wèn)題。一般情況下，高層建筑施工設(shè)計(jì)當(dāng)中常常采用“強(qiáng)柱弱梁”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在梁柱混凝土強(qiáng)度相差10MPa及以上時(shí)，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)按高等級(jí)施工，但梁板混凝土的強(qiáng)度等級(jí)受抗彎承載力、構(gòu)件承受收縮應(yīng)力、構(gòu)件承受溫度應(yīng)力等條件制約，不適合應(yīng)用強(qiáng)度等級(jí)過(guò)高的混凝土，而且當(dāng)前在面對(duì)高低強(qiáng)度不同的混凝土交界處施工時(shí)，裂縫現(xiàn)象尚無(wú)法完全消除，工程仍面臨著一定的難點(diǎn)。

2.2 施工設(shè)計(jì)的問(wèn)題

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑施工的重點(diǎn)主要在于鋼筋綁扎，通常選取兩種施工方法中的一種進(jìn)行，但兩種施工方法都存在一定的問(wèn)題：①先柱后梁。首先將每層柱箍筋全部按設(shè)計(jì)要求綁扎完畢再安裝模板，柱體澆筑混凝土施工縫設(shè)計(jì)在梁底5cm～10cm處，柱模拆除再安裝柱頭節(jié)點(diǎn)模板、梁底模板，然后綁扎框架梁鋼筋，進(jìn)行梁與梁柱節(jié)點(diǎn)澆筑施工。這種施工方法因?yàn)榱褐?jié)點(diǎn)處的鋼筋綁扎絲太密集，常常導(dǎo)致梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋處混凝土澆灌作業(yè)不順暢，如果不解開(kāi)扎絲混凝土流入就不充分、不致密，但解開(kāi)扎絲會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處箍筋散亂，而且水泥漿會(huì)向下污染柱中鋼筋，有較為明顯的施工劣勢(shì)；②沉梁法。綁扎豎直構(gòu)件箍箍時(shí)預(yù)留節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋不綁，完成全部的節(jié)點(diǎn)、梁板模板的安裝后再綁扎梁鋼筋，臨時(shí)支架拆除后再將已經(jīng)綁扎完成的梁鋼筋骨架吊入梁模。沉梁法對(duì)一次成形及沉入的要求較高，沉入后常見(jiàn)綁扎數(shù)量不足、操作間距局促、調(diào)整作業(yè)難、柱箍筋綁扎遺漏且無(wú)法彌補(bǔ)操作等問(wèn)題，容易影響工程質(zhì)量。

2.3 鋼筋綁扎中存在的問(wèn)題

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋綁扎作業(yè)質(zhì)量控制一直是工程管理中的常見(jiàn)問(wèn)題，常見(jiàn)原因主要與工人質(zhì)量意識(shí)淡薄、施工管理不夠重視、監(jiān)理人員素養(yǎng)不足等有關(guān)，除此之外在工藝工法和實(shí)地施工條件方面也有諸多限制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行節(jié)點(diǎn)區(qū)核心區(qū)鋼筋綁扎作業(yè)是不現(xiàn)實(shí)的，主要有以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：①施工間距問(wèn)題。梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋綁扎實(shí)際施工中常面臨箍筋缺綁、不足數(shù)、不分間距、箍筋堆疊等問(wèn)題，這種問(wèn)題常常因?yàn)楣?jié)點(diǎn)區(qū)箍筋綁扎與梁底穿筋作業(yè)之間發(fā)生沖突，施工人員不得不在節(jié)點(diǎn)區(qū)做出一定的避讓，或者對(duì)已綁好的節(jié)點(diǎn)箍筋進(jìn)行調(diào)整與拆除，甚至對(duì)梁底筋彎鉤進(jìn)行熔斷、調(diào)整而導(dǎo)致；②縱筋錨固問(wèn)題。高層建筑中柱截面適當(dāng)增大時(shí)，往往采用相對(duì)復(fù)雜的復(fù)合箍筋，縱筋的綁扎往往面臨穿筋操作空間不足，使用導(dǎo)筋、U形開(kāi)口箍或者熔斷彎鉤，極易導(dǎo)致錨固長(zhǎng)度縮短，不拆除模板就無(wú)法解決節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋問(wèn)題，在設(shè)計(jì)與實(shí)際施工中二者往往最終達(dá)成妥協(xié)[3]。

2.4 模板安裝中存在的問(wèn)題

高層建筑框架梁柱節(jié)點(diǎn)的模板支設(shè)工作存在的問(wèn)題相對(duì)普遍，梁柱節(jié)點(diǎn)的支模工作相對(duì)操作煩瑣，施工效低較低，一般情況下工程實(shí)際中常常采用成本較低的木模，多在施工現(xiàn)場(chǎng)散堆散裝、散支散拼，精確度較低，易發(fā)生尺寸偏差大、拼縫不嚴(yán)、平整度低、接駁垂直度差等問(wèn)題，或者在沉梁作業(yè)中面臨模板定形的條件下作業(yè)，很難使鋼筋綁扎工作滿足設(shè)計(jì)要求，而安裝好模板后再進(jìn)行整改是非常困難的，不利于調(diào)整節(jié)點(diǎn)箍筋或及時(shí)清理節(jié)點(diǎn)內(nèi)雜物[4]。

3 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)施工措施

3.1 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)施工質(zhì)量非常依賴施工現(xiàn)場(chǎng)的組織及施工人員的熟練度，由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能夠充分考慮到混凝土及鋼筋的理化性質(zhì)變化，往往在接槎處無(wú)法充分保障施工質(zhì)量，因此設(shè)計(jì)者應(yīng)該充分借鑒本地區(qū)的第三方施工經(jīng)驗(yàn)，充分預(yù)測(cè)施工中可能產(chǎn)生的難點(diǎn)，充分設(shè)計(jì)優(yōu)化措施：①施工組織優(yōu)化措施。施工單位在認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，盡量簡(jiǎn)化施工工序，科學(xué)地組織和配比施工人力物力，對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行合理取值，混凝土等級(jí)之間在符合規(guī)范要求的前提下種類不應(yīng)過(guò)細(xì)、過(guò)多；②施工程序優(yōu)化措施。施工時(shí)鋼筋綁扎時(shí)要水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件型號(hào)匹配、操作盡量簡(jiǎn)化，澆筑工作盡量要錯(cuò)層同步，避免梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)單獨(dú)澆筑混凝土；③鋼筋綁扎優(yōu)化措施。對(duì)鋼筋綁扎工序進(jìn)行改進(jìn)，例如在沉梁法的基礎(chǔ)上，在箍筋的四角增設(shè)導(dǎo)筋，并按照一定的間距在節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋處綁扎導(dǎo)筋，形成固定性更好的短鋼筋籠骨架，或者設(shè)計(jì)U形開(kāi)口箍在梁骨架上焊封閉箍[5]。

3.2 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工措施

為了滿足高層建筑的框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，當(dāng)前主要手段是使混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)維持在結(jié)構(gòu)柱≥梁板+2×5MPa標(biāo)準(zhǔn)，為完善同一澆筑面上高低等級(jí)混凝土的接槎作業(yè)，較為成熟的施工做法為：①流水段澆筑。首先，根據(jù)澆筑面寬度、澆筑速度等參數(shù)，計(jì)算出梁板及節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土體積，統(tǒng)籌兩種高低等級(jí)混凝土的澆筑及接槎時(shí)間，盡量控制在2h內(nèi)。為了優(yōu)化接槎施工作業(yè)，可在梁柱節(jié)點(diǎn)附近柱、梁交界處，沿45°斜面從梁頂面到底面設(shè)置密目鐵絲網(wǎng)，避免強(qiáng)度等級(jí)不同的混凝土相互流入、滲透，達(dá)到間隔高低等級(jí)混凝土的目的。梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土澆筑順序?yàn)橄葍?nèi)后外，混凝土標(biāo)號(hào)先高后低，高強(qiáng)度混凝土運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)采用塔吊，澆筑設(shè)備應(yīng)采用非泵送設(shè)備，以控制用水量、砂率、坍落度等具體技術(shù)指標(biāo)，澆筑施工時(shí)還應(yīng)注意梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集處振動(dòng)棒的插拔問(wèn)題，該處鋼筋碰撞頻繁或者卡點(diǎn)較多，有時(shí)會(huì)造成圓柱體振動(dòng)棒插拔困難，出現(xiàn)碰撞鋼筋現(xiàn)象，從而導(dǎo)致產(chǎn)生漏振、過(guò)振、離析等問(wèn)題，可通過(guò)采用片式振動(dòng)棒加以避免，并采用二次振搗法提高混凝土的密實(shí)性，盡量減少混凝土收縮量[6]。

3.3 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)防裂措施

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)處由于常常處于高低強(qiáng)度等級(jí)混凝土交界處，其附近的結(jié)構(gòu)性裂縫必須采取一定的控制手段?；炷翝仓鳂I(yè)應(yīng)提高鋼筋的粘結(jié)錨固作用與結(jié)構(gòu)耐久性，使鋼筋充分置于混凝土包覆的堿性環(huán)境下，并在表面形成耐腐蝕的鈍化膜，因此要給箍筋留足設(shè)計(jì)厚度的保護(hù)層而且不宜過(guò)厚，防止節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生裂縫，需要注意以下幾點(diǎn)：①節(jié)點(diǎn)核心區(qū)周圍50cm與梁板混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑細(xì)石混凝土，以減少石子與鋼筋的撞擊問(wèn)題，提高粘結(jié)力，高低強(qiáng)度等級(jí)不同的混凝土交界處不得殘留任何縫隙；②合理進(jìn)行混凝土配比，并具體控制灌注作業(yè)的分類澆筑與坍落度，保證節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，避免高低等級(jí)混凝土交界處收縮產(chǎn)生裂縫；③適度加筋設(shè)網(wǎng)，如圖1所示。例如，在梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)作抗剪力設(shè)置或者調(diào)節(jié)補(bǔ)償核心區(qū)施工誤差，可補(bǔ)加構(gòu)造鋼筋并與柱筋進(jìn)行焊接以增加抗裂能力，也可以通過(guò)加設(shè)鋼筋網(wǎng)以避免梁柱頂層角節(jié)點(diǎn)處外側(cè)鋼筋保護(hù)層過(guò)厚，提高頂層角節(jié)點(diǎn)的抗裂能力。

圖1 梁柱角節(jié)點(diǎn)處增加鋼筋網(wǎng)圖

3.4 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土節(jié)點(diǎn)箍筋綁扎措施

高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土節(jié)點(diǎn)箍筋綁扎一般有梁內(nèi)搭接和柱頂搭接兩種方法，如圖2所示。①梁內(nèi)搭接。當(dāng)豎向柱體與水平梁體分體澆筑時(shí)，在梁底截面設(shè)置混凝土灌注縫，搭接施工在梁截面高度內(nèi)進(jìn)行，超出梁寬的柱外側(cè)鋼筋可伸入板內(nèi)進(jìn)行錨固，但遇到柱截面與梁截面差距較大情況且伸入梁內(nèi)的柱外側(cè)縱向鋼筋截面面積小于總截面面積的65%時(shí)，不應(yīng)梁內(nèi)搭接；②柱頂搭接。當(dāng)豎向柱體與水平梁體同時(shí)澆筑時(shí)，混凝土灌注縫沿節(jié)點(diǎn)外側(cè)及梁頂布置，搭接施工在柱頂處進(jìn)行，此部分高應(yīng)力區(qū)接頭段呈直線分布且與梁體接頭面積100%，鋼筋下伸的搭接長(zhǎng)度取1.7，柱筋伸至柱頂后向節(jié)點(diǎn)內(nèi)彎折后切斷，但在梁寬大于柱寬的扁梁框架結(jié)構(gòu)時(shí)，梁部分鋼筋無(wú)法接入柱內(nèi)，不應(yīng)柱頂搭接。例如，在某項(xiàng)目采用沉梁法施工時(shí)，事先考慮到具體綁扎施工區(qū)域操作空間狹窄的局面可能會(huì)給節(jié)點(diǎn)箍筋施工調(diào)整帶來(lái)一定的困難，因此應(yīng)用了兩個(gè)U形開(kāi)口箍筋拼成一個(gè)完整箍筋的加筋設(shè)計(jì)，此外還應(yīng)用圓形箍筋且搭配拉筋組成井字形排列，調(diào)整綁扎時(shí)在柱頭側(cè)面和現(xiàn)澆板下方進(jìn)行施工。

圖2 梁內(nèi)搭接與柱頂搭接示意圖

3.5 高層建筑框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土模板施工措施

可應(yīng)用定制鋁合金模板體系，采取場(chǎng)外工廠預(yù)先制作法，達(dá)到節(jié)省人工物料、重復(fù)周轉(zhuǎn)使用的經(jīng)濟(jì)效果，簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難度，提高施工效率與質(zhì)量?？筛鶕?jù)結(jié)合節(jié)點(diǎn)箍筋的綁扎順序進(jìn)行施工規(guī)劃，在柱四角處設(shè)計(jì)M形模板，也可根據(jù)梁柱截面寬度設(shè)計(jì)U形模板，梁柱節(jié)點(diǎn)處按照梁底模、穿梁底筋、節(jié)點(diǎn)箍筋、節(jié)點(diǎn)模板的安裝工序。在工程實(shí)際中，可應(yīng)用高質(zhì)量的鋁合金節(jié)點(diǎn)模板進(jìn)行安裝施工，施工方案為：①方案設(shè)計(jì)。將各個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)編號(hào)對(duì)應(yīng)唯一的一組幾何數(shù)據(jù)，制作方案。例如，框架梁寬度范圍、側(cè)面板的規(guī)格及材質(zhì)、梁柱搭接長(zhǎng)度、五金件數(shù)量、組合方式等數(shù)據(jù)，便于廠家繪制工程圖及撰寫(xiě)使用說(shuō)明書(shū)；②模板生產(chǎn)。在合作工廠內(nèi)由具備相關(guān)資質(zhì)的生產(chǎn)商根據(jù)圖紙及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模板預(yù)制，每塊模板上標(biāo)注相應(yīng)的標(biāo)識(shí)，包括厚夾板、背楞、五金件、夾具、載裝具等相關(guān)產(chǎn)品的制造與生產(chǎn)，其周期應(yīng)嚴(yán)格按照合同要求，符合施工進(jìn)度的需求；③進(jìn)場(chǎng)及安裝。模板經(jīng)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收后應(yīng)立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，首先進(jìn)行豎直構(gòu)件模板的固定，核對(duì)并調(diào)整標(biāo)高、垂直度，然后用五金件及夾具收緊、復(fù)檢、完成安裝，并調(diào)整節(jié)點(diǎn)模板與梁板之間的連接強(qiáng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

梁柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)在高層建筑框架結(jié)構(gòu)中的地位不可輕視，針對(duì)施工工序采取有效的針對(duì)性措施，以最大限度地控制混凝土體裂縫問(wèn)題，通過(guò)提高施工工藝和工程管理質(zhì)量，降低梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土高低強(qiáng)度交界質(zhì)量，積累施工經(jīng)驗(yàn)，提高施工技術(shù)的成熟度，以此為基礎(chǔ)發(fā)展技術(shù)、提高質(zhì)量與效率，探索裂縫產(chǎn)生現(xiàn)象的解決方法，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。