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摘要:一般来说,我国在高层建筑的施工结构方面采用的是节点混凝土浇灌的结构形式,这种形式除了满足基本的承载力要求之外,还能够最大限度的降低造价,提高整体的经济效益水平。本文从高层建筑的框架梁节点的强度角度出发,重点分析了长期困扰设计师的问题,同时根据现行的建筑施工法规,提出了一系列可行的简单方案,并推广到当前的工程施工中去,受到了同行的一致好评。
关键词:高层;框架;强度;施工
我国在建筑施工方面有着诸多的法规,虽然法规的内容多种多样,但是这些法规在混凝土的节点处理方面都进行了明文要求,特别是对于混凝土的强度和楼板的设计强度方面,提出了一系列的有效措施。此外,有些法规在建筑物的抗震能力方面也作出了合理的阐释和分析,并对现代高层建筑普遍存在的问题进行了阐述。
1 主要的规范条文
我国的建筑条文很多,在不同的建筑工艺方面有不同的处理方法。比如在混凝土的设计和施工过程中,就有十几种不同的方式和方法,同时在抗震和防渗能力方面,也有相应的处理方法。这些规划和条文不仅为我国的高层建筑指明了方向,还给我们分析了当前高层建筑中普遍存在的问题,以供我们参考。
2 高层建筑混凝土结构设计和施工中的现实问题
2.1 目前,在高层建筑混凝土结构的设计中,为了尽可能满足高质量建筑工程的需要,我们就要对其柱截面进行控制。一般的柱子采用的是较高等级的混凝土结构,而在楼层梁板之间的混凝土,则需要考虑其基本的强度等级,对于不需要或是不适宜的,要提前做好规划,防止因此出现的荷载能力不足的现象,因为这种现象会严重影响高层建筑的质量。
我国在这个方面也有相应的法规规定,以保证高层建筑的安全性。比如《高规》中明确指出,现浇混凝土的强度等级不能大于40,而在实际的施工中,为了保证楼盖的适应性,混凝土的强度等级在25到35区间范围之内。因此我们可以得出,高层建筑混凝土的设计强度是十分重要的,它之间关系着高层建筑的稳定性和安全性,而且会随着建筑物高度的增加,发生一定的强度差变化。
2.2 对于不同的建筑结构,要采用不同的混凝土浇筑施工的工艺和形式,目前我国的高层建筑使用的是泵送的工艺,而且习惯上将两个方面的构件进行分批次的处理,保证节点的安全稳定性能。如果在这个过程中,梁柱节点的位置需要单独标注,那么就需要对混凝土的供应量进行分析,确保浇筑的时间,保证施工的质量,同时也要确保节点和梁板之间的分隔程度,面积方面要有所控制。
3 受剪、受压验算规律
受剪和受压的过程要考虑到现场的施工条件和环境因素,分阶段进行处理。同时,要满足相应的法规要求,确保高层建筑核心承载力的要求,提高高层建筑的安全系数。从我国一些高层建筑的施工案例分析中我们可以得知,中心受压的程度是有一定的規律可循的,我们可通过强度验算得知。
3.1 按照一定的法规要求,要对房屋的受剪和抗震能力进行验算,在混凝土的强度等级方面需要做好布点工作,在节点区进行等级的浇筑,核心部分的承载能力需要满足其需求。
3.2 在中心位置的验算过程中,需要考虑梁板混凝土的轻度等级,特别是当强度等级低于5mpa时,需要进行等级的均衡性检测,不断的满足其受压的强度要求。
3.3 由于梁板的等级和普通的混凝土等级之间存在一定节点区域,所以我们在节点区域内进行加固处理的时候就需要采取相应的措施,确保其受压的均匀性。从偏心受压公式N ≤ 0.9(fc A cor+f ’y A’s+2αfy A sso)中的3项抗压数值来看,第1项即节点区截面混凝土抗压强度是不可变更的;第3项即箍筋提供的抗压强度所占的比例最小,且一般设计不可能改变节点区的配箍规格;第2项即节点区竖向钢筋提供的抗压强度所占比例较大,且若采用HRB400钢(fy=360N/mm2)来增加节点区的竖向配筋率则可显著提高其抗压强度。
4 施工措施
考虑到梁柱节点区需要处理的都在高层建筑的下部,该区段的柱主筋配率一般接近或略大于1%,因此根据以上规律可将节点区的施工措施归纳如下:
4.1 当梁板与柱的混凝土强度等级仅相差5MPa时,节点区完全可以与楼盖一起浇注;
4.2 当梁板比柱的混凝土强度等级分别低于10MPa和15MPa时,节点区需增设竖向短筋,其数量分别为柱主筋配筋量的50%和100%。
4.3 当梁板比柱的混凝土强度等级低20MPa及以上时,再靠增设节点区竖向短筋来提高其抗压强度已不可行,其原因一是无法布筋,二是短筋数量太大。此时节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇注,虽然有一定的施工难度且需有较严密的施工组织措施,但所占的分量不是很大,仍可以接受。
偏心受压计算公式中虽然没有体现节点区在各方向水平梁对其提高强度的影响,但事实上该影响是存在且有效的,尤其中柱节点通常有两向梁对其约束产生的效果较为显著。正如抗剪验算中考虑“正交梁的约束影响系数”一样,同等条件下中柱的抗剪承载力是边、角柱的1.3倍左右。上述施工措施虽未将中柱、边柱、角柱加以区分,但事实上应有所不同。笔者认为,上述施工措施可以针对边柱和角柱节点区而言,如系中柱节点区,则可将各条措施中梁柱混凝土强度等级的差异各提高5MPa。该结论的依据虽是定性而不是定量的,但我们从充分发掘中柱节点的抗压潜力,并考虑现场施工方便性的角度而言,它具有很高的可行性和科学性。
5 混凝土强度等级的合理取值
梁柱节点区的强度验算和施工处理同时也涉及到高层建筑混凝土结构中竖向构件和水平构件混凝土强度等级的合理取值问题,其合理与否必须符合以下原则:
5.1 整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不宜太多,一般为8层左右变1个等级,且与竖向构件截面的变化错层同步。
5.2 水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求,同时要与竖向构件相配搭,使施工处理简单化,尽量避免或减少节点区单独浇注混凝土。
分析以上高层建筑混凝土强度等级的配搭,对于30层高层建筑,节点区需要加短筋的仅为1/4楼层;对于40层高层建筑,则为3/5楼层;对于55层高层建筑,第1方案节点区需单独浇注混凝土的为2/7,节点加短筋的为3/7,第2方案节点区需单独浇注混凝土的1/4,节点加短筋的为1/2(后一方案的优点在于混凝土强度等级种类最少,仅有4种且为完整等级)。至于节点区加短筋的做法,在柱顶梁底标高处预插短筋,其插入深度及突出梁面各300mm,位置首选复合箍筋的交叉点处,当交叉点少于短筋根数时则另加选取靠近柱主筋的内侧位置,布筋原则是均匀对称。
6 结语
总而言之,在高层建筑施工的过程中,我们需要综合考虑节点区域和钢筋的受压能力等方面的问题,为后期混凝土的浇筑过程提供方便,这在我国建筑施工中是特别需要重视的。此外,在高层建筑施工的造价方面,一般的混凝土要比单独的混凝土等级程度要高,但从正面的结构分析,依然存在着很多需要解决的问题,解决好这些问题,有助于提高节点的承载力和房屋质量,保证高层建筑施工的安全性。
参考文献
[1] 谭晖. 人工挖孔桩施工质量监督要点[J]. 铜业工程. 2007(04)
[2] 李大浪,左菊林. 矩形钢管混凝土柱在华龙国际大厦的应用[J]. 有色冶金设计与研究. 2005(04)
[3] 李秉仁. 混凝土结构用钢使用现状发展趋势和建议[J]. 中国冶金. 2000(03)
关键词:高层;框架;强度;施工
我国在建筑施工方面有着诸多的法规,虽然法规的内容多种多样,但是这些法规在混凝土的节点处理方面都进行了明文要求,特别是对于混凝土的强度和楼板的设计强度方面,提出了一系列的有效措施。此外,有些法规在建筑物的抗震能力方面也作出了合理的阐释和分析,并对现代高层建筑普遍存在的问题进行了阐述。
1 主要的规范条文
我国的建筑条文很多,在不同的建筑工艺方面有不同的处理方法。比如在混凝土的设计和施工过程中,就有十几种不同的方式和方法,同时在抗震和防渗能力方面,也有相应的处理方法。这些规划和条文不仅为我国的高层建筑指明了方向,还给我们分析了当前高层建筑中普遍存在的问题,以供我们参考。
2 高层建筑混凝土结构设计和施工中的现实问题
2.1 目前,在高层建筑混凝土结构的设计中,为了尽可能满足高质量建筑工程的需要,我们就要对其柱截面进行控制。一般的柱子采用的是较高等级的混凝土结构,而在楼层梁板之间的混凝土,则需要考虑其基本的强度等级,对于不需要或是不适宜的,要提前做好规划,防止因此出现的荷载能力不足的现象,因为这种现象会严重影响高层建筑的质量。
我国在这个方面也有相应的法规规定,以保证高层建筑的安全性。比如《高规》中明确指出,现浇混凝土的强度等级不能大于40,而在实际的施工中,为了保证楼盖的适应性,混凝土的强度等级在25到35区间范围之内。因此我们可以得出,高层建筑混凝土的设计强度是十分重要的,它之间关系着高层建筑的稳定性和安全性,而且会随着建筑物高度的增加,发生一定的强度差变化。
2.2 对于不同的建筑结构,要采用不同的混凝土浇筑施工的工艺和形式,目前我国的高层建筑使用的是泵送的工艺,而且习惯上将两个方面的构件进行分批次的处理,保证节点的安全稳定性能。如果在这个过程中,梁柱节点的位置需要单独标注,那么就需要对混凝土的供应量进行分析,确保浇筑的时间,保证施工的质量,同时也要确保节点和梁板之间的分隔程度,面积方面要有所控制。
3 受剪、受压验算规律
受剪和受压的过程要考虑到现场的施工条件和环境因素,分阶段进行处理。同时,要满足相应的法规要求,确保高层建筑核心承载力的要求,提高高层建筑的安全系数。从我国一些高层建筑的施工案例分析中我们可以得知,中心受压的程度是有一定的規律可循的,我们可通过强度验算得知。
3.1 按照一定的法规要求,要对房屋的受剪和抗震能力进行验算,在混凝土的强度等级方面需要做好布点工作,在节点区进行等级的浇筑,核心部分的承载能力需要满足其需求。
3.2 在中心位置的验算过程中,需要考虑梁板混凝土的轻度等级,特别是当强度等级低于5mpa时,需要进行等级的均衡性检测,不断的满足其受压的强度要求。
3.3 由于梁板的等级和普通的混凝土等级之间存在一定节点区域,所以我们在节点区域内进行加固处理的时候就需要采取相应的措施,确保其受压的均匀性。从偏心受压公式N ≤ 0.9(fc A cor+f ’y A’s+2αfy A sso)中的3项抗压数值来看,第1项即节点区截面混凝土抗压强度是不可变更的;第3项即箍筋提供的抗压强度所占的比例最小,且一般设计不可能改变节点区的配箍规格;第2项即节点区竖向钢筋提供的抗压强度所占比例较大,且若采用HRB400钢(fy=360N/mm2)来增加节点区的竖向配筋率则可显著提高其抗压强度。
4 施工措施
考虑到梁柱节点区需要处理的都在高层建筑的下部,该区段的柱主筋配率一般接近或略大于1%,因此根据以上规律可将节点区的施工措施归纳如下:
4.1 当梁板与柱的混凝土强度等级仅相差5MPa时,节点区完全可以与楼盖一起浇注;
4.2 当梁板比柱的混凝土强度等级分别低于10MPa和15MPa时,节点区需增设竖向短筋,其数量分别为柱主筋配筋量的50%和100%。
4.3 当梁板比柱的混凝土强度等级低20MPa及以上时,再靠增设节点区竖向短筋来提高其抗压强度已不可行,其原因一是无法布筋,二是短筋数量太大。此时节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇注,虽然有一定的施工难度且需有较严密的施工组织措施,但所占的分量不是很大,仍可以接受。
偏心受压计算公式中虽然没有体现节点区在各方向水平梁对其提高强度的影响,但事实上该影响是存在且有效的,尤其中柱节点通常有两向梁对其约束产生的效果较为显著。正如抗剪验算中考虑“正交梁的约束影响系数”一样,同等条件下中柱的抗剪承载力是边、角柱的1.3倍左右。上述施工措施虽未将中柱、边柱、角柱加以区分,但事实上应有所不同。笔者认为,上述施工措施可以针对边柱和角柱节点区而言,如系中柱节点区,则可将各条措施中梁柱混凝土强度等级的差异各提高5MPa。该结论的依据虽是定性而不是定量的,但我们从充分发掘中柱节点的抗压潜力,并考虑现场施工方便性的角度而言,它具有很高的可行性和科学性。
5 混凝土强度等级的合理取值
梁柱节点区的强度验算和施工处理同时也涉及到高层建筑混凝土结构中竖向构件和水平构件混凝土强度等级的合理取值问题,其合理与否必须符合以下原则:
5.1 整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不宜太多,一般为8层左右变1个等级,且与竖向构件截面的变化错层同步。
5.2 水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求,同时要与竖向构件相配搭,使施工处理简单化,尽量避免或减少节点区单独浇注混凝土。
分析以上高层建筑混凝土强度等级的配搭,对于30层高层建筑,节点区需要加短筋的仅为1/4楼层;对于40层高层建筑,则为3/5楼层;对于55层高层建筑,第1方案节点区需单独浇注混凝土的为2/7,节点加短筋的为3/7,第2方案节点区需单独浇注混凝土的1/4,节点加短筋的为1/2(后一方案的优点在于混凝土强度等级种类最少,仅有4种且为完整等级)。至于节点区加短筋的做法,在柱顶梁底标高处预插短筋,其插入深度及突出梁面各300mm,位置首选复合箍筋的交叉点处,当交叉点少于短筋根数时则另加选取靠近柱主筋的内侧位置,布筋原则是均匀对称。
6 结语
总而言之,在高层建筑施工的过程中,我们需要综合考虑节点区域和钢筋的受压能力等方面的问题,为后期混凝土的浇筑过程提供方便,这在我国建筑施工中是特别需要重视的。此外,在高层建筑施工的造价方面,一般的混凝土要比单独的混凝土等级程度要高,但从正面的结构分析,依然存在着很多需要解决的问题,解决好这些问题,有助于提高节点的承载力和房屋质量,保证高层建筑施工的安全性。
参考文献
[1] 谭晖. 人工挖孔桩施工质量监督要点[J]. 铜业工程. 2007(04)
[2] 李大浪,左菊林. 矩形钢管混凝土柱在华龙国际大厦的应用[J]. 有色冶金设计与研究. 2005(04)
[3] 李秉仁. 混凝土结构用钢使用现状发展趋势和建议[J]. 中国冶金. 2000(03)