閱讀 10138 次 淺談框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱施工問(wèn)題

 

 

屈如意

（陜西建工集團(tuán)第六建筑工程有限公司  712000  咸陽(yáng)）

 

    框架結(jié)構(gòu)是空間剛性連接的桿系結(jié)構(gòu)，能獨(dú)立承受各方面的荷載和作用，其主要受力構(gòu)件是柱和梁，通過(guò)梁和柱將上部結(jié)構(gòu)荷載有效地傳遞給地基。由于其結(jié)構(gòu)具有整體性好、圍護(hù)墻體輕、抗震性能好、施工速度快、平面布局靈活及造價(jià)合理等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)與民用建筑中，框架結(jié)構(gòu)被廣泛采用。近年來(lái)，出于對(duì)建筑物的安全性考慮，從加強(qiáng)建筑抗震措施及某些建筑功能的需要，在框架結(jié)構(gòu)中均設(shè)置有構(gòu)造柱的組合形式。鑒于框架柱與構(gòu)造柱的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)受力是完全不同的，因此，在施工過(guò)程中，一般不允許構(gòu)造柱與框架柱、梁同時(shí)現(xiàn)澆。但在實(shí)際施工過(guò)程中，卻經(jīng)常發(fā)現(xiàn)將構(gòu)造柱與框架柱、梁一起整體澆筑的情況，這樣做不但使結(jié)構(gòu)受力概念模糊不清、與設(shè)計(jì)意圖不符，而且也影響工程質(zhì)量，留下事故隱患。本文結(jié)合工程現(xiàn)狀對(duì)構(gòu)造柱的設(shè)置及施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出解決方法與措施。

 

    現(xiàn)階段受多種因素的影響，各類(lèi)型建筑在其框架結(jié)構(gòu)部分施工中普遍存在構(gòu)造柱施工問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察和了解，發(fā)現(xiàn)在一般情況下框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱主要設(shè)置于以下部位：樓梯、電梯井道；較大跨度的填充墻體中部；外懸挑梁端部；洞口兩側(cè)等。由此可見(jiàn)以上部位均為重要控制點(diǎn)，因而構(gòu)造柱是不可忽視的建筑構(gòu)件。施工中受不同條件制約，工人與施工技術(shù)人員往往為求操作方便，將構(gòu)造柱與框架柱、梁一起整澆，這樣就會(huì)出現(xiàn)下列一些問(wèn)題，下面就此施工現(xiàn)象進(jìn)行分析、探討。

 

    2.1結(jié)構(gòu)受力分析

    在使用荷載、構(gòu)件截面形式及尺寸完全相同的條件下，通過(guò)采用PKPM軟件對(duì)原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和施工時(shí)將構(gòu)造柱與框架柱、梁一起整體澆筑后的變更結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析、比較，得出如下結(jié)論：

 

    （1）基礎(chǔ)受力發(fā)生變化，導(dǎo)致原構(gòu)造柱基礎(chǔ)強(qiáng)度和變形不能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

    框架柱是框架結(jié)構(gòu)中的主要受力構(gòu)件，其下面均有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，大部分為獨(dú)立柱基或樁基承臺(tái)，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算均能承受框架柱傳來(lái)的上部結(jié)構(gòu)荷載。構(gòu)造柱一般均生根于基礎(chǔ)梁或樓面梁上，當(dāng)構(gòu)造柱與框架柱、梁同時(shí)現(xiàn)澆后，上部結(jié)構(gòu)荷載將部分通過(guò)構(gòu)造柱直接傳給樓面梁或基礎(chǔ)梁，致使原基礎(chǔ)受力發(fā)生改變，造成支撐構(gòu)造柱的樓面梁或基礎(chǔ)梁上荷載增加，其截面大小及配筋將嚴(yán)重不足，很可能促使結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞。

 

    （2）構(gòu)造柱截面及配筋嚴(yán)重不足，致使構(gòu)造柱承載力不能滿足要求。

    框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱是為了改善建筑物延性和整體性，起到約束砌體結(jié)構(gòu)與框架柱保持在同一水平面內(nèi)，協(xié)同受力，從而達(dá)到提高建筑物的抗震能力。構(gòu)造柱一般作為一種局部加強(qiáng)措施，不要求其參與結(jié)構(gòu)受力，故而構(gòu)造柱一般都未通過(guò)計(jì)算，而是按構(gòu)造要求設(shè)置的，其截面及配筋自然很小。當(dāng)構(gòu)造柱與框架柱、梁同時(shí)現(xiàn)澆后，將導(dǎo)致其與框架柱同時(shí)受力。很顯然，構(gòu)造柱是無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)受力要求的，一旦受力，構(gòu)造柱的截面及配筋均會(huì)嚴(yán)重不足，因受力而造成構(gòu)造柱整體破壞，達(dá)不到設(shè)置構(gòu)造柱的真正目的。

 

    （3）盡管構(gòu)造柱所在跨框架梁跨中彎矩有所減小，但構(gòu)造柱處梁上部出現(xiàn)負(fù)彎矩，與原構(gòu)造受力不同。

    原設(shè)計(jì)的截面及配筋自然能滿足受力要求，構(gòu)造柱所在跨框架梁跨中彎矩減小，并不說(shuō)明整個(gè)結(jié)構(gòu)更安全，恰恰相反，構(gòu)造柱與框架柱、梁同時(shí)現(xiàn)澆后，造成構(gòu)造柱處梁上部出現(xiàn)負(fù)彎矩，這是設(shè)計(jì)人員事先未考慮到的，與設(shè)計(jì)意圖不符，這部分結(jié)構(gòu)很有可能出現(xiàn)裂縫，甚至破壞。

 

    （4）相鄰跨梁的跨中彎矩有所增加。

    原設(shè)計(jì)的截面和配筋雖然能滿足要求，彎矩增加后，如其截面及配筋不變，該部分結(jié)構(gòu)自然不能滿足其受力要求，即使勉強(qiáng)不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，建筑物的安全性也被降低。

通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)受力分析，構(gòu)造柱與框架柱、梁同時(shí)現(xiàn)澆的施工方法，必然會(huì)給建筑物帶來(lái)結(jié)構(gòu)安全隱患：

 

    2.2結(jié)構(gòu)隱患分析

    （1）構(gòu)造柱的基礎(chǔ)強(qiáng)度及變形不能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。因?yàn)闃?gòu)造柱在很多情況下是不存在真正的基礎(chǔ)的，即使有基礎(chǔ)，一般也難以承受結(jié)構(gòu)荷載，一旦構(gòu)造柱受力，其基礎(chǔ)強(qiáng)度及變形將無(wú)法滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

 

    （2）構(gòu)造柱的承載能力不足。因?yàn)闃?gòu)造柱是未考慮承受結(jié)構(gòu)荷載的，其截面一般都不大，配筋也很少，一旦與框架柱、梁同時(shí)現(xiàn)澆，必然會(huì)承受部分結(jié)構(gòu)荷載。若與填充墻無(wú)良好拉接，極易出現(xiàn)裂縫，甚至破壞。即使與填充墻拉接較好，而造成部分墻體受力，在施工和正常使用階段不出現(xiàn)問(wèn)題，但一旦改變房屋用途拆除填充墻就會(huì)暴露出構(gòu)造柱承載力不足等一系列問(wèn)題。

 

    （3）框架梁局部強(qiáng)度不足。通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)受力分析，提到設(shè)置構(gòu)造柱處梁上部出現(xiàn)負(fù)彎矩及相鄰梁的跨中彎矩有所增加，這部分梁承受的荷載增加，使梁過(guò)早地進(jìn)入塑性變形階段，結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備降低。

 

    （4）構(gòu)造柱與墻體拉接不好。按構(gòu)造柱的施工方法，應(yīng)是在框架結(jié)構(gòu)施工時(shí)預(yù)留構(gòu)造柱鋼筋（插筋），框架結(jié)構(gòu)完成后砌筑墻體，并在墻體中預(yù)埋拉結(jié)鋼筋，然后安裝柱模澆筑構(gòu)造柱混凝土，這樣做構(gòu)造柱與墻體自然拉接良好。如果先澆構(gòu)造柱后砌墻，即使構(gòu)造柱上預(yù)埋了鋼筋拉接，在日后的溫度及墻體變形中都可能產(chǎn)生裂縫。

 

    目前，砌體填充墻中鋼筋混凝土構(gòu)造柱的施工方法及存在的主要問(wèn)題如下：

    3.1施工順序錯(cuò)誤。即將構(gòu)造柱與框架梁一起施工，構(gòu)造柱鋼筋與梁同時(shí)綁扎，柱上下端鋼筋錨入梁內(nèi)，然后同時(shí)澆筑混凝土。這樣雖然做到了聯(lián)結(jié)可靠，但卻將構(gòu)造柱變成了與其相連梁的支點(diǎn)，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的計(jì)算模型不符。當(dāng)上下梁產(chǎn)生相對(duì)變形時(shí)將對(duì)梁造成不利影響，容易造成梁開(kāi)裂。

 

    3.2露筋和麻面。支模前，鋼筋骨架上沒(méi)有綁扎混凝土保護(hù)層墊塊，致使鋼筋保護(hù)層厚度不足，同時(shí)，有的鋼筋位置不準(zhǔn)，造成露筋現(xiàn)象。混凝土澆筑前，模板和馬牙槎磚墻未作充分濕潤(rùn)，混凝土中的部分水分被磚墻和模板吸走，混凝土表面出現(xiàn)麻面和酥松現(xiàn)象。

 

    3.3預(yù)留鋼筋（插筋）位置不準(zhǔn)確。目前大多施工單位只是在澆筑混凝土框架梁之前，在梁底模板預(yù)先插入四根短鋼筋，拆模后再把構(gòu)造柱鋼筋與四根預(yù)留鋼筋搭接起來(lái)，容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：預(yù)留鋼筋位置嚴(yán)重偏離應(yīng)有位置，使預(yù)留鋼筋搭接長(zhǎng)度不足，且上層和下層框架梁預(yù)留鋼筋很難保證位置能一一對(duì)應(yīng)，造成構(gòu)造柱鋼筋難以保持豎直。由此可以看出，預(yù)留鋼筋搭接長(zhǎng)度不足、定位不準(zhǔn)，這將導(dǎo)致構(gòu)造柱頂端與上層梁沒(méi)有可靠連接，構(gòu)造柱不能對(duì)填充墻起到應(yīng)有的約束作用，在發(fā)生地震作用時(shí)，往往構(gòu)造柱會(huì)隨同填充墻發(fā)生脆性破壞，造成傷害。

 

    3.4構(gòu)造柱的馬牙槎沒(méi)有按照要求進(jìn)行施工，導(dǎo)致構(gòu)造柱與填充墻不能形成一個(gè)有效的整體。在地震作用下，構(gòu)造柱迅速與墻體脫離，不能起到約束填充墻的作用。

 

    4.1設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)文件交待不清

    一些設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)文件中，往往只注明框架柱和構(gòu)造柱，未說(shuō)明構(gòu)造柱不作為結(jié)構(gòu)計(jì)算的構(gòu)件，因此設(shè)計(jì)人員往往忽略了構(gòu)造柱的設(shè)計(jì)和施工方法說(shuō)明。在圖紙會(huì)審中，又對(duì)施工過(guò)程中值得注意的問(wèn)題未進(jìn)行交底。許多涉及技術(shù)性問(wèn)題如何組織施工，施工單位在施工中僅僅憑著經(jīng)驗(yàn)去操作，因而使設(shè)計(jì)意圖無(wú)法正確地得到貫徹。

 

    4.2施工技術(shù)人員概念模糊及違規(guī)操作

    施工技術(shù)人員未能充分認(rèn)識(shí)到框架結(jié)構(gòu)與多層砌體結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱的作用是不盡相同的，并且在施工工序上和結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中兩者有著明顯的區(qū)別。一般構(gòu)造柱均未經(jīng)過(guò)計(jì)算，而是按構(gòu)造要求設(shè)置的，是從構(gòu)造上采取的抗震和加大安全度的措施，而框架柱則是框架結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算設(shè)計(jì)，且需滿足較為復(fù)雜的構(gòu)造要求，因此，構(gòu)造柱與框架柱有著本質(zhì)的區(qū)別，決不能利用構(gòu)造柱作為框架結(jié)構(gòu)的支承構(gòu)件。再者有些工人和施工技術(shù)人員迫于工期的緊張或一時(shí)追求施工簡(jiǎn)單化，違反 施工程序，懷著僥幸心理，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)的結(jié)果。

 

    5.1嚴(yán)格按規(guī)范操作施工

    澆筑框架柱、梁，要在框架梁上構(gòu)造柱部位預(yù)留插筋，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后拆模，然后再砌筑墻體，并應(yīng)根據(jù)馬牙槎尺寸要求，從柱腳開(kāi)始，先退后進(jìn)，以保證柱腳為大截面，砌體完成后交木工支模，最后澆筑構(gòu)造柱混凝土。

 

    5.2構(gòu)造柱頂與框架梁底的連接施工

    由于構(gòu)造柱頂大多已有框架梁，造成了施工工作面狹小，施工困難。針對(duì)這一情況，對(duì)于施工條件較好的企業(yè)，可采取高壓灌漿或微膨脹混凝土的方法來(lái)填充構(gòu)造柱頂部與框架梁底部的空隙。對(duì)于施工條件一般的企業(yè)，可采用普通細(xì)石混凝土人工澆搗或?qū)嵭拇u斜向填塞的方法。

 

    5.3現(xiàn)澆樓面施工

    一般框架現(xiàn)澆樓面均采用與框架梁一次澆筑而成的方法，施工簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)合理。但對(duì)一般工程而言，除與構(gòu)造柱無(wú)直接關(guān)聯(lián)的現(xiàn)澆樓面可與框架梁一起整澆外，其余均需設(shè)置施工縫，預(yù)留板內(nèi)插筋，待現(xiàn)澆構(gòu)造柱和圈梁混凝土?xí)r，再一并澆筑。

 

    6.1填充砌體施工要求

    由于砌塊的尺寸，形狀偏差及墻體施工質(zhì)量的影響，澆筑混凝土構(gòu)造柱的幾何尺寸一般都偏大，且外形不規(guī)則，使抹灰厚度增加，造成了人工和材料的浪費(fèi)，同時(shí)又因?yàn)槁�漿嚴(yán)重而影響了構(gòu)造柱的混凝土強(qiáng)度，給工程質(zhì)量埋下隱患。針對(duì)這項(xiàng)質(zhì)量通病，對(duì)構(gòu)造柱馬牙槎磚砌體的質(zhì)量進(jìn)行了分析研究，只要保證砌體的尺寸準(zhǔn)確，垂直度和平整度符合規(guī)范要求，就能解決構(gòu)造柱的幾何尺寸和不漏漿的問(wèn)題，為此可采取以下砌體質(zhì)量保證措施：

 

    （1）在材料上做文章，對(duì)磚進(jìn)行挑選，長(zhǎng)度接近標(biāo)準(zhǔn)的磚用在構(gòu)造柱邊作丁磚，長(zhǎng)度偏長(zhǎng)或偏短的磚作順磚，這樣可以提高砌體的平整度。

    （2）為了保證墻體正反手墻的平整度符合要求，采用反手線砌正手墻的方法來(lái)控制，可基本上保證了砌體厚度的一致。

 

    6.2構(gòu)造柱鋼筋安裝施工要求

    構(gòu)造柱截面厚度宜于填充墻同厚度，縱向配筋滿足設(shè)計(jì)要求。縱向鋼筋頂部和底部應(yīng)錨入框架梁或板中，并符合規(guī)范對(duì)錨固長(zhǎng)度的要求。應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)定構(gòu)造縱筋位置，并采取可靠措施固定，保證在澆搗混凝土?xí)r不發(fā)生偏位。如果位置偏差過(guò)大，可采用后植筋法預(yù)埋構(gòu)造柱縱筋。按照規(guī)范要求，砌體和混凝土構(gòu)造柱之間應(yīng)加設(shè)拉結(jié)鋼筋，拉結(jié)鋼筋沿砌體全高設(shè)置。

 

    6.3構(gòu)造柱模板安裝與混凝土澆筑施工要求

    為保證構(gòu)造柱混凝土在澆筑后不出現(xiàn)柱腳孔洞、蜂窩、麻面、露筋、跑漿等質(zhì)量通病，就應(yīng)按照規(guī)范要求，做好模板加固和混凝土的振搗工作。常見(jiàn)的構(gòu)造柱模板加固方法是使用對(duì)拉螺栓固定兩側(cè)模板，對(duì)拉螺栓設(shè)置在兩側(cè)填充墻上，模板可以滿封，柱端部一側(cè)模板設(shè)置為喇叭式進(jìn)料口，進(jìn)料口應(yīng)比構(gòu)造柱高大約100mm，澆筑柱混凝土?xí)r應(yīng)把進(jìn)料口也滿澆，拆模后將多余的混凝土鑿掉即可，保證構(gòu)造柱頂部混凝土與頂梁之間不留空隙。沿砌體馬牙槎凹凸邊緣貼上雙面膠，使模板與砌體表面密封不漏漿，澆筑過(guò)程中使用小型插入式振動(dòng)棒插入振搗，保證混凝土密實(shí)。

 

    6.4構(gòu)造柱混凝土振搗操作要設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)

    澆筑過(guò)程中設(shè)專(zhuān)人對(duì)澆注段進(jìn)行觀察，以免出現(xiàn)漏漿、過(guò)振、中間受阻混凝土澆注不到位等現(xiàn)象。澆搗混凝土?xí)r，宜用插入式振搗棒分層振實(shí)。振搗棒隨振隨拔，分層振搗厚度不宜超過(guò)300mm為宜。振搗時(shí)嚴(yán)禁振動(dòng)磚墻、鋼筋，以免造成墻體松動(dòng)、拉結(jié)筋脫開(kāi)或鋼筋骨架變位。澆筑前必須先澆水濕潤(rùn)磚砌體和木模板，并封閉清掃口。構(gòu)造柱與圈梁相交處必須同時(shí)澆搗。

 

    總之，作為施工技術(shù)人員，要明確框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱的受力與工作機(jī)理，選擇正確的施工程序和方法，做到概念清晰，方法得當(dāng)，才能達(dá)到預(yù)期的效果。

 

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)