平面表示法梁柱节点施工中存在的问题与应对措施

文/张国勇 黄河科技学院 河南郑州 450000

平面表示法梁柱节点施工中存在的问题与应对措施

文/张国勇 黄河科技学院 河南郑州 450000

梁柱节点平面表示法是主体结构设计施工过程中极其重要的环节。然而在实际运用过程中，这一环节并没有引起有关部门和技术人员的高度重视，故目前尚没有针对混凝土结构基本原理的承载的构造理论，容易造成“构件的简单组合即为结构”的错误理解。且对“节点本体，节点关联体”的概念模糊不清，导致在梁柱节点施工过程中容易出现混凝土开裂、模板变形、钢筋轴线位移、锚固长度不足以及混凝土保护层厚度不够等现象，成为影响建筑工程结构安全的重大隐患。本文通过对结构节点进行分析研究，提出其在设计施工过程中存在的质量问题与应对措施。

梁柱节点；节点本体；节点关联体

1、节点构造概述

平法制图节点构造按其功能可分为结构节点构造和钢筋节点构造两部分。建筑工程基础、柱、墙、梁、板、楼梯等构件，通过节点连接，形成结构。单一独立的各类构件若没有节点连接，无法构成结构。因此，构件节点的连接是结构施工中非常重要的环节。相关技术人员在设计和施工过程中，首先对标准构造图集16G101-1、2、3册充分理解，掌握节点的构造要素和节点内钢筋的连接形式，正确区分节点本体和节点关联体。

节点本体是指纵向及横向钢筋（箍筋）应贯通节点连续设置。节点关联体是指关联构件端部，其纵向（水平）钢筋锚入节点本体内的构件。如基础为柱的支撑体系，柱为梁的支撑体系，梁为板的支撑体系，板为自身支撑体系。因此，基础应在其支撑柱的位置保持连续，柱应在梁的支撑位置保持连续，梁应在其支撑板的位置保持连续。故钢筋混凝土结构中基础为本体构件节点的有：框架柱-基础节点，剪力墙柱-基础节点，剪力墙-基础节点，基础连梁-基础节点。因此基础作为节点本体，其纵向钢筋和横向钢筋（含箍筋）均应贯通节点连续设置，基础配筋在节点区内应连续设置。

1.1 框架柱-基础节点

基础作为本体构件，框架柱为其关联构件时，其纵向钢筋应锚入基础（系指筏板基础、条形基础、独立基础等）内，相应箍筋不一定在基础中设置，但为避免在浇筑混凝土时框架柱在基础内的插筋发生位移，规范规定在基础内应设置不少于两道，间距≤500mm的双支箍或复合箍筋，用于固定柱插筋，如图1所示。

图1 筏板内柱插筋、箍筋示意图

1.2 剪力墙-基础节点

基础作为本体构件，剪力墙为关联构件时，其竖向钢筋应锚入基础内，水平钢筋不一定锚入基础内，但为避免浇筑混凝土时剪力墙插筋发生位移，需要在基础内设置不少于两道的基础钢筋，间距≤500mm的水平筋和相应拉筋（注：非拉结筋），用于固定剪力墙的竖向钢筋，也可将竖向钢筋焊接（视钢筋直径而定）或固定在基础钢筋上。

1.3 标准层框架梁-框架柱节点

节点标准层框架梁-柱（含屋面框架梁-框架柱），柱作为本体构件，相应框架梁即为关联构件。梁纵向钢筋应锚入柱内或贯通节点。箍筋通常不需要在柱内设置，只有当采用宽扁梁（注：梁比柱宽，梁宽大于梁高）或边框梁外侧在柱以外的特殊条件下，边框梁的箍筋才能贯通节点设置。

1.4 长跨井字梁-短跨井字梁（等截面井字梁）节点

在长跨井字梁和短跨井字梁交叉连接时，以短跨井字梁为本体构件，长跨井字梁为关联构件，其纵向钢筋应贯通节点设置，箍筋不需要在节点内设置。等跨或等截面井字梁交叉连接时，可任选一方为关联构件。

［本文根据结构及地基承载力传递路径（板→梁→柱→基础等），对相关构件节点连接进行分析，应力集中在以上部位］

除此之外，其它类型的构件连接还有很多，篇幅有限不在此一一列举，设计和施工前，技术人员须明确本体构件和关联体构件的内在联系，准确掌握并灵活运用相关规范，保证建筑工程设计质量和施工质量。

2、梁、柱节点施工过程中存在的问题

2.1 核心区混凝土强度等级的确定

梁柱节点位置施工是框架结构的关键部位，其受力来自于水平、竖向、侧向等不同方向，同时承载梁端、柱端剪应力。当地震荷载连续作用时，核心区混凝土同时受到弯矩、剪应力和复合应力的作用，若长期处于疲劳状态，核心区混凝土将会出现开裂、保护层脱落及被压碎等质量问题，如图2、图3所示。同时纵向钢筋屈压比加大，失去力的传递功能，节点处受力钢筋起拱变形、轴线位移，如图4所示，此时已被破坏的梁柱节点将不能有效迅速地传递上部荷载，导致荷载在节点处的应力值瞬时增加，纵向钢筋在节点处断裂，如图5所示。尤其边柱、角柱，受到扭力、偏心力的影响，其受力状态则更为复杂。

大量实验（事实）表明，在地震力的作用下梁柱节点破坏尤为严重，纠其原因在于梁柱节点处混凝土强度不足，抗剪强度不够和箍筋未按要求配置所致，如图6所示。从施工方面考虑，梁柱节点处钢筋密集，混凝土浇筑时很难充盈密实，容易出现孔洞。加上振捣困难，导致混凝土出现疏松现象，造成梁柱节点处的质量安全隐患，在设计和施工时应引起技术及工作人员的高度重视。

图2 梁柱节点处裂缝展开

图3 混凝土保护层脱落

图4 纵向钢筋屈服

图5 纵向钢筋断裂

图6 节点处箍筋未按要求配置

2.2 梁柱节点裂缝产生的原因

2.2.1 混凝土强度等级差异

设计及施工过程中节点处的混凝土强度等级比节点外的混凝土强度高1～2级。强度等级相差较大情况下，不同强度混凝土材料用量，如水泥、中粗砂、碎石、水用量、水灰比和搅拌时间等也是不一样产生的水化热量就越高。在框架或框剪结构中，柱的截面和体形 相对较大，水泥用量较多，节点处不能同时收缩，用的水泥掺量越大，单位时间内交界面处产生裂缝的可能性就越大，如图7、图8所示。

2.2.2 梁柱受约束的条件不同

梁截面尺寸小则刚度小，柱截面尺寸大则刚度大，梁在柱子的强大约束力作用下，混凝土的收缩受到限制，同时容易产生裂缝。

图7 梁柱核心区高强混凝土浇筑范围

图8 核心区梁柱不同强度混凝土节点

2.2.3 施工中存在的问题

梁柱节点处采用的高强混凝土，水泥掺量大，早期强度高，凝结快，塌落度小，对泵送设备要求较高。同时，当商品混凝土运至施工现场时，存在个别施工人员违反操作规程，人为加水加料现象，这些都是导致混凝土在接缝处形成收缩偏差，是产生冷缝的最根本问题。如图6所示。

其次，浇筑前未对模板做好清理、冲洗（无积水）准备工作，未按规定时间振捣和养护也是造成上述问题的主要因素。一般情况下混凝土每一插点的振捣时间约20～30s,最短不应少于10s。合理的振捣时间可根据下列现象判断：

①混凝土不再显著下沉；②不再出现气泡；③混凝土表面平整并出现浮浆。合理的养护标准时间,不少于7d,冬季混凝土表面无结凌现象，春秋夏季混凝土表面湿润不干燥。

2.3 梁柱节点处防止裂缝产生的措施

2.3.1 施工前根据现场砂、石含水率，确定实验室配合比，控制施工配合比

对柱子混凝土尽量减少水泥用量，降低含砂率，增加石子含量，减少混凝土塌落度，并对外加剂和粉煤灰做适当调整，使其满足泵送混凝土的要求。

2.3.2 混凝土的浇筑顺序宜“先高后低”，即先浇高强度混凝土，后浇低强度混凝土

严格控制浇筑柱混凝土的初凝时间，对普通水泥而言，初凝时间不小于45min，终凝时间不大于10h。

结语：

综上所述，有关规范虽然对建筑工程主体结构的节点设计及施工已有详细规定，但对若干具体问题仍无明确说明，故在实施过程中对工程建设、设计、施工、监理等各参建方提出更高要求。如节点、强度、三线、裂缝、安全、保护层一直以来作为设计与施工研究、探讨的重点，本文针对建筑工程主体结构设计，在一定程度上为建筑领域的同行从理论上保障工程顺利进行提供了借鉴经验。

张国勇，出生年月：1957-06-02），性别：男，籍贯：河南・郑州，学历：大学・本科，研究方向：结构・抗震。