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高层框架钢结构施工存在的现实问题及控制措施

来源:本站作者:admin 更新时间:2017-2-10 点击:0
摘要:现代高层钢结构建筑随着社会生产和科学技术的进一步发展,一大批先进的仪器和施工工艺越来越广泛地应用到施工中,这对设计、施工、监理也提出了越来越高的要求。强度、三线、裂缝、安全都是些门类科学,值得进一步研究、探讨。针对高层框架结构设计和施工中存在的混凝土强度等级不同、混凝土保护层厚度、梁柱节点箍筋施工等问题进行了分析,并提出了相应的处理措施,以有效解决高层钢结构建筑工程中存在的问题,提高和保证主体结构的施工质量。

关键词:高层建筑框架钢结构梁柱节点保护层

引言

随着经济的高速发展,我国高层钢结构建筑发展迅速,设计思想在不断更新,建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂,这就给高层结构设计和施工提出更高的要求。采用框架钢结构形式,可形成内部大空问,能进行灵活的建筑平面布置,因此,框架钢结构体系在结构设计中应用甚广,特别是在高度不超过60m的高层建筑中,其优势更为明显、突出。与此同时,对于高层建筑钢筋混凝土框架结构设计和施工中的现实问题却往往被忽视,给工程质量留下隐患。现结合自己多年的经验,对工程施工的实际情况和现行有关规范进行讨论。

1现实问题

1.1混凝土强度等级不同的问题为了满足柱轴压比的要求,同时又要满足控制柱截面的要求,柱子采用较高强度等级的混凝土则成为一种必然。而对于以受弯为主的楼层梁板,过高的混凝土强度等级却不必要且不适宜。首先,高强度等级混凝土对其抗弯承载力贡献不明显;其次,高强度等级混凝土对构件承受非荷载应力(混凝土收缩应力、温度应力等)不利,正因为如此,才有“现浇框架的混凝土强度等级不宜高于C40”的规定。事实上,在实际工程设计中合适的楼盖混凝土强度等级通常采用C20~C35。由此可见,高层钢结构建筑混凝土框架结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在,而且随着建筑物高度的增大,两者的设计强度差距会越大,此外,需特别说明的是,这种情况主要存在于高层建筑的下部。

目前,混凝土的浇筑施工几乎都是用商品混凝土泵送工艺,而且习惯上,各施工单位通常将竖向构件与水平构件分批集中浇筑(即节点区采用楼盖混凝土强度等级浇筑)。如果要求对其中的梁柱节点进行单独浇筑,那么将导致两方面的问题,首先是供应量及浇筑时间不易控制而导致质量事故,其次是节点区与梁板之间的分隔存在难度,故施工单位不希望大面积采用此方法。

1.2混凝土保护层厚度问题GB50204—1992混凝土结构工程施工及验收规范第3.5.8条规定:受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为±5rflrfl。但是框架结构施工中,当梁边与柱边平齐时,柱的纵筋必须包梁的纵筋,即梁的纵筋要在柱纵筋的内侧,此时,平齐的梁侧往往容易开裂;另外高层框架结构的顶层角节点处,由于钢筋实际加工的原因,一般会出现角节点外侧钢筋保护层过厚的情况,此处亦往往出现裂缝。

1.3梁柱节点箍筋施工问题梁柱节点施工的复杂性主要表现为:节点构造复杂,钢筋分布密集,施工难度大,特别是中间柱子钢筋纵横交错,箍筋绑扎不便,采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎,致使梁柱节点部位不放或少放柱子箍筋,留下严重后患。

2高层钢结构建筑施工质量控制措施

2.1高层钢结构建筑的强度控制

2.1.1配比的选定钢结构工程开工前,一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土,并都要到法定试验机构做级配试验,待级配报告出来后,根据级配做配合比试验(实验室配比),在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。有资料统计显示,若因砂的含水率增多,砂率下降2%~3%,混凝土强度将下降15%~20%,而水泥数量的影响为5%~20%,石子及砂的级配影响为5%~20%;水灰比影响为多增l%,强度降低5%~10%。既然影响如此之大,那就应该采取相应措施进行控制。

根据地区市场原材料情况进行不同配比的试验,以确保在施工过程中配比的及时调整,如5~40mm石子,M<2.3细砂做一组,5~40mm石子,M≥2.3中粗砂做一组等等。

对实验室配比结合原材料的含水量、含泥量进行施工配合比调整,以确保实验室配比的实际通用性。在实际施工中要加强原材料把关工作,沙石级配不良时,采取相应措施调整,如适量掺入0.5ml~10ml沙石等。

2.1.2严格养护制度高层建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不仅能缩短施工周期,而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明,在配比、原材料、振捣控制严格的情况下,仍出现混凝土强度不足。分析其原因,多为抢工期、养护时间严重不足。据有关专家测试结果,其强度比全湿养护28天:全湿养护3天:空气中养护28d分别为2:1.5:1.由此可见养护的重要性。

2.2建筑裂缝的控制从我国的《混凝上结构设计规范》GB50010-2002表3.3.4看出,裂缝宽度在不同的环境下,不同的混凝土结构其裂缝宽度也有不同的控制标准,允许裂缝最大为0.2mm~0.4mm,但作为裂缝控制来说,应以预控为主,等裂开了、缝增大了再补救那是万不得已。裂缝分为运动、不稳定、稳定、闭合、愈合等几大类型。虽说骨料内部凝固时产生的微观裂缝不可避免,但从质量角度考虑应尽可能减少。由于高层建筑混凝土强度普遍较高、混凝土量较大、且带有地下室,所以裂缝产生的可能性更大。下面从“放”“抗”谈谈施工措施。

“放”的措施:砌筑填充墙至接近梁底,留一定高度,砌筑完后间隔至少一周,宜15d后补砌挤紧;合理分缝分块施工;在柱、梁、墙板等变截面处宜分层浇捣等。

“抗”的措施:①尽量避免使用早强高的水泥,积极采用掺合料和混凝土外加剂,降低水泥用量(宜<450kg/m3)。实践经验表明,每m3混凝土的水泥用量增加10kg,其水化热将使混凝土的温度升高1℃。高层混凝土用量大,有时还有大体积混凝土,从经济、实用角度宜掺入外加剂。当然掺入外加剂后,要预计对早期强度的影响程度。据此可提请设计科研部门予以探讨和评定。②选择合理的最大粒径砂石,这样可减少水和水泥用量,减少泌水、收缩和水化热。有资料显示:用5~40mm碎石,比用5~25mm的碎石,可减少用水量6~8K/m3降低水泥用量15kg/m3;用M=2.8的中粗砂比用M=2.3的中粗砂,可减少用水量20~25kg/m3。③在施工工艺上,应避免过振和漏振,提倡二次振捣、二次抹面,尽量排除混凝土内部的水分和气泡。④现浇板中的线盒置于上、下层筋中间,交叉布线处采用线盒。

“放”、“抗”相结合的措施。在混凝土裂缝的预防中,对新浇混凝土的早期养护尤为重要。为使早期尽可能减少收缩,需主要控制好构件的湿润养护,避免表面水分蒸发过快,产生较大收缩的同时,受到内部约束而易开裂。对于大体积混凝土而言,应采取必要的措施(埋设散热孔、通水排热),避免水化热高峰的集中出现;同时在养护过程中对表面、中间、底部温度进行跟踪监测(尤其在前3天)。对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温宜控制在25℃以内,否则因温差过大产生混凝土裂缝。

对于高层钢结构建筑钢筋混凝土框架结构的施工,有关规范虽已有详细规定,但仍有若干问题没有明确具体做法,通过以上几种节点处理方法,解决梁柱节点处的施工问题,有利于提高和保证主体结构的施工质量。