張慶山,張凱敏,韓 梅,霍喆赟

(1.浙江工業(yè)大學(xué)工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310014；2.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院建筑設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310012)

裝配式框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理問題探討

張慶山1,張凱敏2,韓 梅1,霍喆赟1

(1.浙江工業(yè)大學(xué)工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310014；2.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院建筑設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310012)

在預(yù)制裝配式建筑施工中,框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)處理最為復(fù)雜,通常主要考慮梁鋼筋在柱內(nèi)直錨和彎錨兩種形式,而后者又分為梁筋一側(cè)上彎和一側(cè)下折組合、梁筋雙側(cè)上彎組合、梁筋加錨板錨固組合、梁筋加套筒灌漿組合。通過對不同梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋連接方式進(jìn)行比較,分析各自的優(yōu)缺點(diǎn),從而為建設(shè)、設(shè)計(jì)及施工單位提供參考依據(jù)。

裝配式；框架；梁柱節(jié)點(diǎn)

裝配式建筑以節(jié)能環(huán)保、施工進(jìn)度快、工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)著稱,當(dāng)前國家大力推廣裝配式建筑,地方政府也力推很多公建及保障房等項(xiàng)目的預(yù)制裝配化。目前實(shí)際施工或已建成中的預(yù)制裝配式項(xiàng)目以剪力墻結(jié)構(gòu)為主[1-2],框架結(jié)構(gòu)相對較少。剪力墻結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)在于上下層剪力墻鋼筋的節(jié)點(diǎn)連接,梁墻相連的節(jié)點(diǎn)連接相對簡單；而對于框架結(jié)構(gòu)來說[3-5],不僅上下柱的節(jié)點(diǎn)連接難度較大,梁柱連接的節(jié)點(diǎn)也難以處理,特別是我國規(guī)范中要求的強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件,對于節(jié)點(diǎn)的重要性是毋庸置疑的。由于梁采用預(yù)制構(gòu)件,所有的底鋼筋都在節(jié)點(diǎn)區(qū)域截?cái)嗪筮B接錨固,特別是中柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域由于四個(gè)方向均有鋼筋伸入,在此節(jié)點(diǎn)截?cái)嗟匿摻钭疃?該節(jié)點(diǎn)的鋼筋連接處理關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的安全性。我們可以通過對不同的梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋連接方式進(jìn)行比較,得出合適的處理方法。

1 中柱的鋼筋連接節(jié)點(diǎn)

對于裝配式結(jié)構(gòu)的中柱來說,主要考慮兩種情況。第一種情況為當(dāng)柱子尺寸足夠大,能滿足鋼筋直錨要求(圖1),這樣施工拼裝時(shí)候相對簡單,只須將預(yù)制梁的底筋向上彎起 (按不小于1∶6起彎),施工時(shí)各層鋼筋疊加即可。

圖1 疊合梁與中柱直錨連接節(jié)點(diǎn)

第二種情況為柱子尺寸無法滿足鋼筋直錨要求而采用彎錨時(shí),大致又可分為四種方法處理。方法一見圖2,為一側(cè)伸入的鋼筋滿足直錨段長度大于0.4LaE且向上彎起15d,而另一側(cè)伸入的鋼筋向下彎折。一側(cè)鋼筋需要按不小于1∶6起彎,然后相互上下疊加布置,可以避免上下層鋼筋打架。與之垂直方向采用相同的方法處理。

圖2 疊合梁與中柱彎錨連接節(jié)點(diǎn)一

方法二見圖3,為兩側(cè)伸入的鋼筋滿足直錨段長度大于0.4LaE且向上彎起15d。兩側(cè)鋼筋需要在水平面內(nèi)相互錯(cuò)開,各自在相反方向按不小于1∶6水平彎折,因無法按照圖2情況上下疊加布置,只能在水平面內(nèi)并排放置。與之垂直方向采用相同的方法處理。

圖3 疊合梁與中柱彎錨連接節(jié)點(diǎn)二

方法三見圖4,兩側(cè)伸入的鋼筋滿足直錨段長度大于0.4LaE且加錨頭(錨板)錨固。一側(cè)鋼筋需要按不小于1∶6起彎,然后相互上下疊加布置,可以避免上下層鋼筋打架。與之垂直方向采用相同的方法處理。

圖4 疊合梁與中柱加錨頭(錨板)連接節(jié)點(diǎn)

方法四見圖5,兩側(cè)伸入的鋼筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)域采用套筒灌漿連接。一側(cè)伸入的鋼筋預(yù)先與套筒連接完畢,另一側(cè)鋼筋拼裝時(shí)插入套筒,再進(jìn)行灌漿施工。與之垂直方向采用相同的方法處理。

圖5 疊合梁與中柱套筒連接節(jié)點(diǎn)

2 不同鋼筋連接節(jié)點(diǎn)的對比

圖1由于伸入節(jié)點(diǎn)的鋼筋采用直錨方式,施工較簡單,但是大部分工程中柱子尺寸無法滿足鋼筋直錨的要求,故采用的比較少。

圖2與圖3類似,但圖2為鋼筋一個(gè)向上彎折,一個(gè)向下彎折,這樣便于拼裝施工,但預(yù)制梁預(yù)制時(shí)會增加不少難度,且如果柱子采用預(yù)制的話,則任何一側(cè)的梁鋼筋無法下彎,必須采用圖3的方法,兩側(cè)的鋼筋均向上彎起,這樣鋼筋就不會與預(yù)制柱打架。但是圖3需要將深入節(jié)點(diǎn)區(qū)域的底筋并排布置,預(yù)制梁在廠家預(yù)制的時(shí)候就需要將鋼筋水平偏位,否則對向鋼筋安裝時(shí)將會疊合打架,因?yàn)榈捉疃际窍蛏蠌澱鄣摹?/p>

圖4采用錨板錨固,因其只需鋼筋直錨段而無需彎錨段,現(xiàn)場拼裝會比圖2及圖3相對容易些,但是由于錨板的存在,鋼筋的末端會比鋼筋截面大出很多,拼裝時(shí)伸入支座節(jié)點(diǎn)的對向鋼筋也容易相互碰撞,此時(shí)需要將伸入節(jié)點(diǎn)的鋼筋各自在相反方向按不小于1∶6水平彎折,然后并排或者上下疊加布置。而且廠家預(yù)制的時(shí)候就需要把錨板安裝好,每根底筋都需要加錨板,這將增加不少的鋼筋加工量及造價(jià)。

圖5采用套筒灌漿連接,廠家生產(chǎn)制作時(shí)需將套筒預(yù)先與一側(cè)鋼筋連接好,另一側(cè)只須預(yù)留直段鋼筋,待現(xiàn)場拼裝時(shí)將該側(cè)直接插入套筒,然后在現(xiàn)場壓力灌漿連接?，F(xiàn)場施工安裝及澆筑時(shí)候會比較困難,拼裝時(shí)鋼筋需要插入套筒才行,由于拼裝時(shí)都是吊車吊裝起來后再人工定位放置,難度較大,其他的連接方式只需要并排放置即可。再者由于套筒尺寸比鋼筋大不少,若一排的套筒連接鋼筋比較多,而且雙向均需要套筒灌漿連接,套筒十字交叉布置,在節(jié)點(diǎn)區(qū)域的混凝土將無法灌注密實(shí),影響節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。故采用套筒灌漿連接時(shí),應(yīng)該控制套筒灌漿的鋼筋數(shù)量及排數(shù)。

3 底筋多排鋼筋時(shí)的節(jié)點(diǎn)處理

以上所述均為梁底筋為單排的情況,當(dāng)為雙排或者三排的時(shí)候,若均可以直錨,施工拼裝時(shí)難度也不大。但當(dāng)采用彎錨時(shí),拼裝時(shí)對側(cè)伸入的鋼筋容易相互碰撞,不易安裝；若采用錨板連接,由于端頭較大,拼裝時(shí)也容易相互碰撞,也不易安裝；若采用灌漿套筒連接,由于底筋已經(jīng)排滿,再加上還有二排鋼筋,混凝土很難澆筑密實(shí),影響梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的施工質(zhì)量。

根據(jù)規(guī)范[6]可以將二排及三排鋼筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)域外截?cái)嗵幚?但須滿足疊合梁端豎向接縫的受剪承載力要求,由于底筋已經(jīng)排滿,大部分情況可以滿足抗剪要求,所以截?cái)嗍亲詈玫奶幚矸椒?相當(dāng)于節(jié)點(diǎn)區(qū)域只有一排鋼筋,又便于施工拼裝。但是在抗震設(shè)防的高烈度區(qū)域(8度及以上),很有可能支座處梁底需要實(shí)配的鋼筋就比較多,一排無法滿足設(shè)計(jì)計(jì)算要求,這樣就無法將二排及三排鋼筋截?cái)嗵幚怼?/p>

還有就是設(shè)計(jì)時(shí)盡量不要將梁柱偏位齊平布置,從上文的圖中可以看出,如果梁柱邊齊平布置,由于需要避開柱角筋將導(dǎo)致梁邊側(cè)鋼筋往內(nèi)側(cè)彎折,預(yù)制梁生產(chǎn)時(shí)梁邊側(cè)底筋必須彎折處理,否則無法伸入梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域。

4 結(jié) 語

預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)對梁鋼筋的布置要求比較高。特別是連接中柱的梁,由于四個(gè)方向的鋼筋都要伸入節(jié)點(diǎn)錨固,若每側(cè)梁底鋼筋又比較多,現(xiàn)場施工時(shí)如果處理不當(dāng),容易導(dǎo)致拼裝失敗,更可能導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件無法使用。必須預(yù)先考慮好布置方式,再到現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào),才能較好較快地完成施工拼裝,以免影響工程進(jìn)度。

對于不同的梁柱節(jié)點(diǎn)情況應(yīng)采用不同的鋼筋布置及節(jié)點(diǎn)連接方式,方可達(dá)到既便于施工,又節(jié)省工程造價(jià)的效果。對于多排底筋的情況應(yīng)該盡量截?cái)喽偶叭配摻?以便于施工拼裝,當(dāng)然前提是要滿足拼縫的抗剪承載力驗(yàn)算。應(yīng)盡量做到減少或者避免梁柱偏位齊平布置,以免增加施工拼裝難度。

總而言之,框架結(jié)構(gòu)采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu),梁柱節(jié)點(diǎn)是每個(gè)設(shè)計(jì)及施工單位不得不面對和小心謹(jǐn)慎處理的大問題。以上所提之方法只是梁柱節(jié)點(diǎn)處理部分方法,需要長期的實(shí)際施工及研究分析來進(jìn)行調(diào)整改進(jìn),以便于廣大設(shè)計(jì)及施工人員參考借鑒。

[1] 吳浩,呂西林,蔣歡軍，等.預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2016(5):208-217.

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[5] 李世達(dá).預(yù)制混凝土框架柱及節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

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Discussion on the Joint Processing Problems of Fabricated Frame Structure

ZHANGQingshan1,ZHANGKaimin2,HANMei1,HUOZheyun1

2017-03-20

張慶山(1983—),男,浙江新昌人,工程師,從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

TU375.4

B

1008-3707(2017)03-0014-03