钢筋混凝土框架结构施工中应注意的几个问题.pdf

四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 7卷第 5期 2 0 1 1年 l 0月 钢筋混凝土框架结构施工中应注意的几个问题 王铁 刚 ( 中国中元 国际工程公 司 ， 北京 1 0 0 0 8 9 ) 摘要 ： 梁柱节点核心区水平箍筋不放、 少放 、 间距不满足设计图纸要求； 钢筋的混凝土保护层厚度过大或过小； 钢筋连接的 接头位置不符合规范要求， 是钢筋混凝土框架结构施工中常见的几个问题。通过对设计和规范要求的分析， 提出现场施工中 如何避免和解决这些问题。 关键词： 节点核心区； 箍筋 ； 钢筋的混凝土保护层； 钢筋连接 中图分类号： T U 3 7 5 4 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 【 2 0 1 1 ) 0 5 0 6 6 0 4 S e v e r a l i s s ue s n e e d i n g a t t e n t i o n i n t he c o n s t r uc t i o n o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r a me s t r u c t u r e W ANG T i e g a n g ( C h i n a I P P R I n t e r n a t i o n a l E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 9， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e l e v e l s t i r r u p s i n t h e b e a m c o l u m n j o i n t c o r e a r e a n o t l a y i n g ， l e s s l a y i n g o r s p a c e b e t w e e n n o t a c c o r d i n g w i t h t h e d e s i g n d r a wi n g s r e q u i r e me n t s ； t h e t h i c k n e s s o f c o v e r a g e c o n c r e t e p r o t e c t i o n f o r r e i n f o r c e me n t t o o l a r g e o r t o o s ma l l ； t h e s t e e l r e i nfo rce me n t c o n n e c t i o n j o i n t s l o c a t i o n n o t a c c o r di n g wit h t h e s t a n d a r d r e q u i r e me n t s ， a r e t h e f r e q u e n t s e v e r a l i s s u e s i n t h e c o n s t r u c t i o n o f r e i nfo r c e d c o n c r e t e f r a me s t r u c t u r e T h o u g h t h e a n aly s i s o f d e s i g n a n d s t a n d a r d r e q u i r e me n t s ， t h i s a r t i c l e p r o p o s e s h o w t o a v o i d a n d s o l v e t h e s e i S S lt e s i n t h e s i t e c o ns t ruc t i o n Ke y w o r d s ： j o i n t c o r e ar e a ； s t i r r u p ； c o v e r a g e c o n c r e t e p r o t e c t i o n fo r r e i n f o rce m e n t ； s t e e l r e i nfo r c e m e n t c o n n e c t i o n n- J 0 一 U 刖 罱 钢筋混凝 土框架结构施工中， 由于钢筋配置绑 扎等原因， 经常会出现梁柱节点核心 区水平箍筋不 放 、 少放或间距不满足设计 图纸要求 ； 钢筋 的混凝土 保护层厚度过大或过小； 钢筋连接 的接头位置不符 合规范要求等问题 。下 面， 通过对设计和规范要 求 的分析， 提出现场施工 中如何避免和解决这些问题 。 1 梁柱节点核心 区水平箍筋配置 在框架结构设计和施工 中， 由于柱端箍筋加密 区要保证箍筋最小配箍 特征值 的要求 ， 为保证满足 节点核心区最小体积配箍率 ， 设计尽管根据不同抗 震等级采用不同的箍筋形式 。但梁柱节点核心区钢 筋还是很密集 ， 且构造 复杂， 特别是 当抗震等级 为 、二级时 ， 处于结构 中间部位的梁柱接头部位 ， 粱 柱钢筋主筋纵横 、 垂直交错 ， 柱子的箍筋绑扎很不方 便。在实际施工中， 施 工单位往往普遍采取先安装 收稿 日期 ： 2 0 1 0 4 3 4 - 0 9 作者简 介： 王铁 刚( 1 9 8 0一) ， 男 ， 吉林吉林 人， 工程师 ， 主要从 事钢筋 混凝土结构设计 。 E m a i l ： wa n g t i e g a n g 1 9 8 0 s o h u c o rn 梁底模 ， 柱子箍筋先套在柱主筋上 ， 再绑扎安装梁纵 筋 ， 造成节点 区箍筋难能及时调位和正确绑扎 ， 甚至 出现梁柱节点核心区不放箍筋或少放或者箍筋间距 不符合设计图纸要求 ， 给节点核心区质量 留下安全 隐患。 框架结构 的节点核心区受力状态很复杂， 为使 梁 、 柱纵 向受力钢筋在节点处有可靠 的锚固条件 ， 框 架梁柱节点核心区的混凝土应具有 良好 的约束作用 和抗剪能力 ， 节点核心 区应配置水平箍筋。在有抗 震设 防要求的框架节点 ， 需要保证 “ 强柱弱梁 ， 节点 更强” 的设计思想。因此， J G J 3 2 0 0 2 ( 高层建筑混 凝土结构技术规程 中第6 4 1 0条不但规定 了框架 节点核心区应配置水平箍筋且特别规定一 、 二 、 三级 框架节点核心区配箍特征值分别不小 于 0 1 2 ， 0 1 0 和 0 0 8 ， 且箍 筋体积配箍率分别 不宜小于 0 6 ， 0 5 ， 0 4 。当柱剪跨 比不大于 2的框架节 点核 心区的配箍特征值不宜小于核心区上、 下柱端配箍 特征值中的较大值。节点核心区内箍筋的作用与柱 端有所不同， 其构造要求与柱端有所区别， 虽然箍筋 会比较密集， 给施工带来不方便， 但为了保证节点核 心 区的安全 ， 施工 中应按施工 图设计文件的要求配 置 ， 不得随意减少 ， 对无抗震设防的框架结构节点核 王铁刚： 钢筋混凝土框架结构施工中应注意的几个问题 6 7 心区内的水平箍筋， 构造要求相对可松一些 ， 当节点 四边都有框架梁 时， 箍筋 的做法也可以简单些。具 体原则和要求如下： 1 ) 框架节点核心区柱内均必须设置水平箍筋 ， 如 图 1所示 。 图 1 节点核 心区水 平箍筋 配置 F i g 1 Ho r i z o n t a l s t i r r u p c o n fi g u r a t i o n o f c o r e a re a o f j o i n t s 2 ) 有抗震设 防要求的框架节点核心区 中水平 箍筋 ， 应按施工 图设计文件 中的要求配置。特别应 注意抗震等级为一级和二级时， 柱剪跨 比不大于 2 时采用复合箍 或井式 箍， 其 体积 配箍率 不应小 于 1 2 ， 当设防烈度为 9度时， 不应小于 1 5 。对 一 级抗震箍筋 肢距应 2 0 0 m m， 二、 三级应 2 5 0 I n m和 2 0倍箍筋直径的较大值 。箍筋最大 间距一 级时6 d且 1 0 0 mm， 二级时 8 d且 1 0 0 m m。 箍筋最小直径一级时1 0 m m， 二级时 8 m m。 3 ) 无抗震设防要求的框架节点核心区 ， 箍筋的 间距不宜大于 2 5 0 mm， 且不应大于 1 5倍纵 向受力 钢筋的最小直径 ( 不包括顶层端节点 ) 。对于 四边 有框架梁与柱相连的节点核心 区， 可仅沿节点周边 设置矩形箍筋 ， 如图 2所示。其他情况应按设计 图 纸要求设 置水平箍筋 。 图 2 非抗震节点核心 区四边有梁箍筋配置 Fi g 2 Fo u r - s i d e b e a m s t i r r u p c o nfi g ur a t i o n o f c o r e a r e a o f n o n s e i s mi c j o i n ts 2 钢筋的混凝土保护层厚度 钢筋混凝土保护层厚度的规定是为满足结构构 件的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。相 关规范对钢筋 的混凝土保护层厚度规定如下 。 1 )纵向受力的普通钢筋 ， 其混凝土保护层厚度 ( 钢筋外边缘至混凝土表 面的距离) 不应小 于钢筋 的公称直径 ， 且应符合表 l的规定。 2 )梁、 柱 中箍筋 、 构造钢筋 的保护层厚度不应 小于 1 5 mm。 3 )板、 墙 中分布钢筋保护层厚度为表 1中相应 数值减 1 0 m m， 在任何情况下， 保护层厚度不应小于 1 0 mm 。 表 1 纵 向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 T a b l e 1 Mi n i mu m t h i c k n e s s o f c o n c r e t e c o v e r f o r l o n g i t u d i n ai ma i n r e i n f o r c e me n t l l l l n r r 板 、 墙 粱 柱 况 刀 lJ C5 0 C 2 0 C2 5 C 4 5 C 5 O C 2 0 C 2 5 一C 4 5 C 5 0 2 O 1 5 1 5 3 0 2 5 2 5 3 O 3 0 3 0 一 a 一 2 0 2 0 3 O 3 O 3 O 3 O 一 b 一 2 O 2 o 一 3 5 3 O 一 3 5 3 O 三 一 3 0 2 5 一4 0 3 5 一4 0 3 5 注： 基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于4 0 m il l ， 当无垫层时， 不应小于7 0 1T i m 。 埋在地面以下的 昆 凝土柱环境类别与地面以上 的不同， 钢筋保护层厚度也不相同， 一般地下环境为 二类或三类。柱最小保护层厚度除在二 b类环境要 求为 3 5 m m， 三类环境 为 4 0 mm外 ， 与其他环境类 别下要求 的 3 0 m m差别不大。对处于有侵蚀介质 作用环境的构件， 保护层还应加厚， 并符合有关标准 的规定。G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 混凝土结构设计规范 对纵向受力钢筋保护层厚度的规定是强制性条文， 并且是最小厚度的要求。当梁和柱中纵向受力钢筋 的保护层厚度大于4 0 mm时 ， 应对保护层采取有效 的防裂构造措施， 如图3 所示； 当保护层厚度差别不 大时， 柱纵向受力钢筋的保护层厚度， 当无地下室 时， 0 0 0 0以下柱段满足地下环境的最小保护层 厚度要求 ， 一般采用外扩附加保护层厚度的方法 ， 使 柱主筋在同一位置不变 ， 如图 4所示 。当有地下室 时， 在地下室顶层节点 内改变保护层厚度 ， 当保护层 厚度相差较大时， 地下层柱 的保护层厚度满 足地下 环境的最小保护层厚度， 仍采用外扩附加保护层厚 度的方法 ， 使柱主筋在同一位置不变。 框架结构施工 中， 在主次梁交叉部位和梁柱侧 平时， 由于钢筋设置要求 ， 不能同时满足各方向纵向 受力钢筋最小保 护层厚度要求 。在主次梁交叉部 四川建筑科学研究 第 3 7卷 防裂钢筋网片 西 4 1 5 0 ( 或 6 1 5 0 ) 主筋 厂 一 、 4 n 图 3 保护层防裂构造措施 F i g 3 An t i c r a c k s t r u c t u r a l me a s u r e s o f p r o t e c ti v e l a y e r 0， 0 0 0 乙= 土中采用外扩附加保护屋 。 一 图 4 0 0 0 0上下保护层厚度不 同时做法 F i g 4 Ap p r o a c h e s f o r d i ffe r e n t t h i c k ne s s o f 0 0 0 0 uppe r a nd l o we r pr o t e c t i ve l a ye r s 位 ， 由于次梁面筋需从主梁面筋顶上穿过 ， 导致主梁 面筋保护层厚度加大 ， 如图 5所示 ； 梁柱侧平 时， 梁 的纵 向受力钢筋要 放在柱纵 向受力钢筋 的内侧 ， 导 致梁一侧钢筋保护层厚度加大， 如 图 6所示。当梁 钢筋的混凝土保护层厚度大于 4 0 m m时 ， 应对保护 层采取有效的防裂构造措施 。 图5 主次梁顶部混凝土保护层厚度示意 F i g 5 T h i c kn e s s s k e t c h o f c o n c r e t e c o v e r a t t h e t o p o f p r i m a r y a nd s econda r y be a ms 3 钢筋连接 钢筋连接分为两类 ： 绑扎搭 接； 机械连 接或焊 接 。钢筋连接设置时， 应遵循 以下原则 。 粱侧保护层厚度加厚 5 图 6 梁柱侧平混凝土保护层厚度示意 F i g 6 Th i c kn e s s s k e t c h o f c o n c r e t e c o v e r f o r b e a m c o l u m n pr o f ile 1 ) 接头应尽量设置在受力较小处， 抗震设计时 避开梁端 、 柱端箍筋加密区范围。 2 ) 在同一受力钢筋上 ， 宜少设 连接接头 ， 不宜 设置 2个或 2个 以上接头。 3 ) 接头位置应互 相错开 ， 在连接范 围内， 接头 钢筋面积百分率应限制在一定范围内。 4 ) 在钢筋连接区域应采取必要的构造措施， 在 纵向受力钢筋搭接长度范 围内应配置箍筋 ， 箍筋间 距应加密 。 5 ) 轴心受拉及小偏心受拉杆件( 如桁架 和拱的 拉杆) 的纵 向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。 6 ) 当受拉钢筋的直径 d 2 8 i n m及受压钢筋的 直径 d3 2 m i t t 时 ， 不宜采用绑扎搭接接头。 绑扎搭接、 机械连接和焊接的连接机理和特点 见表 2 。 表2 绑扎搭接、 机械连接和焊接的特点 T a b l e 2 Ch a ra c t e r i s t i c s o f b i n d i n g c o n n e c t i o n， mec h a n i c a l c o n n ec ti o n an d we l d i n g 目前 ， 梁 、 柱主筋采用绑扎搭接方法 已很少 ， 焊 接连接 、 机械连接用得最多 ， 隐蔽验收时发现的主要 问题是接头位置不正确。钢筋的接头位置要设在受 力较小处 ， 施工人员应掌握一定 的力学知识 ， 知道粱 L 2 0 1 1 N o 5 王铁刚： 钢筋混凝土框架结构施工中应注意的几个问题 6 9 跨中正弯矩较大， 支座附近负弯矩、 剪力较大， 柱端 在水平力作用下弯矩较大， 应尽量避开这些位置 ， 事 先要计算好钢筋下料长度 ， 梁上部纵筋接头尽量靠 近跨 中， 下部纵筋尽量远离跨 中 ( 建议设在梁箍筋 加密区外且离支座 Z 4的范围内) 。当有抗震要求 时 ， 纵向受力钢筋连接接头的位置应避开梁端 、 柱端 箍筋加密区 ， 当无法避开时， 应采用满足等强度要求 的高质量机械连接接头 ( 机械连接接头等级不低于 级 ) 。 4 结语 通过以上几个问题的分析， 说明钢筋混凝土框 架结构施工必须结合施工 图设计图纸和相关规范、 图集来进行。一方面， 设计人员要加强工作责任心， 结构设计说明要具体、 明确， 对重要部位要认真进行 设计交底 ； 另一方面， 施工人员除了要熟悉掌握施工 规范外 ， 还应学习一些设计规范 中关 于结构构造规 定的相关要求 ， 只有这样 ， 才能提高结构工程的施工 水平 ， 保证结构施工质量。 参 考 文 献 ： 1 G B 5 0 0 1 0- 2 0 0 2混凝土结构设计规范 S 2 G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 建筑抗震设计规范 S 2 0 0 8 版 3 J G J 3 - 2 0 0 2高层建筑混凝土结构技术规程 s 4 0 3 G 1 0 1 一 l 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和 构造详图 s 5 0 8 G 1 0 1 1 1 G 1 0 1 系列图集施工常见问题答疑图解 s ( 上接第 5 6页) 综上所述可得 ， 盒计数网格法虽然在操作上会 比较麻烦、 繁琐， 但其求得的分维值较合理； 数字图 像盒计数法虽在操作上比较简单， 但其影响因素过 多 ， 导致求得的分维值在一定程度上有偏差 。因此， 在求分维值时， 要根据具体的情况进行处理。 4 结论 1 ) 分形理论 既可 以是 几何 实体 ， 也 可 以是 由 “ 功能” 或“ 信息 ” 等架起 的数理模 型， 因此 ， 利用数 学知识 ， 可以更好地刻画钢筋混凝土结构产生裂缝 现象的分形行为。 2 ) 图像大小对于数字图像盒维数的计算有较 大的影响： 其一， 增大图像大小， 可增加像素点样本 数目， 有利于降低计算误差； 其二， 图形大小在网格 覆盖时 ， 会产生网格的“ 畸变 ” ； 其三 ， 对 于特定 的研 究对象 ， 图形大小具有特定的物理意义。因此 ， 在数 字图像盒维数的计算中， 要结合实际情况 ， 尽可能选 取比较合理的图形尺寸进行分析。 3 ) 网格尺寸的划分对分维值的计算也有较大 的影响， 网格等分化会减少畸变的发生 ， 但当网格的 裂缝数过于离散化 ， 网格畸变会加剧。因此， 选择合 适的等分值， 有利于减少畸变网格的数 目， 降低误 差 。 参 考 文 献： 1 曹茂森， 任青文 钢筋混凝土结构损伤检测的分形特征因子 J 土木工程学报， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 1 2 ) ： 5 9 -6 4 2 曹茂森， 任青文， 翟爱良， 张静 混凝土结构损伤的分形特征 实验分析 J 岩土力学， 2 0 0 5 。 2 6 ( 1 0 ) ： 1 5 7 0 1 5 7 4 3 陈颚， 陈凌 分形几何学 M 北京： 地震出版社， 1 9 9 8 4 李士彬， 汤红卫 ， 朱慈勉 钢筋混凝土构件损伤演化的分形行 为 J 石家庄铁道学院学报， 2 0 0 6 ， 1 9 ( 1 ) ： 5 4 - 6 6 5 王铁成， 杨建江 混凝土结构裂纹状态及其扩展的分形几何解 析 J 大连理工大学学报， 1 9 9 7 ， 3 7 ( 8 ) ： 7 7 - 8 1 6 刘小艳， 李文伟， 梁正平 分形理论在混凝土断裂面研究 中的 应用 J 三峡大学学报： 自然科学版 ， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 6 ) ： 4 9 5 - 4 9 9 7 祝文化， 李建雄， 张明中 混凝土损伤裂纹的二维数字图像盒 维数算法 J 武汉理工大学学报， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 6 ) ： 6 0 -6 2 8 彭瑞东 ， 谢和平 ， 鞠杨 二维数 字图像分 形维数 的计算 方法 J 中国矿业大学学报， 2 0 0 4 ， 3 3 ( 1 ) ： 1 9 - 2 4 9 戎贤， 刘源， 刘平， 乔平 高强箍筋混凝土简支梁斜裂 缝分形理论分析 J 河北工业大学学报， 2 0 0 8 ， 3 3 ( 1 ) ： 1 9 - 2 4 1 O 段庆全， 刘彩平， 鞠杨， 谢和平 混凝土亚临界裂纹扩展的分 形效应 j 中国矿业大学学报， 2 0 0 6 ， 3 5 ( 1 ) ： 7 0 - 7 4