高层建筑梁柱节点处不同强度等级混凝土施工工法.doc

高层建筑梁柱节点处不同强度等级混凝土
施 工 工 法

高层建筑梁柱节点处不同强度等级
混凝土施工工法

1 前言
随着高层建筑结构的快速发展，在高层建筑梁柱节点区不同强度等级混凝土的浇筑施工过程中，为了符合“强柱弱梁、强剪弱弯”，“ 强节点、强锚固”的抗震设计原则及结构设计要求，满足使用功能和观感质量，经过现场探索研究和总结，并通过多项工程的实践应用，即形成了《高层建筑梁柱节点处不同强度等级混凝土施工工法》。该工法加快了施工进度，减少了交接处混凝土的收缩裂缝，使梁柱节点处结构受力更加合理；提高了混凝土结构质量。
2 工法特点
梁柱节点不同强度等级混凝土施工工法与传统的施工工艺相比较，核心区节点部位混凝土强度得到了保证，减少了混凝土节点处的收缩裂纹，提高了工效及工程质量；具有一定的先进性、科学性和适用性，可在复杂的高层建筑结构梁柱节点核心区广泛应用。
3 适用范围
本工法适用于框架或框剪结构中的多种强度等级混凝土在梁柱节点部位的施工。
4 工艺原理
按照国家行业标准JGJ3-2002《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》规定，“梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa，如超过时，梁柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同”。梁与柱相接的节点核心区受力较为复杂，且施工缝常留置在该区的上部及下部，如果不同强度等级的混凝土在此节点区处理不当，可能会留下质量隐患；因此在梁柱节点部位混凝土浇筑过程中，按混凝土强度先高后低、先柱后梁板的原则，由外向内按照对称顺序连续浇筑，从而确保了节点核心区混凝土强度，避免了节点核心区发生剪切破坏；同时将结合部放在梁上，临时封堵，以确保形成弱梁，使地震时塑性铰出现在梁上，保证了框架结构仍为几何不变体系。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
5.2 操作要点
5.2.1施工准备
1逐级进行技术交底，并作梁柱节点施工样板，见图5.2.1；使每个管理者和操作者都能够明确有哪些技术和质量要求，做到人人清楚，个个明白。
2合理布置泵车和泵管，即泵车的数量、位置和泵管的长度及走向，均根据混凝土强度等级、浇筑顺序、凝结时间等因数，经计算确定。
图5.2.1 梁柱节点施工样板图
3浇筑混凝土前的各道工序，经隐蔽验收合格并办理验收手续。
4 全套混凝土搅拌运输、浇筑机械设备、塔吊及泵车经试运转均处于良好工作状态，并配备足够的易损零件，以便出现意外损坏时及时检修，电源能满足连续施工的需要。
5.2.2不同强度等级混凝土交接面确定
1 根据图纸设计，用水平尺、钢卷尺等工具将不同强度等级混凝土的交接面量取并在钢筋上做好标记;用水准仪将建筑50线用红油漆标记于柱主筋上。
2 为了增强柱节点核心区的抗剪能力，在距柱边梁高的一半距离处（h/2）做为高低强度等级混凝土的交接面，同时考虑到高强混凝土的自由流淌，在距柱边h/2外，沿两箍筋之间的对角线设置密目钢丝网片斜面，通过力学性能计算，该斜面处受力较小。四周用22＃铅丝与钢筋绑扎牢固，以便控制不同强度等级混凝土的浇筑范围，见图5.2.2-1。同时在柱四周每个梁的底模中心紧靠密目钢丝网片外留设Φ30圆孔，用于导流高强度等级混凝土透过钢丝网而在底部产生的小部分混凝土浮浆，混凝土浮浆排完后，初凝前用可开启的4mm厚小钢板在梁底模内加以封盖，见图5.2.2-2。
3 根据图纸算出节点处相应强度等级混凝土的工程量。
5.2.3商品混凝土进场
1 要求商品混凝土搅拌站同试验室在混凝土需用前先进行混凝土配合比设计和试配，并进行强度试压，在满足强度及可泵性的条件下，对较高强度等级的混凝土应适当减少水泥、砂子、水的用量，增加石子用量，减小坍落度，并对粉煤灰和外加剂的用量也作相应的调整。商品混凝土供应站对高低强度等级混凝土试配完成后进行混合浇筑试验，试验高低强度等级混凝土的收缩是否有差异，避免在其交界附近产生裂缝。
2 混凝土采用专用车运输，混凝土强度等级挂牌编号、标识清楚。送
达现场后，由专人带领将拌合物分等级把高强度等级混凝土卸入指定的塔吊吊斗，将低强度等级混凝土卸入指定的混凝土泵车再输送到相应结构部位，以防搞错。
3 加强通讯联系，在混凝土浇筑过程中，前方、后方、楼上、地面及塔吊司机等部位人员用同频率对讲机进行联络沟通，以确保混凝土按照浇筑顺序、连续浇筑至指定区域。
4 对进场的每一车混凝土拌合物坍落度进行检测，并随批次留置试块。
5.2.4混凝土浇筑
1 采用泵送混凝土浇筑，应根据工程结构特点、平面形状、几何尺寸、泵送设备的泵送能力、塔吊吊斗运输设备供应能力、劳动力和管理能力以及周围场地大小，运输道路情况等条件，划分混凝土浇筑区域，并明确设备和人员的分工，以保证结构浇筑的整体性和按计划进行浇筑。
2 梁柱节点区混凝土依据强度等级按照先高后低的原则浇筑，楼层混凝土由外向内对称、连续浇筑，核心区的混凝土浇筑方法先用塔吊吊送梁柱节点区高强度等级的混凝土就位浇注，并分层振捣。
3 在柱混凝土初凝前，随之泵送浇筑梁板的混凝土，梁和板同时浇筑。从一端开始向前推进，应用混凝土泵浇筑不得在同一处连续布料，在2～3m范围内水平移动布料，且宜垂直于模板布料，确保梁柱节点区域内高强等级混凝土已浇筑，且保证在高强等级混凝土初凝时间以内，以缩小节点核区高强度等级的混凝土浇筑时间，避免高低强度混凝土邻界面形成冷缝，同时对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入式振动棒加强振捣，杜绝漏振死角，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度。

4 为了保证节点区混凝土的质量，在梁板混凝土初凝前进行二次振捣，即在混凝土初凝前再振捣一次，增强高低强度等级混凝土交接面的密实性，减少收缩，确保质量；梁柱节点混凝土质量效果见图5.2.4。
5.2.5混凝土养护及成品保护
图5.2.4 梁柱节点图
1 已浇筑完毕后的混凝土，应在12h内进行覆盖和浇水养护。当正午温度为10℃时，每日浇水为2次，20℃时为4次，25℃以上者为6次，当日平均气温达到5℃以下者，应停止浇水，改用塑料薄膜或草毡覆盖养护，也可采用养护液进行养护。浇筑成型后浇水养护的最短时间为7d，对有缓凝剂或有抗渗要求的混凝土最短养护时间为14d，浇水量的多少，应能保持混凝土处于湿润状态为宜。采用塑料薄膜养护的混凝土其裸露的表面应全部覆盖严密，并应保持塑料薄膜内有凝结水。已浇筑的混凝土抗压强度未达到1.2N/mm²以前不得在其上从事任何施工作业。
2 加强混凝土养护，特别是梁，除了板面浇水外，还应在板下浇水，在满堂承重脚手架拆除前，用高压水枪对梁底进行浇水养护，拆模后对梁柱处用塑料薄膜（冬季用棉毡）包裹，按要求养护7d，并将梁侧模的拆除时间推迟3d。

6 材料与设备
6.1水泥进场时应对其品种、级别、包装、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准的规定。
6.2混凝土所用的粗、细骨料的质量应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53-92、《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ 52-92的规定。
6.3混凝土外加剂根据要求选用减水剂（缓凝剂），并应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003,其掺量经试验符合要求，方可掺用。
6.4混凝土强度应符合《混凝土强度评定标准》GBJ107-87的规定和图纸设计要求。
6.5钢丝网材质等技术指标满足规范规定要求。
6.6设备机具计划详见表6.6。
表6.6 设备机具计划用表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
用 途
1
塔式起重机
QTZ-63
台
1
运输砼
2
砼输送泵

台
1
输送砼
3
布料杆
BLG14
台
1
输送砼
4
环保振动棒
VAF
台
6
振捣砼
5
空气养护泵

台
1
砼养护
6
水准仪
DS3～2
台
1
测平整度
7
坍落度筒
100×200×300
个
2
测和易性
8
混凝土试模
100×100×100
组
6
留置试块
7 混凝土质量控制
7.1混凝土应符合《混凝土施工质量验收规范》GB50204-2002的规定及图纸设计要求。
7.2主控项目
7.2.1各种原材料的检验报告，并对其在国家现行标准规定的技术要求及性能进行复验。
7.2.2配合比设计及坍落度符合规范《普通混凝土配合比设计规程》J64-2000与图纸设计要求。
7.2.3混凝土强度等级必须符合设计要求，试件的取样与留置应符合规范规定。
7.2.4 严格控制混凝土的初凝时间及浇筑顺序。
7.3一般项目
7.3.1钢丝网留置的位置和构造处理按施工方案要求实施。
7.3.2梁柱节点混凝土外观质量达到规范要求。
7.3.3梁柱节点混凝土按施工方案要求养护。
7.3.4梁与柱龄期后的回弹试验。
7.3.5混凝土结构外观尺寸即表面平整度满足设计与规范要求。
8 安全措施
8.1混凝土浇筑之前，应对振动器进行试运转，振动器操作人员应穿胶靴、戴绝缘手套；振动器不能挂在钢筋上，湿手不能接触电源开关。
8.2浇筑单梁、柱混凝土时，应搭设操作台，操作人员不得直接站在模板或支撑上操作，以免踩滑或踏断支撑而坠落。
8.3楼面上的预留孔洞应设盖板或围栏。所有操作人员应戴安全帽；高空作业应系安全带，夜间作业要有足够的照明。施工现场临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-88的有关规范规定执行。
9 环保措施
9.1混凝土罐车冲洗所产生的污水要排入沉淀池内，经二次沉淀后，方可排入甲方指定的污水管线。未经处理的泥浆水应外运，严禁直接排入城市排水管线。
9.2施工现场建立控制人为噪音的管理制度，尽量减少人为的大声喧哗，增强全体施工人员防噪声扰民的自觉意识。振动器尽量选用低噪声，以减少强噪声的扩散。
9.3模板及架管拆除后，堆放到指定地点，及时清理建筑垃圾，确保施工现场清洁。
10 经济效益分析
10.1直接经济效益
我公司施工的咸阳****厂综合楼，剪力墙框架结构十二层地下一层，建筑面积为20451m2， 2006年5月15日开工， 2007年7月11日竣工，结构设计柱混凝土强度等级为C40，梁板为C25,共有不同强度等级梁柱节点360个，通过梁柱节点不同等级混凝土施工工法的应用，节约资金6276.24元，经济效益分析见工法应用实例1。
西安市*****科研楼，框架剪力墙结构十二层，建筑面积为12933㎡， 2002年5月12日开工， 2005年8月12日竣工。结构设计柱混凝土强度等级C45,梁板混凝土强度等级C30，共有不同强度梁柱节点420个，通过梁柱节点不同等级混凝土施工工法的应用，节约资金15480.78元，经济效益分析见工法应用实例2。
陕西****矿区办公楼，框架剪力墙结构，地上十九层，地下二层，建筑面积为34586.34㎡， 2006年12月18日开工， 2008年5月18日竣工，结构设计柱混凝土强度等级一至十层C50，十层至十九层C45，梁板混凝土强度等级为C30，一至十层不同等级强度梁柱节点为412个，十至十九层不同等级强度梁柱节点346个，通过梁柱节点不同强度等级混凝土工法的应用，节约资金26194.85元，经济效益分析见工法应用实例3。
三个项目总计节约资金47951.87元，获得了较好的经济效益。
10.2社会效益
在工程施工中应用梁柱节点不同等级混凝土施工工法，节约了人力、物力、财力，收到了明显的效果，使得梁柱节点核心区受力合理，满足设计强度要求，保证了工程质量;同时有效控制梁柱节点高低混凝土强度等级交接面的收缩裂缝，其他质量通病得到了有效的防治。得到了监理和建设单位的赞扬，受到有关专家的好评。并且为精品工程的建设打下了良好的基础，在以后施工中，我们会让这一技术方法日臻完善，逐步推而广之。
11 应用实例
通过梁柱节点不同等级强度施工工法的应用，对高低强度等级混凝土采取了科学有效的浇筑方法，降低了强度等级不同的混凝土造价，创造了可观的经济效益，按照计算示意图11.及浇筑实际情况分析：传统施工方法与梁柱节点不同强度等级施工工法相比较，阴影部分区域为低强度等级混凝土替代原高强度等级混凝土，且确保了工程质量（依混凝土坍落度180mm为例，经多次试验混凝土自由扩散为18°）。
实例1 咸阳****厂综合楼，剪力墙框架结构十二层地下一层，建筑面积为20451m2， 2006年5月15日开工， 2007年7月11日竣工，结构设计柱混凝土强度等级为C40、梁板为C25,共有不同强度等级梁柱节点360个，梁柱节点内四周框架梁截面尺寸为300*500（按市场商品砼价格：C40为380元／m3、C25为306元／m3，密目钢丝网1.8元／㎡，人工工日综合价为30元／工日）。
梁柱节点不同等级混凝土施工工法做法：
低强度等级砼代替高强度等级砼一个梁柱节点的工程量为
1/2×(0.5/tg18°-0.5)×0.5×0.3×4=0.311m3
商品砼节省费用＝360×0.311×（380－306）＝8285.04元
增加密目钢丝网费用＝360×（4×0.3×0.5×1.8＋0.15×30）
＝2008.80元
总节约资金＝商品砼节省费用－增加密目钢丝网费用
＝8285.04－2008.8＝6276.24元，
平均每个梁柱节点节约资金＝6267.24／360＝17.43元。
实例2 西安****教学科研楼，框架剪力墙结构十二层，建筑面积为12933㎡， 2002年5月12日开工， 2005年8月12日竣工。结构设计柱混凝土强度等级C45,梁板混凝土强度等级C30，共有不同强度梁柱节点420个，梁柱节点内四周框架梁截面尺寸均为300×600（按市场商品混凝土价格C45为390元／m3,C30为295元／m3，密目钢丝网1.8元／㎡，人工工日综合价30元／工日），
梁柱节点不同等级混凝土施工工法：
用低强度等级替代高强度等级砼一个梁柱节点的工程量为
1/2×(0.6/tg18°-0.6)×0.6×0.3×4=0.449m3
商品砼节省费用＝420×0.449×（390－295）＝17915.10元
增加密目钢丝网费用＝420×（4×0.3×0.6×1.8＋0.15×30）
＝2434.32元
总节约资金＝商品砼节省费用－增加密目钢丝网费用
＝17915.10-2434.32＝15480.78元，
平均每个梁柱节点节约资金＝15480.78／420＝36.86元。
实例3 陕西****矿区办公楼，框架剪力墙结构，地上十九层，地下二层，建筑面积为34586.34㎡， 2006年12月18日开工， 2008年5月18日竣工，结构设计柱混凝土强度等级一至十层C50、十层至十九层C45，梁板混凝土强度等级为C30，一至十层不同等级强度梁柱节点为412个，十至十九层不同等级强度梁柱节点346个，梁柱节点内四周框架梁截面尺寸均为300×600（按市场商品混凝土价格C50为462元/m3，C45为381元/m3,C30为333元／m3，密目钢丝网2.1元／㎡，人工工日综合价35元／工日）。
梁柱节点不同等级混凝土施工工法
用低强度等级替代高强度等级砼一个梁柱节点的工程量为
1/2×(0.6/tg18°-0.6)×0.6×0.3×4=0.449m3
地下室至十层商品砼节省的费用
＝412×6.449×（462－333）＝23863.45元
十一层至十九层商品砼节省的费用
＝346×0.449×（381－333）＝7457元，
增加密目钢丝网费用
758×（0.3×0.6×2.1×4＋0.15×35）＝5125.60元，
总节省费用＝商品砼节省费用－增加密目钢丝网费用
＝31320.45－5125.60＝26194.85元，
平均每个梁柱节点节省资金＝26194.85／758＝34.56元