钢筋混凝土高层建筑竖向构件与水平构件节点处设计和施工控制要点

钢筋混凝土高层建筑竖向构件与水平构件节点区设计和施工控制要点孙维东 李文娟（中国建筑第七工程局有限公司 河南华北水利学院 ）摘 要 近几年，随着人们对抗震意识的提高，钢筋混凝土建筑以它优越的特点成为这个时代的标 志，随着钢筋混凝土建筑产品高度的不断加大，不同强度等级混凝土的竖向构件与水平构 件节点区如何处理才能即满足承载力要求，又使施工便捷，是设计和施工人员一直苦恼的 一个问题；因此钢筋混凝土高层建筑竖向构件与水平构件节点区的处理即要满足设计上合 理，而且施工上又便于操作的方案是我们广大设计和施工者要共同研讨的课题。关键词 高层建筑 钢筋混凝土 竖向构件与水平构件 节点区 轴压比1、前言近几年，随着人们对抗震意识的提高，钢筋混凝土建筑以它优越的特点成为这个时代的 标志，随着钢筋混凝土建筑产品高度的不断加大，不同强度等级混凝土的竖向构件与水平构 件节点区如何处理才能即满足承载力要求，又使施工便捷，是设计和施工人员一直苦恼的一 个问题；同时规范和规程上对竖向构件与水平构件节点区设计及施工并未作出明确性的规 定，而在实际的设计与施工中，这个问题是必然会出现的，而且是必须要考虑的，因此钢筋 混凝土高层建筑竖向构件与水平构件节点区的处理即要满足设计上合理，而且施工上又便于 操作的方案是我们广大设计和施工者要共同研讨的课题。2、竖向构件与水平构件节点区设计和施工中出现的矛盾问题2.1、由于建筑的高度不断增高，钢筋混凝土竖向构件的总高度也逐渐加大，其轴压比 应力也随之增大，而设计上为了满足竖向构件轴压比或截面尺寸最小值的要求，必然会增大 截面尺寸；同时为了满足经济性、空间布局的合理性又要控制截面尺寸，竖向构件必然会采 用较高强度等级的混凝土。水平构件如果采用和竖向构件相同的高强度混凝土等级时，水平 构件（尤其是楼板）不但对其自身抗弯承载力的贡献不明显，而且对水平构件在非荷载（混 凝土收缩、温度变化等）作用下更容易产生裂缝。水平构件混凝土合理的强度等级一般为 C25C35，竖向构件混凝土合理的强度等级一般为C30C45。因此，钢筋混凝土高层建筑 结构竖向构件混凝土强度等级在设计上考虑时，其必然会有高于水平构件混凝土强度等级节 点区部位的存在，而且随着建筑的高度不断增高，钢筋混凝土建筑竖向构件与水平构件的下 部强度差会更为明显。2.2、目前建筑市场的混凝土浇筑几乎都是采用商品混凝土泵送方法，而竖向构件和水 平构件的浇筑方法有两种：第一种是将竖向构件与水平构件分两批浇筑（即竖向构件采用整 体大模板支设，混凝土浇筑到梁底的位置；再支设梁板模板，然后浇筑节点处混凝土，最后 浇筑梁板混凝土如下图（一）；第二种是将竖向构件与水平构件集中浇筑（即墙柱与梁板的 模板同时支设，节点区采用墙柱混凝土强度等级浇筑如下图（二）。如果要求节点区单独浇 筑，则混凝土的供应不一定及时，而且浇筑的时间更不容易掌控，容易产生节点区裂缝；其 次是节点区与梁板之间的分隔给施工带来很大的难度。梁卅止处混凝J处L糾f ）诡明：艸界札腹讷戕筑汨i D处混獄丄处川汨if二）询明:I冷勺魁调瀕、同觀3、竖向构件计算规律对比（以剪力墙结构为例）31、高规中7.2.13，规定一级抗震等级设计的剪力墙水平施工缝的抗滑移的验算公 式：VwjWl/r RE（6fy.As+0.8N）我们不难看出当上式左侧大于右侧时，剪力墙水平施工缝的抗滑移能力不能满足要求，也就 是在这种情况下不能采用第一种方法浇筑节点区混凝土（如图一）。因此当一级抗震等级设 计的剪力墙满足上式要求和其它抗震等级设计的剪力墙节点区采用两种浇筑方法均可。3.2、高规中 7.2.14，抗震设计时，一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表7.2. 1 4 的限值。表 7.2.14剪力墙轴压比限值轴压比一级（9度）一级（7、8度）二级N/fc.A0.40.50.6一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位及其上一层部位对轴压比的控制比较严格，而 对其它部位和其它抗震等级的剪力墙一般只要满足最小截面尺寸即可，设计一般都采用软件 进行结构设计，而计算出的数据需要设计人员进行优化，这样才能即满足了安全可靠，又考 虑了经济合理性。4、竖向构件与水平构件节点区设计和施工控制要点如果竖向构件与水平构件的混凝土强度等级不同，不管是第一种浇筑方法还是第二种浇 筑方法，都要考虑满足节点区混凝土强度等级的要求，同时竖向构件与水平构件需要处理的 节点区都在高层建筑的下部，针对这种规律对设计方面和施工过程控制来谈谈个人的看法：4.1、设计方面控制1、竖向构件混凝土强度等级的级别不宜太多，且竖向构件截面的变化与错层同步。2、水平构件的混凝土强度等级取值在保证符合规范要求，同时要与竖向构件的混凝土 强度等级相搭配，使施工处理简单化，尽量避免或减少节点区单独浇筑混凝土。3、图纸设计是根据国家强制性的规程及规范进行设计的，根据抗震等级的不同，计算 出来的截面尺寸和混凝土强度等级也是不同的，但设计人员往往在规定的最小值基础上加上 一定的安全系数，实际上规定的最小值已考虑了安全系数，设计上可以在满足安全的条件下 适当减小安全系数，尽量减小竖向构件与水平构件混凝土强度等级的差值。4.2、施工过程控制1、当竖向构件比水平构件的混凝土强度大一个等级时（5N/mm2）,节点区可以按照水 平构件的混凝土强度等级浇筑。2、当竖向构件比水平构件的混凝土强度大一个等级以上时，第一种浇筑方法（如图一） 竖向构件水平施工缝应留于梁底。节点处与水平构件的分隔位置详见图一、图二，并采用快 易收口网（即采用双层钢丝网）固定，浇筑时应重点控制高低强度等级混凝土的接触面不形 成冷缝，并采用二次振捣的方法来控制。3、当采用快易收口网浇筑节点混凝土时，水泥浆从网孔和梁底与钢丝网的缝隙流淌到 梁中，当浇筑梁时要把振捣器插到梁底加强振捣。4、当节点单独浇筑混凝土的用量及浇筑时间不能掌控时，也可以把梁的混凝土强度等 级按墙柱的等级浇筑，这样虽然给施工带来了方便避免形成冷缝，但从经济方法考虑又增加 了造价。5、结语钢筋混凝土高层建筑不同强度等级混凝土的竖向构件与水平构件节点区如何处理的方 案需要与设计单位、建设单位(监理单位)具体协商解决，由施工单位在图纸会审时提出具 体的措施，并征得设计单位的同意。而竖向构件与水平构件节点区单独浇筑是必然存在的， 虽然混凝土供应不一定及时，浇筑时间更难以掌控，容易产生冷缝；通过设计上进行优化处 理，减少竖向构件与水平构件节点区不同强度等级混凝土的层数，从施工的角度考虑还是可 以接受的。参考文献1 混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002).北京：中国，建筑工业出版社.20022 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002) 北京：中华人民共和国建设部.2002