1.杭州知辉膜结构有限公司 311100
2.浙江联建工程设计有限公司 310012
摘要：随着建筑业的发展，混凝土框架结构被广泛应用到建筑中，框架结构相比传统的砖混结构具有良好的抗震性能，在施工时对技术要求较高，本文阐述了其施工技术要点，保证施工质量。
关键词：框架结构；抗震设计；承载力
1．工程概况
某五星级酒店项目由2栋26层主体建筑组成，其中1~5层为商业裙房，6~26层为酒店客房，地下2层人防地下室，平战结合，平时作为车库及设备用房，战时作为人员遮蔽所，抗力等级为核六级，防化等级为丙级。建筑采用混凝土框架结构，总建筑面积110000 m2，设计使用年限为50年。
2．结构抗震设计
抗震结构要采用延性好的材料，合理配置成延性性能好的延性构件，当结构遭受罕见烈度的地震作用时，结构依靠屈服后有足够的延性而使结构能够保存下来，不致发生倒塌。同时也能在弹性后的大变形过程中吸收和耗散地震能量。框架结构设计时，应遵循以下原则：
（1）强柱弱梁：保证塑性铰出现在粱端而不是柱端，形成梁铰机制，利用适筋梁良好的变形能吸收和耗散尽可能多的地震能量。目的就是保证梁必须先于柱破坏，梁的破坏不会导致建筑物的倒塌，而柱的破坏很容易导致倒塌。汶川地震中框架结构建筑，倒塌以后很多建筑物的梁还是好好的，就是没有遵循“强柱弱梁”的原则，其中可能就有施工的原因。
（2）强剪弱弯：保证构件（包括梁柱）受弯破坏，而不是受剪破坏，使构件处于良好的塑性变形性能下，尽可能多地吸收和耗散地震能量。
（3）强节点弱构件：保证结构的整体性，使构件的破坏早于节点破坏，从而保证了梁柱的纵向钢筋的有效锚固。
（4）强压弱拉：保证梁、柱各构件的受拉钢筋屈服早于混凝土的压溃，并保证形成塑性铰。
3．钢材要求
进场钢筋要检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。对钢筋的要求是其延性要好，钢筋的级别越高其延性越差，因此不能用级别高的钢筋替代原设计中级别低的钢筋。对抗震设防要求的框架结构，其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求；当设计无具体要求时，对一、二级抗震等级，检验所得的强度实测值应符合下列规定：
（1）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25。其目的是使构件出现塑性铰后，以免钢筋过早拉断而提前结束该塑性铰的转动能力，降低构件的延性和变形能力。
（2）钢筋的屈服强度实测值与强度标准值不应大于1.3。其目的是避免改变原设计的破坏形态，使构件的延性受影响。
4．结构施工工艺
4.1 受力钢筋连接区段
（1）纵向受力钢筋机械连接（或焊接连接）接头区段的长度为35d，且不小于500 mm；纵向受力钢筋搭接接头连接区段的长度为1.3LlE（LlE为抗震搭接长度）。凡接头中点位于该连接（焊接）区段内的接头均属于同一连接（焊接）区段，在同一连接（焊接）区段内接头百分率按设计要求和施工验收规范确定。抗震结构宜优先采用焊接接头或机械连接接头。
绑扎搭接接头中钢筋的横向净距不应小于钢筋直径，且不应小于25mm。这是为了保证搭接钢筋传力的需要，但在实际施工中几乎都是将两根搭接钢筋绑在一起的，搭接钢筋间没有规定的间距，因此施工中应注意。
（2）在梁、柱类构件的纵向受力钢筋搭接长度范围内，应按设计要求配置箍筋，当设计无具体要求时，应符合下列规定：
①箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。
②受拉搭接区段的箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100 mm。
③受压搭接区段的箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200 mm。
④当柱中纵向受力钢筋直径大于25 mm时，应在搭接接头两个端面外100 mm范围内各设置两个箍筋，其间距宜为50mm。在实际施工中，很多工程未按以上要求设置箍筋，应引起重视，因为搭接区段内的箍筋对约束混凝土，保证搭接钢筋传力至关重要。
4.2 柱内纵向钢筋接头位置及箍筋加密区
（1）为了提高柱端（柱的上、下两端）塑性铰区的变形能力，提高混凝土的极限压应变，防止混凝土过旱压碎和受压纵筋被压屈，必须在柱端设置加密箍筋。其作用是约束混凝土，防止柱纵向钢筋被压屈，增加其塑性铰出现后的变形能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆柱端箍筋加密区高度：取Hn /6（Hn为柱净高）、柱的长边尺寸（园柱为直径）、500 mm三者中的大值；底层柱下端箍筋加密区高度为Hn/3（底层柱净高Hn为基础顶面嵌固部位至梁底的高度）。抗震结构中的箍筋末端应弯135°弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10d，或采用焊接箍筋。对末端弯钩的要求是保证箍筋的锚固。
（2）纵向柱钢筋焊接（或机械连接）接头的中点和绑扎连接接头区段（注意是绑扎连接接头区段，不是绑扎连接接头中点）应设在柱端加密箍筋（包括梁柱节点）范围之外，避开受力最大处，目的是保证柱端箍筋加密区范围有良好的延性。汶川地震中破坏的柱子有一些就是柱端加密箍筋的施工质量问题和柱主筋连接质量问题导致的。
4.3 梁内纵向钢筋接头位置及箍筋加密区
（1）梁内纵向钢筋接头应设在受力较小的位置：梁面纵筋设在跨中Ln /3（Ln为相临两梁中净跨度的大值）区段内，梁底纵筋设在跨中Ln/3区段以外。
（2）箍筋可以约束混凝土变形、提高梁的抗剪承载力和增大延性，改善梁的抗震性能。当结构遇强震时，梁端出现塑性铰，加密箍筋可增加梁铰的变形性能、吸收和耗散更多的能量，还可以防止纵向钢筋被压屈。梁端箍筋加密区的的范围是：一级抗震为2倍梁高，且不小于500 mm的范围；二级以下抗震为1.5倍梁高，且不小于500 mm的范围。
4.4 梁柱节点
抗震结构要求节点具有足够的抗剪承载力。由于延性框架的塑性铰出现于梁端和柱端，所以要求节点不得早于构件破坏，梁柱节点区的地震破坏，大都是由于节点区的箍筋过少，节点区出现交叉斜裂缝，甚至混凝土被压碎，箍筋被拉断，梁主筋被拉出，纵向柱筋被压屈而破坏。汶川地震中就有很多这样的例子。
对此可采用焊接节点箍筋笼随梁钢筋一起下沉到梁模板内的办法解决。焊接箍筋可防止角部弯钩部分影响梁钢筋下放。
4.5 顶层梁柱连接处理
框架结构顶层的变形和承受的地震力最大，在节点处，梁柱钢筋的处理很重要，施工方法撑握不好就很难达到设计和规范的要求。
（1）中间梁柱节点处理
柱纵向钢筋伸入柱顶的长度大于LaE（从梁底算起）时，柱顶钢筋可不设弯钩；当直线段锚固长度不足时，该纵向钢筋伸到柱顶后可向内弯折（当现浇板厚度≥80 mm，混凝土强度≥C20时，也可向外弯折），弯折前的直线段不小于0.5 LaE，弯折后的水平投影长度取12d。
（2）边柱与梁节点处理
梁柱钢筋的搭接有两种方法：第一种是柱的外侧纵向钢筋沿节点外边与梁上边的纵向钢筋搭接（搭接长度不小于1.5 LaE）；第二种是梁上部纵向钢筋沿柱外侧弯折后与柱外侧纵向钢筋搭接连接（搭接长度不应小于1.7 LaE）。第一种方法在施工时，由于柱纵向钢筋在顶端弯折处的标高不好控制；现场弯折施工又不方便，且弯折角度难以控制，建议不要采用。按第二种方法施工时比较方便，其施工程序为：柱钢筋绑扎——屋面梁板模板安装——梁钢筋安装——梁钢筋笼沉入梁模板——安装板钢筋（同时绑扎梁面弯折伸入柱内的搭接纵筋）——柱模板安装——柱、梁、板浇灌混凝土。这种方法施工方便，容易撑握，能很好控制施工质量。
4.6 柱纵向钢筋变化的处理
一般框架结构的柱纵向钢筋含量在底层较大，中间层少一些，到顶层又增加。因此柱钢筋直径、数量在楼层间可能是变化的。其连接的位置和方法都不一样：
（1）当钢筋直径下柱大，上柱小时，接头位置在板面以上的连接区段上，施工方便，接头质量好。
（2）当钢筋直径下柱小、上柱大时，接头位置在板面以下的连接区段上，施工不方便，接头质量差。
（3）当钢筋数量下柱多、上柱少时，多余的钢筋在进入梁柱节点LlE后切断，施工方便。
（4）当钢筋数量下柱少、上柱多时，上柱增加的钢筋插入板面下节点内，插入长度LlE（从板面算起），施工方便。
为便于施工和保证施工质量，要尽量避免上柱钢筋直径大、下柱钢筋直径小的情况发生。如果是设计图纸要求的，可与设计单位联系，变更钢筋直径，最好的情况是：钢筋直径沿柱高不变，仅变根数；若要变更钢筋直径，最好是下柱直径大变为上柱小直径（变化一个级别内，便于电渣压力焊）；当顶层柱钢筋含量大时，不要增大钢筋直径，采用增加钢筋根数下插，以方便施工。
5． 总结
结构遇强震时，受力达到最大承载力的80%～90%时开始在梁端出现塑性铰，形成梁铰机制，由于梁铰比柱铰的数量多很多，可以吸收和耗散大量的地震能量。当受力继续增大，柱端出现塑性铰的柱铰机制时，结构很容易形成破坏机构，特别是同一楼层柱的上下两端都形成柱铰时，该层将形成不稳定结构而发生集中变形导致结构倒塌，因此柱的破坏将会引起严重的后果。在施工中要特别注意：梁的承载能力不能加强，柱的承载能力不能减小。
参考文献：
[1]GB50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社出版.
论文作者:于杭勇1,沈文强2
论文发表刊物:《基层建设》2015年12期
论文发表时间:2016/11/14
标签：钢筋论文; 纵向论文; 梁柱论文; 区段论文; 延性论文; 直径论文; 节点论文; 《基层建设》2015年12期论文;