框架结构中构造柱的施工问题及措施
摘 要:由于框架结构具有整体性好、围护墙体轻、抗震性能好、施工速度快、平面布局灵活及造价合理等优点,因此被广泛采。而在框架结构中设置构造柱的形式较为普遍,本文就当前工程现状对构造柱施工中常出现的问题进行分析、总结,并提出了相应施工要求及解决方法。
关键词:框架结构;构造柱;施工
引言
框架结构是空间刚性连接的杆系结构,能独立承受各方面的荷载和作用,其主要受力构件是柱和梁,通过梁和柱将上部结构荷载有效地传递给地基。近年来,出于对建筑物的安全性考虑,从加强建筑抗震措施及某些建筑功能的需要,在框架结构中均设置有构造柱的组合形式。由于框架柱与构造柱的性质及结构受力完全不同,在施工过程中,一般不允许将构造柱与框架柱、梁同时现浇。但在实际施工中,却经常发生一起同时浇筑的情况,这不仅使结构受力与设计意图不符,而且也影响了工程质量,留下事故隐患。
1、工程结构受力现状分析
现阶段受各种因素的影响,各类型建筑在其框架结构部分施工中普遍存在构造柱施工问题。施工中受不同条件制约,施工、技术人员为求操作方便,往往将构造柱与框架柱、梁一起整浇,这样就会出现下列一些问题,下面就此施工现象进行分析、探讨。
在采用荷载、构件截面形式及尺寸完全相同的情况下,通过采用PKPM软件对原设计结构和施工时将构造柱与框架柱、梁一起整体浇筑后的变更结构进行结构受力分析、比较,得出如下结论:
⑴基础受力发生变化,导致原构造柱基础强度和变形不能满足设计及规范要求。
框架柱是框架结构中的主要受力构件,其下面均有坚实的基础,大部分为独立柱基或桩基承台,通过设计计算均能承受框架柱传来的上部结构荷载。构造柱一般均生根于基础梁或楼面梁上,当构造柱与框架柱、梁同时现浇后,上部结构荷载将部分通过构造柱直接传给楼面梁或基础梁,导致原基础受力发生改变,造成支撑构造柱的楼面梁或基础梁上荷载增加,其截面大小及配筋将严重不足,很可能促使结构过早破坏。
⑵构造柱截面及配筋严重不足,致使构造柱承载力不能满足要求。
框架结构中构造柱是为了改善建筑物延性和整体性,起到约束砌体结构与框架柱保持在同一水平面内,协同受力,从而达到提高建筑物的抗震能力。构造柱一般作为一种局部加强措施,不要求其参与结构受力,故而构造柱一般都未通过计算,而是按构造要求设置的,其截面及配筋自然很小。当构造柱与框架柱、梁同时现浇后,将导致其与框架柱同时受力。很显然,构造柱是无法满足结构受力要求的,一旦受力,构造柱的截面及配筋均会严重不足,因受力而造成构造柱整体破坏,达不到设置构造柱的真正目的。
⑶尽管构造柱所在跨框架梁跨中弯矩有所减小,但构造柱处梁上部出现负弯矩,与原构造受力不同。
原设计的截面及配筋自然能满足受力要求,构造柱所在跨框架梁跨中弯矩减小,并不说明整个结构更安全,恰恰相反,构造柱与框架柱、梁同时现浇后,造成构造柱处梁上部出现负弯矩,这是设计人员事先未考虑到的,与设计意图不符,这部分结构很有可能出现裂缝,甚至破坏。
⑷相邻跨梁的跨中弯矩有所增加
原设计的截面和配筋虽然能满足要求,弯矩增加后,如其截面及配筋不变,该部分结构自然不能满足其受力要求,即使勉强不产生结构破坏,建筑物的安全性也被降低。通过以上的结构受力分析,构造柱与框架柱、梁同时现浇的施工方法,将会给建筑物带来结构安全隐患。
2、构造柱施工方法存在问题
目前,构造柱的施工方法及存在的主要问题如下:
2.1施工顺序错误。将构造柱与框架梁一起施工,构造柱钢筋与梁同时绑扎,柱上下端钢筋锚入梁内,然后同时浇筑混凝土。这样虽然做到了联结可靠,却将构造柱变成与其相连梁的支点,不符合结构设计采用的计算模型。当上下梁发生相对变形时将对梁造成不利影响,容易造成梁开裂。
2.2露筋和麻面。支模前,钢筋骨架上没有绑扎混凝土保护层垫块,使钢筋保护层厚度不足,另外有的钢筋位置不准,造成露筋现象。混凝土浇筑前,未充分湿润模板和马牙槎砖墙,导致混凝土的部分水分被砖墙和模板吸走,混凝土表面出现麻面和酥松现象。
2.3预留钢筋(插筋)位置不准确。目前大多施工单位在浇筑混凝土框架梁之前,在梁底模板预先插入四根短钢筋,拆模后再把构造柱钢筋与四根预留钢筋搭接起来,导致容易出现以下问题:预留钢筋位置严重偏离应有位置,使预留钢筋搭接长度不足,且上层和下层框架梁很难保证预留钢筋位置能一一对应,造成构造柱钢筋难以保持竖直。由此可以看出,预留钢筋搭接长度不足、定位不准,将导致构造柱顶端与上层梁不能可靠连接,构造柱不能对填充墙起到应有的约束作用,在发生地震作用时,往往构造柱会随同填充墙发生脆性破坏,造成伤害。
2.4构造柱的马牙槎没有按照要求进行施工,导致构造柱与填充墙不能形成一个有效的整体。在地震作用下,构造柱迅速与墙体脱离,不能起到约束填充墙的作用。
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