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高層框架結構施工存在的現實問題及控制措施
摘要：高層建筑隨著社會生產和技術的進一步，一大批先進的儀器和施工工藝越來越廣泛地應用到施工中，這對設計、施工、監理也提出了越來越高的要求。強度、三線、裂縫、安全都是些門類科學，值得進一步研究、探討。針對高層框架結構設計和施工中存在的混凝土強度等級不同、混凝土保護層厚度、梁柱節點箍筋施工等問題進行了分析，并提出了相應的處理措施，以有效解決高層建筑工程中存在的問題，提高和保證主體結構的施工質量。關鍵詞：高層建筑 框架結構 梁柱節點 保護層
0 引言
隨著的高速發展，我國高層建筑發展迅速，設計思想在不斷更新，建筑平面布置與豎向體形也越來越復雜，這就給高層結構設計和施工提出更高的要求。采用框架結構形式，可形成內部大空問，能進行靈活的建筑平面布置，因此，框架結構體系在結構設計中應用甚廣，特別是在高度不超過60m的高層建筑中，其優勢更為明顯、突出。與此同時，對于高層建筑鋼筋混凝土框架結構設計和施工中的現實問題卻往往被忽視，給工程質量留下隱患。現結合自己多年的經驗，對工程施工的實際情況和現行有關規范進行討論。
1 現實問題
1.1 混凝土強度等級不同的問題 為了滿足柱軸壓比的要求，同時又要滿足控制柱截面的要求，柱子采用較高強度等級的混凝土則成為一種必然。而對于以受彎為主的樓層梁板，過高的混凝土強度等級卻不必要且不適宜。首先，高強度等級混凝土對其抗彎承載力貢獻不明顯；其次，高強度等級混凝土對構件承受非荷載應力(混凝土收縮應力、溫度應力等)不利，正因為如此，才有“現澆框架的混凝土強度等級不宜高于C40”的規定。事實上，在實際工程設計中合適的樓蓋混凝土強度等級通常采用C20～C35。由此可見，高層建筑混凝土框架結構的柱混凝土設計強度高于梁板的設計強度必然存在，而且隨著建筑物高度的增大，兩者的設計強度差距會越大，此外，需特別說明的是，這種情況主要存在于高層建筑的下部。
目前，混凝土的澆筑施工幾乎都是用商品混凝土泵送工藝，而且習慣上，各施工單位通常將豎向構件與水平構件分批集中澆筑(即節點區采用樓蓋混凝土強度等級澆筑)。如果要求對其中的梁柱節點進行單獨澆筑，那么將導致兩方面的問題，首先是供應量及澆筑時間不易控制而導致質量事故，其次是節點區與梁板之間的分隔存在難度，故施工單位不希望大面積采用此方法。
1.2 混凝土保護層厚度問題 GB 50204—1992混凝土結構工程施工及驗收規范第3.5.8條規定：受力鋼筋保護層厚度梁柱允許偏差為±5rflrfl。但是框架結構施工中，當梁邊與柱邊平齊時，柱的縱筋必須包梁的縱筋，即梁的縱筋要在柱縱筋的內側，此時，平齊的梁側往往容易開裂；另外高層框架結構的頂層角節點處，由于鋼筋實際加工的原因，一般會出現角節點外側鋼筋保護層過厚的情況，此處亦往往出現裂縫。
1.3 梁柱節點箍筋施工問題 梁柱節點施工的復雜性主要表現為：節點構造復雜，鋼筋分布密集，施工難度大，特別是中間柱子鋼筋縱橫交錯，箍筋綁扎不便，采用整體沉梁時節點區下部箍筋無法綁扎，致使梁柱節點部位不放或少放柱子箍筋，留下嚴重后患。
2 高層建筑施工質量控制措施
2.1 高層建筑的強度控制
2.1.1 配比的選定 工程開工前，一般均要按設計要求配制不同強度等級的混凝土，并都要到法定試驗機構做級配試驗，待級配報告出來后，根據級配做配合比試驗（實驗室配比），在實際施工時照此執行。但問題就在于級配與現場施工過程中是否相符。有資料統計顯示，若因砂的含水率增多，砂率下降2%~3%，混凝土強度將下降15%～20%，而水泥數量的影響為5%～20%，石子及砂的級配影響為5%～20%；水灰比影響為多增l%，強度降低5%~10%。既然影響如此之大，那就應該采取相應措施進行控制。 根據地區市場原材料情況進行不同配比的試驗，以確保在施工過程中配比的及時調整，如5～40mm石子，M<2.3細砂做一組，5~40mm石子，M≥2.3中粗砂做一組等等。
對實驗室配比結合原材料的含水量、含泥量進行施工配合比調整，以確保實驗室配比的實際通用性。在實際施工中要加強原材料把關工作，沙石級配不良時，采取相應措施調整，如適量摻入0.5ml～10ml沙石等。
2.1.2 嚴格養護制度 高層建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不僅能縮短施工周期，而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明，在配比、原材料、振搗控制嚴格的情況下，仍出現混凝土強度不足。分析其原因，多為搶工期、養護時間嚴重不足。據有關專家測試結果，其強度比全濕養護28天：全濕養護3天：空氣中養護28d分別為2：1.5：1.由此可見養護的重要性。
2.2 建筑裂縫的控制 從我國的《混凝上結構設計規范》GB50010-2002表3.3.4看出，裂縫寬度在不同的環境下，不同的混凝土結構其裂縫寬度也有不同的控制標準，允許裂縫最大為0.2mm～0.4mm，但作為裂縫控制來說，應以預控為主，等裂開了、縫增大了再補救那是萬不得已。裂縫分為運動、不穩定、穩定、閉合、愈合等幾大類型。雖說骨料內部凝固時產生的微觀裂縫不可避免，但從質量角度考慮應盡可能減少。由于高層建筑混凝土強度普遍較高、混凝土量較大、且帶有地下室，所以裂縫產生的可能性更大。下面從“放”“抗”談談施工措施。
“放”的措施：砌筑填充墻至接近梁底，留一定高度，砌筑完后間隔至少一周，宜15d后補砌擠緊；合理分縫分塊施工；在柱、梁、墻板等變截面處宜分層澆搗等。
“抗”的措施：①盡量避免使用早強高的水泥，積極采用摻合料和混凝土外加劑，降低水泥用量（宜<450kg/m3）。實踐經驗表明，每m3混凝土的水泥用量增加10kg，其水化熱將使混凝土的溫度升高1℃。高層混凝土用量大，有時還有大體積混凝土，從、實用角度宜摻入外加劑。當然摻入外加劑后，要預計對早期強度的影響程度。據此可提請設計科研部門予以探討和評定。②選擇合理的最大粒徑砂石，這樣可減少水和水泥用量，減少泌水、收縮和水化熱。有資料顯示：用5～40mm碎石，比用5~25mm的碎石，可減少用水量6～8K/m3降低水泥用量15kg/m3；用M＝2.8的中粗砂比用M＝2.3的中粗砂，可減少用水量20~25kg/m3。③在施工工藝上，應避免過振和漏振，提倡二次振搗、二次抹面，盡量排除混凝土內部的水分和氣泡。④現澆板中的線盒置于上、下層筋中間，交叉布線處采用線盒。
“放”、“抗”相結合的措施。在混凝土裂縫的預防中，對新澆混凝土的早期養護尤為重要。為使早期盡可能減少收縮，需主要控制好構件的濕潤養護，避免表面水分蒸發過快，產生較大收縮的同時，受到內部約束而易開裂。對于大體積混凝土而言，應采取必要的措施（埋設散熱孔、通水排熱），避免水化熱高峰的集中出現；同時在養護過程中對表面、中間、底部溫度進行跟蹤監測（尤其在前3天）。對混凝土澆筑后的內部最高溫度與氣溫宜控制在25℃以內，否則因溫差過大產生混凝土裂縫。
對于高層建筑鋼筋混凝土框架結構的施工，有關規范雖已有詳細規定，但仍有若干問題沒有明確具體做法，通過以上幾種節點處理方法，解決梁柱節點處的施工問題，有利于提高和保證主體結構的施工質量。
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