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摘要:本文分析了高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的問題，及節(jié)點的處理情況。
1高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的現(xiàn)實問題
為了滿足柱軸壓比的要求,同時又要控制截面不過大,柱子采用較高強度等級的混凝土。而對于以受彎為主的樓層梁板,過高的混凝土強度等級卻是不需要而且不適宜的。前者指對其抗彎承載力的貢獻不明顯,后者指對構(gòu)件承受非荷載力不利。正因如此,《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第6.1.9條才有“現(xiàn)澆框架梁的混凝土強度等級不宜高于C40”的規(guī)定,但實際工程設(shè)計中樓蓋合適的混凝土強度等級應(yīng)為C25-C35.由此可見,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的柱混凝土設(shè)計強度高于梁板的設(shè)計強度必然存在,而且隨著建筑物高度的增大,兩者的設(shè)計強度差距會增大,當(dāng)然該區(qū)段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采用商品混凝土泵送工藝,而且習(xí)慣于將豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件分兩批集中澆筑（即節(jié)點區(qū)采用樓蓋混凝土強度等級澆筑）。如果要求其中的梁柱節(jié)點單獨澆筑,則首先是其供應(yīng)量及澆筑時間不易控制而會導(dǎo)致質(zhì)量事故,其次是節(jié)點區(qū)與梁板之間的分隔確實存在難度,故施工單位不希望采用此方法。
2受剪、受壓驗算規(guī)律考慮到現(xiàn)場施工的操作程序
同時又要滿足規(guī)范中對節(jié)點核心區(qū)承載力的要求,我們列舉數(shù)例對典型節(jié)點區(qū)的受剪,軸心受壓,偏心受壓進行計算（其過程略）。通過驗算可得出結(jié)論如下：按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄C進行受剪抗震驗算,即使主梁混凝土強度等級相差20MPA,而節(jié)點區(qū)用樓蓋混凝土強度等級澆筑,其節(jié)點核心區(qū)截面的受剪承載力仍可以滿足要求。在偏心受壓驗算中,當(dāng)梁板混凝土強度等級比柱低5MPA時,其受壓強度可以滿足要求,當(dāng)兩者的混凝土強度等級相差10MAP及以上時,其受壓強度不滿足要求。當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級低10MPA及以上而仍用梁混凝土澆筑節(jié)點區(qū),則對節(jié)點區(qū)必須采取措施。從偏心受壓公式中的三項抗壓強度占的比例最小,且一般設(shè)計不可能改變節(jié)點區(qū)的配箍規(guī)格;第二項即節(jié)點區(qū)豎向鋼筋提供的抗壓強度所占比例較大,即若有用HRB400鋼來增加節(jié)點區(qū)的豎向配筋率可顯著提高其抗壓強度。新晨
3施工措施考慮到梁柱節(jié)點
區(qū)需要處理的都在高層建筑的下部,該區(qū)段的主筋配筋率一般接近或略大于1%,因此根據(jù)以上規(guī)律可將節(jié)點區(qū)的施工措施歸納如下：當(dāng)梁板與柱的混凝土強度等級僅相差5MPA時,節(jié)點區(qū)完全可以與樓蓋一起澆筑;當(dāng)梁板比柱的混凝土強度等級分別低于10MPA及以上時,再靠增設(shè)節(jié)點區(qū)豎向短筋來提高其抗壓強度已不可行,其原因一是無法布筋,二是短筋數(shù)量太大,此時節(jié)點區(qū)需采用與柱同等級混凝土單獨澆筑。雖然有一定的施工難度且需有較嚴密的施工組織措施,但所占的分量不很大,仍可以接受。偏心受壓計算公式中沒有體現(xiàn)節(jié)點區(qū)各方向水平梁對其提高強度的影響,事實上該影響是存在且有效的,尤其中柱節(jié)點通常有兩向梁對其約束產(chǎn)生的效果較為顯著。
4混凝土強度等級的合理取值
梁柱節(jié)點區(qū)的強度驗算值合理與否須符合以下原則:整個工程的豎向構(gòu)件混凝土強度等級種類不宜太多,一般為八層左右變一個等級,且與豎向構(gòu)件截面的變化錯層同步。水平構(gòu)件的混凝土強度等級取值要符合規(guī)范要求,同時要與豎向構(gòu)件相搭配,使施工處理簡單化,盡量避免或減少節(jié)點區(qū)單獨澆筑混凝土,根據(jù)上述原則,有關(guān)混凝土強度等的確定,對于諸如層數(shù)分別為30層,40層和55層的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)來說,其豎向構(gòu)件及水平構(gòu)件二者間混凝土強度等級的搭配,取值可能較為合理(括號內(nèi)為梁板混凝土等級）:
分析以上高層建筑混凝土強度等級的配搭,對于30層高層建筑,節(jié)點區(qū)需要加短筋的僅為四分之一樓層,對于40層高層建筑,則為五分之三樓層,對于55層高層建筑,節(jié)點區(qū)需單獨澆筑混凝土的為七分之二,節(jié)點加短筋的為七分之三,至于節(jié)點區(qū)加短筋的做法,在柱頂梁底標寫作論文高處預(yù)插短筋,其插入深度及突出梁面各300mm,位置首選復(fù)合箍筋的交叉點處,當(dāng)交叉點少于短筋根數(shù)時則另加選取靠近柱主筋的內(nèi)側(cè)位置,布筋原則是均勻?qū)ΨQ。