高层建筑框架梁柱节点的强度验算和施工处理

高层建筑框架梁柱节点的强度验算和施工处理

吴迎春

黑龙江省三建建筑工程有限责任公司

摘要：为了保证高层建筑框架当中梁柱节点有良好的建造质量，应认识到梁柱节点结构强度验算以及施工处理工作的重要性，并能结合高层建筑建造需要，做好高层建筑当中框架结构梁柱节点的实际强度验算以及施工处理。本文就高层建筑当中框架结构梁柱节点的强度验算以及施工处理进行了分析。

关键词：高层建筑；梁柱节点；强度验算；施工处理

由于高层建筑具有土地资源实际利用率高、建筑功能全面的优势，因此在各城市均出现了大量的高层建筑。并且在建筑领域建造技术不断发展中，高层建筑设计结构更为多样化、建造量也在不断增加。而这也需要建造单位能做好高层建筑框架当中梁柱节点的具体强度计算，让高层建筑的建造质量得到保证。

1高层建筑当中混凝土结构规划设计以及建造施工当中的问题

和一般的建筑物相对比，高层建筑的整体高度偏高、施工量较大，因此建筑物对于地面以及其底层结构压力也较大，在实际开展高层建筑规划设计以及建造的时候需要考虑到结构承载能力等方面能力，同时还能将柱体结构的截面控制在一定范围内。出于对建筑物整体结构稳定性、各结构承载能力的考量，需要相应的建筑结构能使用高等级的混凝土完成建设施工。但高层建筑当中建筑结构较为复杂，各个结构对于建造材料强度等级的要求也存在差异，比如具有受弯功能的建筑物楼板结构，如果在该建筑结构建造中使用了等级过高的混凝土材料，那么将会影响到楼板结构的建造质量。前者主要的缺陷为抗弯曲承载能力方面的不足，而后者则主要是体现在构件受到非应力影响的时候出现不足。而为了保证高层建筑能具有良好的建造质量，需要将相应建筑结构的混凝土材料的强度控制在一定范围内。从高层建筑设计以及建筑结构混凝土材料特点来看，高层建筑当中柱体混凝土材料强度强于高层梁板结构质量是一种必然趋势。并且在建筑物整体高度有所提升之后，高层建筑当中柱体结构材料设计强度和楼板结构设计强度之前的差距也会增大，当然这种强度差距逐渐扩大的情况主要他出现在高层建筑下部建筑结构当中。

其次，在现代高层建筑建造中，为了保证高层建筑有良好的施工效率，常会在高层建筑建造中使用商用类型混凝土，会辅助以泵送机械设备进行材料传输，并且在实际的施工中还有分别进行竖向类型建筑构件以及水平类型建筑构件的浇筑。这种建筑结构建造、浇筑方式虽然会达到较高的效率，但在实际应用中也存在一些不足。一方面，如果单独进行高层建筑当中梁柱结构节点的浇筑，那么浇筑操作中的供应量以及具体的浇筑时间会存在不易控制的问题，影响整个高层建筑的建造质量。其次，高层建筑当中的节点区以及梁板区之间的分隔操作存在一定难度，如果操作不慎就会导致后续的高层建筑物建筑结构质量受到影响。因此在实际的高层建筑各个建筑结构建造中，需要建造施工人员能慎重的选择材料以及制造方式，让高层建筑当中梁柱结构的建造质量得到保证。

2受剪、受压验算规律分析

考虑到现场施工的操作程序，同时又要满足规范中对节点核心区承载力的要求，我们列举数例对典型节点区的受剪、轴心受压、偏心受压进行计算（其过程附后）。通过验算可得出以下规律：按《高规》附录（进行受剪抗震验算，即使柱梁混凝土强度等级相差20MPa，而节点区用楼盖混凝土强度等级浇注，其节点核心区截面的受剪承载力仍可以满足要求。在偏心受压验算中，当梁板混凝土强度等级比柱低5MPa时，其受压强度可以满足要求；当两者的混凝土强度等级相差10MPa及以上时，其受压强度不满足要求。当梁板比柱的混凝土强度等级低10MPa及以上而仍用梁混凝土浇注节点区，则对节点区必须采取措施。

3施工措施分析

考虑到梁柱节点区需要处理的都在高层建筑的下部，该区段的柱主筋配筋率一般接近或略大于1%，因此根据以上规律可将节点区的施工措施归纳如下：当梁板与柱的混凝土强度等级仅相差5MPa时，节点区完全可以与楼盖一起浇注；当梁板比柱的混凝土强度等级分别低于10MPa和15MPa时，节点区需增设竖向短筋，其数量分别为柱主筋配筋量的50%和100%。当梁板比柱的混凝土强度等级低20MPa及以上时，再靠增设节点区竖向短筋来提高其抗压强度已不可行。此时节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇注，虽然有一定的施工难度且需有较严密的施工组织措施，但所占的分量不很大，仍可以接受。

偏心受压计算公式中没有体现节点区各方向水平梁对其提高强度的影响，事实上该影响是存在且有效的，尤其中柱节点通常有两向梁对其约束产生的效果较为显著。正如抗剪验算中考虑“正交梁的约束影响系数”一样，同等条件下中柱的抗剪承载力是边、角柱的1.3倍左右。上述施工措施虽未将中柱、边柱、角柱加以区分，但事实上应有所不同。上述施工措施可以针对边柱和角柱节点区而言，如系中柱节点区，则可将各条措施中梁柱混凝土强度等级的差异各提高5MPa。

4混凝土强度等级的合理取值

梁柱节点区的强度验算和施工处理同时也涉及到高层建筑混凝土结构中竖向构件和水平构件混凝土强度等级的合理取值问题，其合理与否必须符合以下原则：整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不宜太多，一般为8层左右变1个等级，且与竖向构件截面的变化同步。

5经济分析

节点区加插短筋所增加的用钢量对于一个节点来说是微不足道的，如果摊销到整个工程则更是微乎其微。以8x8米柱网、柱截面bh=800x800，主筋配筋率为1%为例，则中柱、边柱、角柱单位面积所需的用钢量以及摊销到整个工程的用钢量的时候，摊销用钢量中的时候，以中柱占2/6，边柱占3/6，角柱占1/6计。

点区加插筋所增加的用钢量占整个工程用钢量的比例小至几乎可忽略不计，因此以消耗工地上一些准备弃用的边材废料而换取节点区浇注混凝土的方便，无论从哪个角度衡量都是值得的。当然，节点区加插短筋所花费的费用要比节点区采用柱混凝土强度等级单独浇注高一些，但正如前面所述，节点区混凝土单独浇注既存在许多困难，掌握不好还会导致混凝土质量事故，因此采取在节点区加插短筋的做法来保证节点区的承载力无疑是一种简易且科学的方法，设计方和施工方肯定乐于采用，即使是投资方，如能从大处着眼也应该是能够接受的。

结束语

高层建筑框架梁柱节点区混凝土如何浇注才能满足承载力要求，是长期困扰着设计和施工人员的一个问题，文中根据《高规》的定性规定，经定量验算而总结出一种节点区简易处理方法，望能得到同行的认可和接受，并在实际工程中加以运用。

参考文献：

[1]刘贤明.高层建筑框架结构梁柱节点施工技术探究[J].工程技术：引文版，2016（12）：00024-00025.

[2]方少杰.高层建筑框架结构梁柱节点施工技术及应用研究[J].工程技术：文摘版，2016（11）：00020-00020.

[3]于新.浅谈梁柱节点不同强度等级混凝土的施工[J].经济技术协作信息，2016（29）：78-78.

[4]于建兵.钢绞线锚入式装配混凝土框架节点抗震试验与理论研究[D].东南大学，2016.