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区混凝土如何浇筑才能满足承载力要求，是长期困扰设计和施工人员的难题。摘要:根据“高标准”的定性规定，通过定量验算，总结出一种接缝区的简易处理方法，希望能被同行认可和接受，并应用于实际工程中。
1。规范条文节选
在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)中，对框架梁柱节点混凝土的设计和浇筑有如下规定:
-当柱混凝土的设计强度高于梁和楼板的设计强度时，应对梁柱节点的混凝土施工采取有效措施(编号13
——不同强度的高层建筑梁柱节点的混凝土浇筑需由有关单位具体协商解决(条款说明
——抗震设计时，应按本规程附录C对第一、二层框架节点的核心区进行抗震验算；三、四级框架节点及各抗震等级顶层端节点核心区可不进行抗震验算(第6.2.7条)。
-当梁柱节点的混凝土强度远低于柱混凝土强度时，必须仔细检查节点区域的承载能力，包括剪切、轴压、偏心受压等。，并应采取有效的构造措施(条款说明)。
2。高层建筑混凝土结构设计与施工中的实际问题
2.1为了满足柱轴压比的要求，同时又要控制柱截面不要过大，因此需要对柱采用强度等级更高的混凝土。但对于以受弯为主的楼板梁板，过高的混凝土强度等级是不必要的，也是不合适的。前者是指对抗弯承载力贡献不大，后者是指对构件承受非荷载应力(混凝土收缩应力、温度应力等)不利。).为此，“高标准”第6.1.9条规定“现浇框架梁的混凝土强度等级不应高于C40”，但实际工程设计中楼板的混凝土强度等级宜为C25~C35。因此，高层建筑混凝土结构的柱混凝土设计强度高于梁板混凝土设计强度是必然的，而且随着建筑高度的增加，两者的差异会更大。当然，这部分主要存在于高层建筑的下部。
2.2目前混凝土浇筑施工几乎全部采用商品混凝土泵送技术，采用分两批浇筑竖向构件和水平构件(即节点区采用楼板混凝土强度等级)。如果要求梁柱节点分开浇筑，一是供货和浇筑时间不好控制，容易导致质量事故；其次，接缝区与梁板分离确实比较困难，所以施工单位至少不希望大规模采用这种方式。
3。剪压验算规律
考虑到现场施工的操作程序，满足规范对节点核心区承载力的要求，我们举几个例子计算典型节点区的剪力、轴心受压和偏心受压(流程附后)。通过验算可以得到以下规律:
3.1根据《高规范》附录C，即使柱、梁混凝土强度等级相差20MPa，节点核心区抗剪承载力仍能满足要求，且节点区与楼板混凝土强度等级同浇。
3.2偏心受压验算中，当梁板混凝土强度等级比柱低5MP a时，其抗压强度可满足要求；当两者混凝土强度等级相差10MPa以上时，其抗压强度不满足要求。
3.3当梁板低于柱的混凝土强度等级10MPa以上，而节点区仍浇筑梁混凝土时，必须对节点区采取措施。根据偏心受压公式n ≤ 0.9 (FC A COR+F 'Y A 'S+2α FY A SSO)中的三个受压值，第一个，连接区混凝土的抗压强度不变。第3项，即箍筋提供抗压强度的比值最小，一般设计不能改变节点区的箍筋规格；第二项，即节点区竖向钢筋提供的抗压强度的比值较大，如果采用HRB400钢(fy=360N/mm2)来提高节点区竖向钢筋的配筋率，可以显著提高抗压强度。
4。构造措施
考虑到高层建筑下部需要对梁柱节点区进行处理，该段柱主筋配筋率一般接近或略大于1%，可根据上述规则将节点区构造措施总结如下:
4.1当梁柱混凝土强度等级差仅为5MPa时，节点区可与楼板一起全部浇筑；
4.2当梁板比值柱的混凝土强度等级分别低于10MPa和15MPa时，应在节点区增设竖向短钢筋，竖向短钢筋的数量分别为柱主筋配筋量的50%和100%。
4.3当梁、板的混凝土强度等级比柱低20MPa及以上时，通过在节点区增设竖向短钢筋来提高抗压强度已不可行。原因之一是无法分布条，二是短条数量太多。此时需要在节点区域单独浇筑与柱同等级的混凝土。虽然施工难度大，需要严格的施工组织措施，但还是可以接受的，只是重量不是很大。