屈如意

（陜西建工集團第六建筑工程有限公司  712000  咸陽）

 

    框架結構是空間剛性連接的桿系結構，能獨立承受各方面的荷載和作用，其主要受力構件是柱和梁，通過梁和柱將上部結構荷載有效地傳遞給地基。由于其結構具有整體性好、圍護墻體輕、抗震性能好、施工速度快、平面布局靈活及造價合理等諸多優點，所以在工業與民用建筑中，框架結構被廣泛采用。近年來，出于對建筑物的安全性考慮，從加強建筑抗震措施及某些建筑功能的需要，在框架結構中均設置有構造柱的組合形式。鑒于框架柱與構造柱的性質與結構受力是完全不同的，因此，在施工過程中，一般不允許構造柱與框架柱、梁同時現澆。但在實際施工過程中，卻經常發現將構造柱與框架柱、梁一起整體澆筑的情況，這樣做不但使結構受力概念模糊不清、與設計意圖不符，而且也影響工程質量，留下事故隱患。本文結合工程現狀對構造柱的設置及施工中容易出現的問題進行分析，并提出解決方法與措施。

 

    現階段受多種因素的影響，各類型建筑在其框架結構部分施工中普遍存在構造柱施工問題。筆者經過一段時間的觀察和了解，發現在一般情況下框架結構中構造柱主要設置于以下部位：樓梯、電梯井道；較大跨度的填充墻體中部；外懸挑梁端部；洞口兩側等。由此可見以上部位均為重要控制點，因而構造柱是不可忽視的建筑構件。施工中受不同條件制約，工人與施工技術人員往往為求操作方便，將構造柱與框架柱、梁一起整澆，這樣就會出現下列一些問題，下面就此施工現象進行分析、探討。

 

    2.1結構受力分析

    在使用荷載、構件截面形式及尺寸完全相同的條件下，通過采用PKPM軟件對原設計結構和施工時將構造柱與框架柱、梁一起整體澆筑后的變更結構進行結構受力分析、比較，得出如下結論：

 

    （1）基礎受力發生變化，導致原構造柱基礎強度和變形不能滿足設計及規范要求。

    框架柱是框架結構中的主要受力構件，其下面均有堅實的基礎，大部分為獨立柱基或樁基承臺，通過設計計算均能承受框架柱傳來的上部結構荷載。構造柱一般均生根于基礎梁或樓面梁上，當構造柱與框架柱、梁同時現澆后，上部結構荷載將部分通過構造柱直接傳給樓面梁或基礎梁，致使原基礎受力發生改變，造成支撐構造柱的樓面梁或基礎梁上荷載增加，其截面大小及配筋將嚴重不足，很可能促使結構過早破壞。

 

    （2）構造柱截面及配筋嚴重不足，致使構造柱承載力不能滿足要求。

    框架結構中構造柱是為了改善建筑物延性和整體性，起到約束砌體結構與框架柱保持在同一水平面內，協同受力，從而達到提高建筑物的抗震能力。構造柱一般作為一種局部加強措施，不要求其參與結構受力，故而構造柱一般都未通過計算，而是按構造要求設置的，其截面及配筋自然很小。當構造柱與框架柱、梁同時現澆后，將導致其與框架柱同時受力。很顯然，構造柱是無法滿足結構受力要求的，一旦受力，構造柱的截面及配筋均會嚴重不足，因受力而造成構造柱整體破壞，達不到設置構造柱的真正目的。

 

    （3）盡管構造柱所在跨框架梁跨中彎矩有所減小，但構造柱處梁上部出現負彎矩，與原構造受力不同。

    原設計的截面及配筋自然能滿足受力要求，構造柱所在跨框架梁跨中彎矩減小，并不說明整個結構更安全，恰恰相反，構造柱與框架柱、梁同時現澆后，造成構造柱處梁上部出現負彎矩，這是設計人員事先未考慮到的，與設計意圖不符，這部分結構很有可能出現裂縫，甚至破壞。

 

    （4）相鄰跨梁的跨中彎矩有所增加。

    原設計的截面和配筋雖然能滿足要求，彎矩增加后，如其截面及配筋不變，該部分結構自然不能滿足其受力要求，即使勉強不產生結構破壞，建筑物的安全性也被降低。

通過以上的結構受力分析，構造柱與框架柱、梁同時現澆的施工方法，必然會給建筑物帶來結構安全隱患：

 

    2.2結構隱患分析

    （1）構造柱的基礎強度及變形不能滿足設計及規范要求。因為構造柱在很多情況下是不存在真正的基礎的，即使有基礎，一般也難以承受結構荷載，一旦構造柱受力，其基礎強度及變形將無法滿足設計及規范要求。

 

    （2）構造柱的承載能力不足。因為構造柱是未考慮承受結構荷載的，其截面一般都不大，配筋也很少，一旦與框架柱、梁同時現澆，必然會承受部分結構荷載。若與填充墻無良好拉接，極易出現裂縫，甚至破壞。即使與填充墻拉接較好，而造成部分墻體受力，在施工和正常使用階段不出現問題，但一旦改變房屋用途拆除填充墻就會暴露出構造柱承載力不足等一系列問題。

 

    （3）框架梁局部強度不足。通過上述的結構受力分析，提到設置構造柱處梁上部出現負彎矩及相鄰梁的跨中彎矩有所增加，這部分梁承受的荷載增加，使梁過早地進入塑性變形階段，結構的安全儲備降低。

 

    （4）構造柱與墻體拉接不好。按構造柱的施工方法，應是在框架結構施工時預留構造柱鋼筋（插筋），框架結構完成后砌筑墻體，并在墻體中預埋拉結鋼筋，然后安裝柱模澆筑構造柱混凝土，這樣做構造柱與墻體自然拉接良好。如果先澆構造柱后砌墻，即使構造柱上預埋了鋼筋拉接，在日后的溫度及墻體變形中都可能產生裂縫。

 

    目前，砌體填充墻中鋼筋混凝土構造柱的施工方法及存在的主要問題如下：

    3.1施工順序錯誤。即將構造柱與框架梁一起施工，構造柱鋼筋與梁同時綁扎，柱上下端鋼筋錨入梁內，然后同時澆筑混凝土。這樣雖然做到了聯結可靠，但卻將構造柱變成了與其相連梁的支點，與結構設計采用的計算模型不符。當上下梁產生相對變形時將對梁造成不利影響，容易造成梁開裂。

 

    3.2露筋和麻面。支模前，鋼筋骨架上沒有綁扎混凝土保護層墊塊，致使鋼筋保護層厚度不足，同時，有的鋼筋位置不準，造成露筋現象。混凝土澆筑前，模板和馬牙槎磚墻未作充分濕潤，混凝土中的部分水分被磚墻和模板吸走，混凝土表面出現麻面和酥松現象。

 

    3.3預留鋼筋（插筋）位置不準確。目前大多施工單位只是在澆筑混凝土框架梁之前，在梁底模板預先插入四根短鋼筋，拆模后再把構造柱鋼筋與四根預留鋼筋搭接起來，容易出現以下問題：預留鋼筋位置嚴重偏離應有位置，使預留鋼筋搭接長度不足，且上層和下層框架梁預留鋼筋很難保證位置能一一對應，造成構造柱鋼筋難以保持豎直。由此可以看出，預留鋼筋搭接長度不足、定位不準，這將導致構造柱頂端與上層梁沒有可靠連接，構造柱不能對填充墻起到應有的約束作用，在發生地震作用時，往往構造柱會隨同填充墻發生脆性破壞，造成傷害。

 

    3.4構造柱的馬牙槎沒有按照要求進行施工，導致構造柱與填充墻不能形成一個有效的整體。在地震作用下，構造柱迅速與墻體脫離，不能起到約束填充墻的作用。

 

    4.1設計單位設計文件交待不清

    一些設計單位在設計文件中，往往只注明框架柱和構造柱，未說明構造柱不作為結構計算的構件，因此設計人員往往忽略了構造柱的設計和施工方法說明。在圖紙會審中，又對施工過程中值得注意的問題未進行交底。許多涉及技術性問題如何組織施工，施工單位在施工中僅僅憑著經驗去操作，因而使設計意圖無法正確地得到貫徹。

 

    4.2施工技術人員概念模糊及違規操作

    施工技術人員未能充分認識到框架結構與多層砌體結構中構造柱的作用是不盡相同的，并且在施工工序上和結構計算分析中兩者有著明顯的區別。一般構造柱均未經過計算，而是按構造要求設置的，是從構造上采取的抗震和加大安全度的措施，而框架柱則是框架結構的主要受力構件，必須經過嚴格的計算設計，且需滿足較為復雜的構造要求，因此，構造柱與框架柱有著本質的區別，決不能利用構造柱作為框架結構的支承構件。再者有些工人和施工技術人員迫于工期的緊張或一時追求施工簡單化，違反 施工程序，懷著僥幸心理，從而導致危險的結果。

 

    5.1嚴格按規范操作施工

    澆筑框架柱、梁，要在框架梁上構造柱部位預留插筋，待混凝土強度達到設計要求后拆模，然后再砌筑墻體，并應根據馬牙槎尺寸要求，從柱腳開始，先退后進，以保證柱腳為大截面，砌體完成后交木工支模，最后澆筑構造柱混凝土。

 

    5.2構造柱頂與框架梁底的連接施工

    由于構造柱頂大多已有框架梁，造成了施工工作面狹小，施工困難。針對這一情況，對于施工條件較好的企業，可采取高壓灌漿或微膨脹混凝土的方法來填充構造柱頂部與框架梁底部的空隙。對于施工條件一般的企業，可采用普通細石混凝土人工澆搗或實心磚斜向填塞的方法。

 

    5.3現澆樓面施工

    一般框架現澆樓面均采用與框架梁一次澆筑而成的方法，施工簡便，結構合理。但對一般工程而言，除與構造柱無直接關聯的現澆樓面可與框架梁一起整澆外，其余均需設置施工縫，預留板內插筋，待現澆構造柱和圈梁混凝土時，再一并澆筑。

 

    6.1填充砌體施工要求

    由于砌塊的尺寸，形狀偏差及墻體施工質量的影響，澆筑混凝土構造柱的幾何尺寸一般都偏大，且外形不規則，使抹灰厚度增加，造成了人工和材料的浪費，同時又因為漏漿嚴重而影響了構造柱的混凝土強度，給工程質量埋下隱患。針對這項質量通病，對構造柱馬牙槎磚砌體的質量進行了分析研究，只要保證砌體的尺寸準確，垂直度和平整度符合規范要求，就能解決構造柱的幾何尺寸和不漏漿的問題，為此可采取以下砌體質量保證措施：

 

    （1）在材料上做文章，對磚進行挑選，長度接近標準的磚用在構造柱邊作丁磚，長度偏長或偏短的磚作順磚，這樣可以提高砌體的平整度。

    （2）為了保證墻體正反手墻的平整度符合要求，采用反手線砌正手墻的方法來控制，可基本上保證了砌體厚度的一致。

 

    6.2構造柱鋼筋安裝施工要求

    構造柱截面厚度宜于填充墻同厚度，縱向配筋滿足設計要求。縱向鋼筋頂部和底部應錨入框架梁或板中，并符合規范對錨固長度的要求。應準確測定構造縱筋位置，并采取可靠措施固定，保證在澆搗混凝土時不發生偏位。如果位置偏差過大，可采用后植筋法預埋構造柱縱筋。按照規范要求，砌體和混凝土構造柱之間應加設拉結鋼筋，拉結鋼筋沿砌體全高設置。

 

    6.3構造柱模板安裝與混凝土澆筑施工要求

    為保證構造柱混凝土在澆筑后不出現柱腳孔洞、蜂窩、麻面、露筋、跑漿等質量通病，就應按照規范要求，做好模板加固和混凝土的振搗工作。常見的構造柱模板加固方法是使用對拉螺栓固定兩側模板，對拉螺栓設置在兩側填充墻上，模板可以滿封，柱端部一側模板設置為喇叭式進料口，進料口應比構造柱高大約100mm，澆筑柱混凝土時應把進料口也滿澆，拆模后將多余的混凝土鑿掉即可，保證構造柱頂部混凝土與頂梁之間不留空隙。沿砌體馬牙槎凹凸邊緣貼上雙面膠，使模板與砌體表面密封不漏漿，澆筑過程中使用小型插入式振動棒插入振搗，保證混凝土密實。

 

    6.4構造柱混凝土振搗操作要設專人負責

    澆筑過程中設專人對澆注段進行觀察，以免出現漏漿、過振、中間受阻混凝土澆注不到位等現象。澆搗混凝土時，宜用插入式振搗棒分層振實。振搗棒隨振隨拔，分層振搗厚度不宜超過300mm為宜。振搗時嚴禁振動磚墻、鋼筋，以免造成墻體松動、拉結筋脫開或鋼筋骨架變位。澆筑前必須先澆水濕潤磚砌體和木模板，并封閉清掃口。構造柱與圈梁相交處必須同時澆搗。

 

    總之，作為施工技術人員，要明確框架結構中構造柱的受力與工作機理，選擇正確的施工程序和方法，做到概念清晰，方法得當，才能達到預期的效果。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)