探析设计土木工程的框架结构时会遇到的问题

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摘要：在设计土木工程时，框架结构是空间刚性连接的杆系结构，能独立承受各方面的荷载和作用，其主要受力构件是柱和梁，通过梁和柱将上部结构荷载有效地传递给地基。构造柱是不可忽视的建筑构件。施工中受不同条件制约，工人与施工技术人员往往为求操作方便，将构造柱与框架柱、梁一起整浇。在这样的施工过程中，就会出现一些问题。本文主要讲述设计土木工程的框架结构时会遇到的问题以及其解决的方法。

关键词：框架结构；土木工程；建筑

在设计土木工程时，框架结构是空间刚性连接的杆系结构，能独立承受各方面的荷载和作用，其主要受力构件是柱和梁，通过梁和柱将上部结构荷载有效地传递给地基。近年来，出于对建筑物的安全性考虑，从加强建筑抗震措施及某些建筑功能的需要，在框架结构中均设置有构造柱的组合形式。部分施工中普遍存在构造柱施工问题。构造柱是不可忽视的建筑构件。施工中受不同条件制约，工人与施工技术人员往往为求操作方便，将构造柱与框架柱、梁一起整浇。在这样的施工过程中，就会出现一些问题。本文主要讲述设计土木工程时，会遇到的框架结构问题，以及相应的解决办法。

一、遇到的问题

（一）设计单位和施工人员的侥幸心理

有些设计单位在设计文件中，往往只注明框架柱和构造柱，未说明构造柱不作为结构计算的构件，因此设计人员往往忽略了构造柱的设计和施工方法说明。在图纸会审中，又对施工过程中值得注意的问题未进行交底。许多涉及技术性问题如何组织施工，施工单位在施工中仅仅凭着经验去操作，因而使设计意图无法正确地得到贯彻。

施工技术人员未能充分认识到框架结构与多层砌体结构中构造柱的作用是不尽相同的，并且在施工工序上和结构计算分析中两者有着明显的区别。一般构造柱均未经过计算，而是按构造要求设置的，是从构造上采取的抗震和加大安全度的措施，而框架柱则是框架结构的主要受力构件，必须经过严格的计算设计，且需满足较为复杂的构造要求，因此，构造柱与框架柱有着本质的区别，决不能利用构造柱作为框架结构的支承构件。再者有些工人和施工技术人员迫于工期的紧张或一时追求施工简单化，违反 施工程序，怀着侥幸心理，从而导致危险的结果。

比如，框架结构中构造柱是为了改善建筑物延性和整体性，起到约束砌体结构与框架柱保持在同一水平面内，协同受力，从而达到提高建筑物的抗震能力。构造柱一般作为一种局部加强措施，不要求其参与结构受力，故而构造柱一般都未通过计算，而是按构造要求设置的，其截面及配筋自然很小。当构造柱与框架柱、梁同时现浇后，将导致其与框架柱同时受力。很显然，构造柱是无法满足结构受力要求的，一旦受力，构造柱的截面及配筋均会严重不足，因受力而造成构造柱整体破坏，达不到设置构造柱的真正目的。因为构造柱是未考虑承受结构荷载的，其截面一般都不大，配筋也很少，一旦与框架柱、梁同时现浇，必然会承受部分结构荷载。若与填充墙无良好拉接，极易出现裂缝，甚至破坏。即使与填充墙拉接较好，而造成部分墙体受力，在施工和正常使用阶段不出现问题，但一旦改变房屋用途拆除填充墙就会暴露出构造柱承载力不足等一系列问题。构造柱的基础强度及变形不能满足设计及规范要求。构造柱在很多情况下是不存在真正的基础的，即使有基础，一般也难以承受结构荷载，一旦构造柱受力，其基础强度及变形将无法满足设计及规范要求。

二、施工程序颠倒

目前大多施工单位只是在浇筑混凝土框架梁之前，在梁底模板预先插入四根短钢筋，拆模后再把构造柱钢筋与四根预留钢筋搭接起来，容易出现以下问题：预留钢筋位置严重偏离应有位置，使预留钢筋搭接长度不足，且上层和下层框架梁预留钢筋很难保证位置能一一对应，造成构造柱钢筋难以保持竖直。由此可以看出，预留钢筋搭接长度不足、定位不准，这将导致构造柱顶端与上层梁没有可靠连接，构造柱不能对填充墙起到应有的约束作用，在发生地震作用时，往往构造柱会随同填充墙发生脆性破坏，造成伤害。

在支模前，钢筋骨架上没有绑扎混凝土保护层垫块，致使钢筋保护层厚度不足，同时，有的钢筋位置不准，造成露筋现象。混凝土浇筑前，模板和马牙槎砖墙未作充分湿润，混凝土中的部分水分被砖墙和模板吸走，混凝土表面出现麻面和酥松现象。

由于构造柱顶大多已有框架梁，造成了施工工作面狭小，施工困难。针对这一情况，对于施工条件较好的企业，可采取高压灌浆或微膨胀混凝土的方法来填充构造柱顶部与框架梁底部的空隙。对于施工条件一般的企业，可采用普通细石混凝土人工浇捣或实心砖斜向填塞的方法。

浇筑框架柱、梁，要在框架梁上构造柱部位预留插筋，待混凝土强度达到设计要求后拆模，然后再砌筑墙体，并应根据马牙槎尺寸要求，从柱脚开始，先退后进，以保证柱脚为大截面，砌体完成后交木工支模，最后浇筑构造柱混凝土。

三、解决措施

由于砌块的尺寸，形状偏差及墙体施工质量的影响，浇筑混凝土构造柱的几何尺寸一般都偏大，且外形不规则，使抹灰厚度增加，造成了人工和材料的浪费，同时又因为漏浆严重而影响了构造柱的混凝土强度，给工程质量埋下隐患。针对这项质量通病，对构造柱马牙槎砖砌体的质量进行了分析研究，只要保证砌体的尺寸准确，垂直度和平整度符合规范要求，就能解决构造柱的几何尺寸和不漏浆的问题，为此可采取以下砌体质量保证措施：

为保证构造柱混凝土在浇筑后不出现柱脚孔洞、蜂窝、麻面、露筋、跑浆等质量通病，就应按照规范要求，做好模板加固和混凝土的振捣工作。常见的构造柱模板加固方法是使用对拉螺栓固定两侧模板，对拉螺栓设置在两侧填充墙上，模板可以满封，柱端部一侧模板设置为喇叭式进料口，进料口应比构造柱高大约100mm，浇筑柱混凝土时应把进料口也满浇，拆模后将多余的混凝土凿掉即可，保证构造柱顶部混凝土与顶梁之间不留空隙。沿砌体马牙槎凹凸边缘贴上双面胶，使模板与砌体表面密封不漏浆，浇筑过程中使用小型插入式振动棒插入振捣，保证混凝土密实。

浇筑过程中设专人对浇注段进行观察，以免出现漏浆、过振、中间受阻混凝土浇注不到位等现象。浇捣混凝土时，宜用插入式振捣棒分层振实。振捣棒随振随拔，分层振捣厚度不宜超过300mm为宜。振捣时严禁振动砖墙、钢筋，以免造成墙体松动、拉结筋脱开或钢筋骨架变位。浇筑前必须先浇水湿润砖砌体和木模板，并封闭清扫口。构造柱与圈梁相交处必须同时浇捣。

对于一般的常规工程，往往不存在施工技术的可行性问题，而随着高大建筑物的增多，采用深基础，锚杆、低下连续墙等难度较大的施工工艺也相应增加。由于设计者往往只按照地质条件选择出可行的施工工艺，如选择的是灌注桩或者预制桩，但对施工机械的设备能力及具体施工工艺的技术水平不一定完全有把握。为了使施工完毕的基础能满足设计要求，应对影响基础施工质量的因素进行全面分析，并且还应考虑所采用的施工工艺与环境要求是否相适应。

参考文献：

[1]《框架结构基于能量的试验和抗震涉及方法研究》；何力；合肥工业大学；2011.09.10

[2]《中国建筑结构研究和实践》；周西元；《建筑结构》2012.10.22

作者简介：李伟民（1985.7.22――）， 男，29岁，汉族，籍贯 山西省运城市平陆县常乐镇人，工作单位：山西晋正建设工程项目管理有限公司，研究方向建筑工程专业