现浇钢筋混凝土结构梁板与柱混凝土强度等级的合理设计

现浇钢筋混凝土结构梁板与柱混凝土强度等级的合理设计
【摘要】随着我国各方面事业对混凝土应用的深入，充分研究现浇钢筋混凝土结构梁板与柱混凝土强度等级的研究意义深远。

本文首先介绍了现浇钢筋混凝土施工技术要求，探究了节点不同强度等级混凝土的常见施工方法，最后结合实际，提出了控制和消除节点处裂缝的措施。

【关键词】现浇钢筋混凝土；结构梁板；柱混凝土；强度等级；合理设计
一、前言
现浇钢筋混凝土结构梁板的优势十分明显，不仅稳固性好，而且强度高。

在柱混凝土方面，如何进行其与现浇钢筋混凝土结构梁板的合理设计在该方面的实际应用中意义重大。

若要更好地开展该项工作，就要从研究其施工技术要求入手。

二、概述
在现浇钢筋混凝土框架及框架剪力墙结构中，如何确定梁板与柱的混凝土强度等级，是每个工程必须遇到的问题。

在地震区，柱的混凝土强度等级主要由柱的轴压比确定，柱作为竖向承重构件，一般轴力较大，混凝土的强度等级要求较高；而梁板构件仅承受本层的楼面荷载，又是受弯构件，提高混凝土的强度等级，对节约钢材作用不大。

从某一工程实例可知，当板厚100mm，其设计弯矩M=10.1kN.m；当梁断面为300mm*800mm，其设计弯矩M=273.1kN.m。

而这时，梁板混凝土强度等级由C20提高到C35时，钢筋计算面积变化甚微。

可见，混凝土强度等级，如按竖向分层划分，使梁板混凝土的强度等级与柱相同，显然是不经济的，且大面积提高楼板混凝土强度等级，对板的抗收缩也有不利影响。

因此，从技术经济上考虑，将梁板混凝土强度等级和柱混凝土强度等级分开考虑是合理的。

基于上述问题，不少设计单位惯用图1所示的做法来解决。

但这种做法，施工单位屡屡反映，施工和养护均不方便。

每根柱子周围都留有施工缝，形成了薄弱部分，降低了楼板的整体性。

为避免这一缺点，有资料认为可采用构造加强措施。

如在梁柱节点内设置竖向短筋，竖向型钢等，使节点区混凝土随强度等级较低的梁板混凝土一起现浇。

并认为，如不采取构造加强措施，柱子强度等级高于梁板混凝土强度等级不超过一级者（一级为C5）节点区的混凝土可随强度等级较低的梁板混凝土一起现浇；当柱子四周有梁板约束时，柱的混凝土强度等级不高于梁板混凝土强度等级二级者，节点区的混凝土也可随强度等级较低的梁板混凝土一起现浇。

采取构造加强措施时，应防止节点区钢筋过密，特别是当柱断面较小时，会
影响混凝土的浇灌质量。

型钢断面大，不易固定，混凝土的浇灌质量似更难保证。

节点区内混凝土随强度等级较低的梁板混凝土一起浇注，显然是考虑了二向或三向应力状态的混凝土轴向抗压强度的提高因素，但未见理论证明，因此仍有异议。

本文试图通过强度理论对梁柱相交处的节点区混凝土强度进行计算，使节点区的混凝土能随强度等级较低的梁板混凝土一起浇筑，以取消图1的惯用做法。

这种设计方法不仅施工方便，楼板整体性好，也比较经济。

三、现浇钢筋混凝土施工技术要求
1.对商品混凝土站进行详细的交底，所有原材料质量必须符合要求，混凝土到达现场的坍落度要满足现场泵送的要求，出罐温度应满足冬施的要求。

2.混凝土浇筑前的准备：钢筋、模板按设计图纸安装，绑扎、安装要牢靠，模板表面涂上脱模剂，接缝应严密，不得漏浆。

3.混凝土浇筑技术的具体要求是：①在浇筑GT混凝土前，模板及钢筋间的所有杂物必须清理干净；②混凝土的出罐温度不宜低于10℃，混凝土的入模温度不得低于7℃；③无论底板还是外墙，混凝土的浇筑要连续，按施工组织设计方案进行，并避免出现冷缝；④混凝土必须振捣密实，不得漏振、欠振，也不可过振。

振捣时间宜为10s-30s，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。

振捣时，振动棒快插慢拔，布置要均匀。

在施工缝、预埋件处，加强振捣，以免振捣不实，造成渗水通道；振捣时应尽量不触及模板、钢筋、止水带，以防止其移位、变形；
⑤底板混凝土成型后，等表面收干后必须用木抹子抹压混凝土表面，以防止混凝土表面出现裂缝，抹压共2-3遍，最后一遍要掌握好时间。

底板混凝土表面抹压完毕后，应立即覆盖一层塑料布保水，并在塑料布上面覆盖保温材料进行养护。

4.混凝土养护。

混凝土的养护是保证质量的最重要的措施之一，派专人负责养护工作。

冬期混凝土养护方法如下：底板：混凝土接槎压完毕后，在混凝土的上表面首先覆盖一层塑料薄膜，然后覆盖上1-2层保温草帘，进行蓄热保温养护；墙体：混凝土施工完毕，在模板外表面上挂保温草帘进行覆盖保温养护，防止混凝土早期受冻。

四、节点不同强度等级混凝土的常见施工方法
1.不同等级混凝土邻接面的留设
在钢筋混凝土结构中，高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂，由于荷载组合及内力计算的结果，要求同一层的竖向结构(柱、墙)混凝土强度等级高于水平结构(梁、板)的混凝土强度等级。

钢筋混凝土框架结构，水平施工缝通常留于柱脚，柱顶若要留水平施工缝则应留于梁底。

若同层的竖向构件和水平构件的混凝土同时浇捣，则柱顶不留施工缝。

2.梁柱不同强度等级混凝土分别浇捣的施工
根据高层建筑多数使用商品混凝土或现场搅拌站泵送浇捣的情况，梁柱节点核心区的混凝土浇捣方法为：不管柱顶留或不留施工缝，均应先用塔吊吊斗或混凝土泵输送柱等级的混凝土就位，分层振捣，在楼面梁板处留出45°斜面。

在混凝土初凝前，随之泵送浇筑楼面梁板的混凝土。

采用这种方法浇捣楼层柱、墙、梁、板混凝土时，应重点控制高低强度等级混凝土的邻接面不能形成冷缝，故宜在柱顶梁底处留设施工缝，以缩小节点核心区高强度等级混凝土浇捣时间，避免高低强度等级混凝土的邻接面形成冷缝。

同时对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，杜绝漏振死角，对于钢筋确实过分密集的情况，应事先和设计单位联系采取适当的技术措施，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度。

五、控制和消除节点处裂缝
梁柱节点不同混凝土强度等级如果按先柱后梁的次序浇捣，在少数楼层梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近会出现细微裂缝。

虽然微裂缝在混凝土中是很难避免的，但是应从严要求，分析原因，采取有效措施，尽量控制和消除这类裂缝，进一步提高工程质量。

1.裂缝产生的具体原因是
（一）梁柱节点处，混凝土的强度等级相差太大，(相差两个等级以上)时，不同强度等级的混凝土，其水泥用量、水灰比、用水量都不同，柱子体积大，水泥用量多，产生的水化热高，高低强度等级混凝土的收缩有差异，所以在其交界附近容易产生裂缝。

（二）柱子断面大，刚度大，梁的载面相对较小，受柱子的强大约束，梁混凝土的收缩受限制，也容易产生裂缝。

（三）商品混凝土配合比中，高强度等级混凝土的水泥用量偏多，水灰比、含砂率、坍落度偏大，也会导致高低强度等级混凝土交界附近产生裂缝。

2.防止梁柱节点处裂缝的措施
根据上述原因分析，采取改进的具体措施如下:
（一）要求混凝土搅拌站调整配合比设计，在满足强度等级及可泵性的条件下，对柱子混凝土，减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少坍落度、减少用水量，并对粉煤灰和外加剂的用量也需作相应的调整。

（二）节点处的混凝土实行“先高后低”的浇捣原则，即先浇高强度等级混凝土，后浇低强度等级混凝土，严格控制在浇注混凝土初凝前继续浇捣梁板的混凝土，事先作好技术交底和准备工作。

（三）加强混凝土的养护，特别是梁，除了板面浇水外，还应在板下梁侧浇
水，在满堂承重脚手架未拆除之前，可以用高压水枪对梁进行浇水养护，并推迟梁侧模的拆模时间。

现浇钢筋混凝土框架结构节点处混凝土的浇注，应根据不同的情况采用不同的施工方法。

只要方法正确，措施到位，精心施工，就能使核心区混凝土的浇注满足设计承载力的要求。

六、结束语
通过对现浇钢筋混凝土结构梁板与柱混凝土强度等级的合理设计方面的研究，我们可以发现，在结点不同强度等级混凝土的常见施工方法有很多，这些方法的选择要根据实际情况作出科学合理的分析。

同时，设计与施工人员应该应严格按照相关要求开展相关工作。

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