框架柱縱向鋼筋偏移成因與處理措施應用研究

斯旭東

(上海殷行建設集團有限公司，上海 200082)

在建筑工程施工過程中，框架柱受力鋼筋的偏位現象較為普遍，是工程中常見的質量通病之一。究其原因，總的說來是由于建筑工程手工作業比重較大，工業化程度低導致。在目前預制裝配式結構尚未全面普及，施工現場仍然以手工作業為主的情況下，對于框架柱等縱向受力構件主筋偏位的研究有著非常實際的意義。

1 框架柱縱向鋼筋偏位成因

目前我國建筑施工現場手工作業占主流，框架柱從鋼筋制作綁扎、模板安裝、混凝土澆搗乃至測量放線等多道工序中，均有導致縱向鋼筋偏位的因素存在。具體來說，有如下幾方面：

1.1 測量放線出現偏差

這種偏差往往會導致整個框架柱所有鋼筋均出現偏位，給施工帶來很大的麻煩。該偏差應該通過加強技術交底和事中監管來極力避免。

1.2 鋼筋綁扎施工不到位

未放置最上一道定位箍，縱向鋼筋上部無約束；鋼筋綁扎時超出鋼筋定位范圍；未將鋼筋均勻分布，導致縱向鋼筋分布不均；鋼筋垂直度偏差較大，導致上部鋼筋偏位；

1.3 模板安裝施工導致鋼筋偏位

漏放或少放鋼筋保護層墊塊；模板安裝出現偏差，將鋼筋骨架擠向一側導致偏位；

1.4 混凝土澆搗施工導致鋼筋偏位

震動棒、汽車泵輸送管等外力碰撞鋼筋骨架導致偏位，這是最常見的原因之一；基礎或者框架柱變截面處因沒有模板約束，澆搗混凝土時縱向鋼筋也容易出現偏位；

2 框架柱縱向鋼筋偏位對結構的影響及處理措施

在框架結構中，框架柱是縱向受力構件，梁板之上的荷載通過框架柱最終傳遞至基礎。我國有著廣大的抗震設防區，抗震設計理念之一為強柱弱梁，相對而言，框架柱的剛度和受彎承載力要比框架梁更大。框架柱中的縱向受力鋼筋，在框架柱受壓時，與混凝土共同承擔豎向壓力，而框架柱受水平作用力或較大彎矩時，柱端一側出現的拉力則主要由縱向受力鋼筋承擔。綜上所述，框架柱縱向受力鋼筋偏位較大時，對框架柱抵抗水平作用力和柱端彎矩是很不利的。

結合實際施工過程，框架柱縱向鋼筋偏位的形式總結下來有如下幾種：

2.1 中部鋼筋分布不均

由于鋼筋保護層未受影響，此種偏位形式對于結構的影響是最小的。

處理措施：

(1)若鋼筋偏位在25 mm以內，對于框架柱的豎向承載力和柱端彎矩抵抗力影響不大，可不做處理，待上一層鋼筋綁扎時，調整到原來的位置即可。

(2)若鋼筋偏位超過25 mm，可在鋼筋根部偏位相對側剔鑿，深度不小于偏位值的2倍，然后將鋼筋糾偏至允許范圍，糾偏后剔鑿空隙用高標號的補償收縮水泥砂漿振搗密實并做好養護工作。剔鑿法如圖1所示。

圖1 剔鑿扶正圖

2.2 鋼筋向框架柱外偏位

由于縱向鋼筋已經超出了保護層外，若不妥善處理，容易導致主筋銹蝕，影響結構安全和正常使用年限。

處理措施：

(1)若鋼筋偏位值在25 mm以內，可采取上述剔鑿法，將偏位鋼筋糾偏至允許范圍。

(2)若鋼筋偏位值超過25 mm，在不影響建筑使用功能的情況下，經建設單位和設計單位的同意，采取加大框架柱當前層截面尺寸，待上一層結構施工時按照平法施工圖集16G101-1相關要求在梁柱節點內按照1∶6的傾斜度變截面至原設計值，在扶正的高度范圍內箍筋應加密布置，不小于φ8@100。縱向鋼筋外偏加大截面扶正如圖2所示。

圖2 縱筋外偏扶正圖

若鋼筋偏位值超過25 mm，且條件受限不能加大框架柱截面尺寸，則將偏位鋼筋割除，在框架柱內重新植筋處理。

2.3 鋼筋向框架柱內偏位

向內偏位導致主筋的保護層過大，在水平力和柱端彎矩的作用下，若偏位一側正好處于受拉區，縱向鋼筋不能充分發揮抗拉作用，外層混凝土極易形成裂縫，使框架柱主筋暴露于外界環境，進而銹蝕縱向受力鋼筋，影響結構安全。另一方面，主筋向框架柱內偏移，計算截面尺寸減小，在內力不變的情況下，框架柱原有的配筋就不能滿足要求。

處理措施：

(1)若鋼筋偏位值在25 mm以內，可采取上述剔鑿法，將偏位鋼筋糾偏至允許范圍內即可。

(2)若25 mm≤鋼筋偏位值<50 mm，原有鋼筋尚能起到一定的承載作用，可以在樓面上按照1∶6的傾斜度扶正，同時在正確的位置鉆孔植入相同規格的鋼筋，孔內灌注高標號補償收縮水泥砂漿或者A級植筋膠，將植筋與扶正后的偏位鋼筋焊接連接。在扶正的高度范圍內箍筋應加密布置，不小于φ8@100。縱向鋼筋內偏植筋扶正如圖3所示。

圖3 縱筋內偏植筋扶正圖

若鋼筋偏位值≥50 mm，偏位鋼筋已失去利用價值，可以直接割除，在設計正確位置重新鉆孔植筋處理。

上述所有的糾偏措施中若采用植筋法，植筋深度應按照《混凝土結構加固設計規范》(GB 50367-2013)計算得出，植筋施工嚴格按照施工驗收規范，同時設置一組同等條件鋼筋用于現場抗拉拔實驗。

3 框架柱縱向鋼筋偏移處理工程實例

3.1 工程概況

浦東新區曹路基地南擴區B07-04地塊配套幼兒園項目，總建筑面積6 104 m2，結構形式為框架結構，層數三層，層高3.8 m，框架柱混凝土強度等級為C30，梁板混凝土強度等級為C35，發生偏位的框架柱KZ4*位于二層1軸交D軸處，截面尺寸500×500，為一級抗震角柱，西側和南側為室外，北側和東側為室內，設計配筋：主筋4φ25(角筋)+8φ22，箍筋φ10@100，KZ4*北側四根縱向受力鋼筋向框架柱內偏位80 mm。

3.2 縱筋偏移原因分析

根據收集到的測量放線員、鋼筋工人及施工員等相關人員對該框架柱描述信息分析，該框架柱KZ4*應該是在混凝土澆搗過程中外力碰撞了北側的縱向鋼筋導致偏位。KZ4*一層截面尺寸為600×600，二層變截面至500×500，北側和東側各自向內偏移100，其重新插筋的主筋底部沒有模板約束，樓面的定位箍綁扎不牢固，在外力作用下導致主筋偏位。

3.3 縱筋偏移處理方案

(1)主筋向內偏移80 mm，超過了50 mm，將偏位的鋼筋用手持砂輪機切割。

(2)在KZ4*北側重新定位放線，標出縱向受力鋼筋正確的位置。

(3)計算植筋錨固長度。框架柱KZ4*為雙偏心受壓柱，北側鋼筋承受壓力，錨固長度可按照構造要求計算其最小錨固長度鄰lmin，分別計算φ25角筋和φ22中部鋼筋植筋錨固深度如下：

①φ25角筋植筋深度計算:

單根植筋錨固的承載力設計值：

最小錨固長度：

lmin=max{0.6ls;10d;100mm}

式中：ls為植筋的基本錨固深度。

式中:αspt為防止混凝土劈裂引用的計算系數，取值1.05;d為錨固鋼筋公稱直徑，取值25 mm;fy為錨固鋼筋抗拉強度設計值，取值360 N/mm2;fbd為植筋用膠黏劑的黏接抗剪強度設計值，取值3.85 N/mm2。

故：

可得：

lmin=max{0.6×490.9;10×25;100 mm}=294.5 mm

②φ22中部鋼筋植筋深度計算:

單根植筋錨固的承載力設計值：

最小錨固長度：

lmin=max{0.6ls;10d;100mm}

式中：ls為植筋的基本錨固深度。

式中：αspt為防止混凝土劈裂引用的計算系數，取值1.02;d為錨固鋼筋公稱直徑，取值22 mm;fy為錨固鋼筋抗拉強度設計值，取值360 N/mm2;fbd為植筋用膠黏劑的黏接抗剪強度設計值，取值4.25 N/mm2。

故：

可得：

lmin=max{0.6×380.2;10×25;100 mm}=228.1 mm

(4)按照錨固長度計算結果用加長沖擊電鉆鉆孔，其中φ25鋼筋鉆孔孔徑為32，φ22鋼筋鉆孔孔徑為28。鉆孔之后用鼓風機通過細導管插入仔細清理孔內灰塵，清除干凈之后進行植筋。植筋采用A級植筋膠。在同層樓面同條件植筋一組，作為現場抗拉拔試驗組。

(5)做好植筋記錄，留下影像資料，報監理單位進行鋼筋隱蔽驗收。植筋72 h之后請第三方檢測單位對化學錨固植筋進行現場抗拉拔試驗。

3.4 框架柱偏移處理后結果

根據第三方檢測單位針對浦東新區曹路基地南擴區B07-04地塊配套幼兒園項目二層框架柱KZ4*縱向受力鋼筋偏位植筋后錨固處理出具的現場抗拉拔試驗報告，其抗拉強度實測值均能滿足混凝土結構加固設計規范的要求。該項目在參建各方的共同努力之下，圓滿完成了既定的各項目標，得到了建設單位、質監站以及浦東新區教育局等單位部門的一致認可，最終獲得了浦東新區建設工程文明工地、浦東新區建設工程東方杯(區優質工程)等榮譽稱號。

4 結論與展望

綜上所述，想要從根本上解決建設工程施工現場的各種質量通病，例如本文所述的框架柱縱向鋼筋偏位的問題，最好的方法莫過于當前中央及地方政府在全國范圍內大力推行的預制裝配式(PC)建筑，預制裝配式建筑有著天然的工業化基因，能夠在工廠里實現流水作業，通過機械化代替一大部分手工濕作業，提高建筑構件的精確度、質量水平，大大減少了目前施工現場存在的各種質量通病。同時，預制裝配式建筑也很好的契合了環境保護的基本國策，可謂是一舉多得。希望在不久的將來，在整潔有序的建筑施工現場，諸如框架柱縱向鋼筋偏位的問題成為過去式。