試論高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層施工要點(diǎn)

　　關(guān)鍵詞：高層建筑,梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),混凝土,鋼筋工程,混凝土工程

　　近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑向多功能、多用途方向發(fā)展，由于建筑物各部分使用功能和要求不同，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)形式、柱網(wǎng)布置也就提出了不同的要求。為了實(shí)現(xiàn)和適應(yīng)這種結(jié)構(gòu)型式的變化過(guò)渡，轉(zhuǎn)換層應(yīng)運(yùn)而生。而在工程設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐中，梁式轉(zhuǎn)換層得到了廣泛的采用和認(rèn)可，它可以較好地解決高層建筑中上下部結(jié)構(gòu)在豎向不連續(xù)的問(wèn)題。

　　本文結(jié)合工程實(shí)例，就高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行探討。

　　1工程概況

　　某建筑工程項(xiàng)目，面積16580m2，地下2層，地上19層，結(jié)構(gòu)形式為：負(fù)2層至4層為框架內(nèi)筒體結(jié)構(gòu)，4層為梁式轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層以上為短肢剪力墻核芯筒體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層板厚200mm，最大梁截面達(dá)1000mm×1600mm，轉(zhuǎn)換層層高為4.8m。

　　2轉(zhuǎn)換層施工方案

　　如今在高層建筑鋼筋混凝土梁式轉(zhuǎn)換層施工運(yùn)用較多的主要有以下兩種方法：

　　(1)二次澆注法：利用疊合梁原理將轉(zhuǎn)換梁或轉(zhuǎn)換厚板分2次澆筑疊合成型。這種方案利用第一次澆筑混凝土形成的梁或板支承第二次澆筑混凝土的自重及施工荷載。支撐系統(tǒng)只要考慮承受第一次的混凝土的自重及施工荷載，可減小其下部鋼管支撐的負(fù)荷，減少大量模板材料。此法施工工期較長(zhǎng)，且由于梁截面大，鋼筋密集，混凝土施工縫處理較困難。

　　(2)荷載傳遞法：將轉(zhuǎn)換梁、板的自重和施工荷載通過(guò)豎向支撐傳遞給以下若干層樓層結(jié)構(gòu)構(gòu)成模板支撐系統(tǒng)。這種方法下層樓板要有足夠的承載力或利用轉(zhuǎn)換層支承柱的傳力作用通過(guò)多排斜撐桿構(gòu)成梁下斜撐支架體系傳遞至鋼砼柱上，此法可一次完成轉(zhuǎn)換層施工，且能充分應(yīng)用下層支撐層已有的承載能力。

　　本工程工期較緊，考慮到轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)整體性，且轉(zhuǎn)換層下各層板相對(duì)較厚，故采用荷載傳遞法，并通過(guò)計(jì)算確定支撐層，在大梁對(duì)應(yīng)位置下的梁板采用二次支撐。

　　3支撐系統(tǒng)的布置

　　轉(zhuǎn)換層的底模板和側(cè)模板主要采用18mm厚的膠合板，50mm×100mm木枋條，采用φ48mm×3.5mm扣件式鋼管支撐和滿(mǎn)堂承重架等進(jìn)行模板支撐體系的布置。通過(guò)轉(zhuǎn)換層梁板模板及其支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(含承載力!穩(wěn)定性及水平桿的撓度驗(yàn)算)，確定板底木枋間距為300mm，橫梁間距為800mm，立柱間距800mm×800mm，梁底木枋間距短、長(zhǎng)向分別為300mm和350mm，立柱間距300mm×500mm。梁底模水平鋼管與每一根立桿相連處均采用雙扣件，以保證扣件的抗滑移承載力。轉(zhuǎn)換粱立桿的豎向連接，只能采用對(duì)接連接，嚴(yán)禁采用搭接連接。

　　4模板及支撐系統(tǒng)計(jì)算

　　取最大截面1000mm×1600mm的梁作驗(yàn)算，木枋參數(shù)如下：b=50mm，h=100mm。

　　WN=bh2/6=8.3×104　mm3，I=bh3/12=4.2×106　mm4，fm=25MPa，fv=1.4MPa，E=9000MPa;

　　木模板參數(shù)如下：b=1000mm，h=18mm，WN=bh2/6=5.4×104　mm3，A=bh=1.8×104mm2，

　　fm=25MPa，I=bh3/12=4.86×105　mm4;

　　梁每米荷載組合為：底模1.0×0.5×1.0=0.5KN/m，側(cè)模1.4×2×0.5×1.0=1.4KN/m，鋼筋混凝土1.0×1.6×25×1.0=40.0KN/m，振搗混凝土產(chǎn)生的活荷載2.0×1.0×1.0=2.0KN/m，N=(0.5+1.4+40.0)×1.2+2.0×1.4=53.08KN/m。

　　按均布荷載考慮，由于橫向木枋間距350mm，即每米考慮3根橫向木枋，則：

　　q1=(ΣN×1.03)÷1.0=17.69KN/m�？v向木枋間距300mm，即每米考慮4根縱向木枋，則：q2=(ΣN×1.04)÷1.0=13.27KN/m。

　　5構(gòu)造措施

　　(1)在搭設(shè)轉(zhuǎn)換層鋼管支撐架前，應(yīng)先在下一層樓板面上，彈出與轉(zhuǎn)換層所有主、次梁的垂直投影線，根據(jù)每根梁的高度和相關(guān)搭設(shè)要求?在板面上分劃出支撐架的立桿定位點(diǎn)作為控制搭設(shè)質(zhì)量的依據(jù)。

　　(2)轉(zhuǎn)換層施工時(shí)，轉(zhuǎn)換層下面兩層(第2、3層)的模板支撐架不拆除，這有利于轉(zhuǎn)換層自重及施工荷載的傳遞。同時(shí)，在轉(zhuǎn)換層混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)2、3層的模板支撐進(jìn)行加固。所有轉(zhuǎn)換梁的梁寬及梁長(zhǎng)范圍內(nèi)加固時(shí)，要保證立桿沿轉(zhuǎn)換梁梁長(zhǎng)間距不大于500mm，沿梁寬范圍內(nèi)不大于300mm，其它部位為800mm，且盡量與轉(zhuǎn)換層支撐立桿對(duì)應(yīng)布置。由于轉(zhuǎn)換層層高達(dá)4.8m，現(xiàn)有鋼支撐無(wú)法一次支撐到頂，故采用搭設(shè)1.2m高滿(mǎn)堂承重架的做法。

　　(3)為提高模板支撐系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和抗傾覆能力，鋼支撐每隔0.98m高用腳手架鋼支撐水平連接成為一個(gè)整體，同時(shí)每隔6m設(shè)置剪刀撐。對(duì)高度>1.2m的大梁，因側(cè)模承受的混凝土側(cè)壓力較大，為保證側(cè)模強(qiáng)度，除每側(cè)加斜撐外，按400mmx500mm間距布置Φ14對(duì)拉螺桿。

　　6鋼筋工程

　　轉(zhuǎn)換梁(板)截面高而大，轉(zhuǎn)換大梁鋼筋配筋數(shù)量大且直徑普遍較粗，特別是在梁柱結(jié)點(diǎn)和主次梁相交處，鋼筋更是縱橫交錯(cuò)，其就位和綁扎難度更大，大梁附加鋼筋的布設(shè)及計(jì)算應(yīng)準(zhǔn)確，在鋼筋翻樣前必須弄清設(shè)計(jì)意圖，審核、熟悉設(shè)計(jì)文件和說(shuō)明，掌握現(xiàn)行鋼筋規(guī)范.翻樣時(shí)，考慮好鋼筋之間的穿插避讓關(guān)系，因此，在下料時(shí)考慮好鋼筋的相互關(guān)系以及綁扎時(shí)的排筋次序，有利于鋼筋的順利就位和綁扎，可以確保鋼筋工程施工的質(zhì)量。

　　7混凝土工程

　　轉(zhuǎn)換層的梁板墻柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C50，梁板墻柱一次澆筑完成。因轉(zhuǎn)換層大梁和板混凝土量多，為盡量減少施工縫，采用泵送混凝土。

　　7.1混凝土溫度的計(jì)算

　　混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱引起的溫度較高，易形成溫度裂縫，水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫度與混凝土的絕熱溫升有關(guān)。

　　(1)混凝土的絕熱溫升

　　計(jì)算絕熱溫升的數(shù)據(jù)按經(jīng)優(yōu)化后的混凝土配合比、水泥用量及粉煤灰用量取值。3d時(shí)的水化熱溫度最大，故計(jì)算齡期3d的絕熱溫升�；炷�土絕熱溫升為：

　　T=W×Q0×(1-e-mt)/(C×r)(1)

　　式中：

　　T-混凝土的絕熱溫升(℃);

　　W-每立方米混凝土的水泥用量(Kg/m3);

　　Q0-單位水泥28d的累計(jì)水化熱(J/Kg);

　　C-混凝土的比熱(J/Kg·K);

　　r-混凝土密度(Kg/m3);

　　T一混凝土齡期(d);

　　m-常數(shù)，與水泥品種，澆筑時(shí)的溫度有關(guān)，這里取0.384。

　　Tmax=W×Q0×(1-e-mt)/(C×r)=480×461×0.68/(0.97×2400)=64.6(℃)

　　(2) 混凝土澆筑溫度

　　TJ=TC+(Tp-TC)×(A1+A2+A3+…AN) (2)

　　式中：

　　TC-混凝土拌合溫度(它與各種材料比熱容及初溫度有關(guān))，按多次測(cè)量資料，有日照時(shí)混凝土拌合溫度比當(dāng)時(shí)溫度高5℃～7℃，無(wú)日照時(shí)混凝土拌合溫度比當(dāng)時(shí)溫度高2℃～3℃，我們按3℃計(jì);

　　混凝土澆筑時(shí)的室外溫度(四月中旬，室外平均溫度以20℃計(jì));

　　A1+A2+A3+…+AN溫度損失系數(shù)，查《大體積混凝土施工》P33表3-4得：

　　A1-混凝土裝卸每次A=0.032(裝車(chē)、出料二次數(shù))，

　　A2-混凝土運(yùn)輸時(shí)A=Q×t，式中：Q為滾動(dòng)式攪拌車(chē)，其溫升0.0042，混凝土泵送不計(jì)，t為運(yùn)輸時(shí)間(以分鐘計(jì)算)，從商品混凝土公司到工地約30min。A3澆筑過(guò)程中A=0.003×60=0.18。

　　TJ=TC+(Tp-TC)×(A1+A2+A3+…+AN)

　　=31+(-3)×(0.064+0.126+0.18)=29.9(℃)

　　(3) 混凝土中心溫度

　　Th=TJ+Tmax×ζ=29.9+64.6×0.36=53.2(℃)

　　式中：

　　Th-混凝土中心溫度;

　　TJ-混凝土澆筑溫度;

　　ζ-不同澆筑混凝土塊厚度的溫度系數(shù)，對(duì)1m厚混凝土3d時(shí)ζ=0.36。

　　從混凝土溫度計(jì)算得知，在混凝土澆筑后第3d混凝土內(nèi)部實(shí)際溫升為53.2℃，比當(dāng)時(shí)室外溫度(20℃)高出33.2℃>25℃，不滿(mǎn)足要求，故必須采用相應(yīng)的措施，防止大體積鋼筋混凝土板因溫差過(guò)大產(chǎn)生裂縫。

　　7.2混凝土的泵送與澆筑

　　本工程全部采用商品混凝土，廠家應(yīng)使用水化熱較低的水泥，以減少混凝土中總水化熱，控制粗細(xì)骨料的質(zhì)量，混凝土中摻加一定比例的粉煤灰與N型高效泵送劑，并摻水泥用量

　　10%的UEA-H膨脹劑?混凝土坍落度控制在160mm～180mm之間。因試配時(shí)已考慮了避免混凝土離析的措施，故布料采用泵管直接下料。并盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，合理安排澆筑順序，及時(shí)卸料。

　　在澆筑前，用水沖洗模板降溫，泵管用麻布包裹。為保證施工質(zhì)量，利于混凝土早期散熱，應(yīng)對(duì)厚混凝土進(jìn)行分層施工。

　　7.3加強(qiáng)測(cè)溫工作

　　根據(jù)混凝土的配合比和現(xiàn)場(chǎng)氣候條件，采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)三維有限元溫度分析程序(3D-TFEP)將溫度測(cè)試儀的溫度探頭預(yù)先埋人大體積混凝土內(nèi)，測(cè)點(diǎn)沿高度斷面布置包括底面、中心和上表面，沿平面布置包括中部和邊角區(qū)，總之測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)能全面反映大體積混凝土內(nèi)各部位的溫度，并能對(duì)整個(gè)過(guò)程中的溫度狀況進(jìn)行模擬計(jì)算，且能及時(shí)掌握混凝土溫度變化的實(shí)際狀況并隨時(shí)加以必要的控制。第1～5d內(nèi)每2h測(cè)溫一次，6～28d每4h測(cè)溫一次，隨時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升情況、內(nèi)表溫差及氣溫變化，繪制溫度變化曲線，以便采取相應(yīng)措施。

　　7.4加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施

　　為確保UEA-H膨脹劑充分發(fā)揮作用，須用塑料薄膜和草袋對(duì)混凝土進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)。對(duì)已澆筑完畢的混凝土待初凝以后及時(shí)在混凝土表面和外模覆蓋一層塑料薄膜，并用濕草袋加

　　以覆蓋，保證混凝土處于潮濕狀態(tài)養(yǎng)護(hù)14d。

　　8結(jié)束語(yǔ)

　　總之，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)作為高層建筑的重要部位，同時(shí)由于施工中，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、對(duì)支撐系統(tǒng)要求高，因此施工過(guò)程中的質(zhì)量控制顯得十分重要，只有在科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，精心組織、規(guī)范施工、做好施工過(guò)程中的質(zhì)量控制、才能為建筑物整體質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2] 徐海濤，高層建筑鋼筋混凝土梁式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)淺析[J]中國(guó)科技縱橫，2011.12