高层建筑工程结构转换层混凝土施工技术要点
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摘要：本文作者结合工程施工概况,介绍了高层建筑工程结构中的转换层混凝土的几施个工方法以及施工中的一些相关技术要点,并着重阐述了转换层施工措施。
关键词：建筑工程 混凝土施工 结构转换层
随着现代经济的不断发展,城市建筑向着更高、更综合的方向发展,高层建筑已经不再是一单幢的一建筑了,应向着现代化与功能更加齐全的方面去发展,这就对建筑的设计与施工提出了新的要求,尤其是对在这两个功能的转换之间的转换层中的施工。而混凝土结构是以其强度高、整体性较好、适用面广与耐久性更好的特点,在建筑中可以得到最为广泛的应用。因此,在转换层结构的设计中,大多还是采用了混凝土结构,而高层建筑转换层结构往往由于跨度大且承受的竖向荷载很大,致使其截面的尺寸高又大,而且连续的施工强度大,施工过程也非常的复杂,施工难度有比较大。本文基于施工中的,对高层建筑转换层结构施工中的一些问题进行了分析与探讨。
1、钢筋混凝土转换层结构
1. 1 特点
1) 结构体量大，荷载重。转换层是由一种使用功能再向另一种使用功能的转换,其上面的荷载一定要由转换层的梁来承担,有些还要承担转换层上好几层楼面的荷载,所以转换层的梁断面积比较大,而且含钢量也就高。
2)层高较高转换层下部是大空间的地方,其下部与下支撑层高就比较高。
3)结构受力复杂,施工技术要求高含钢量很高,而且钢筋排列密集。同时,由于柱顶梁柱锚固的筋变锚,梁端根部的腋角斜筋穿插,特别是柱截面与梁宽的基本接近,使得梁柱节点的施工有些难度。有些转换层采用了劲性梁的设计模式更使得结构施工复杂。
4)混凝土强度高,结构防裂要求严转换层墙柱混凝土往往采用高强度等级,有的梁板混凝土甚至达到了C60以上,因此,施工时极易产生收缩裂缝。
1. 2 转换层模板支撑系统
由于转换层结构的自重与施工荷载较大,所以必须考虑上部结构的施工速度,在转换大梁混凝土强度没有达到100%设计强度值之前,上部的结构施工已经开始,其荷载均由梁底模来承受,同时,根据工程的实际情况来选择合理的模板支撑方案,以确保支撑系统能有足够的强度和稳定性。工程中常用以下的几种模板来支撑体系。
1) 一次性模板支撑
转换层底模支撑都应从转换层的底一直支撑到底层地面与地下室的底板,这就需要大量的模板支撑材料,适用于施工现场可用的支撑材料很多,且转换层位置也就比较低。
2)荷载传递法支模
将转换梁板的自重与施工荷载通过支撑系统来传递给若干层中的楼板。支撑楼板的数量要通过计算来确定,必要时可以同设计单位商量对楼板的设计来进行更改,增加转换层下面的若干层楼板中的厚度,提高楼板的承载力。另一种方案是可以充分的利用转换层支撑柱的传力作用,将绝大部分的荷载通过梁两端柱面来挑出的钢牛腿或柱面插出的多排斜撑杆构成的梁下斜撑支架体系来传递给混凝土柱;另一部分的荷载可通过楼面设置的竖向来支撑体系再传递给下面若干个楼层。
3)埋设型钢法支模
在转换梁中埋设型的钢与钢桁架,并以模板连接为一体,来承受全部的大梁自重与施工荷载,大梁的一次浇捣成型,可节省模板支撑中的材料,转换梁可使用钢筋混凝土结构。搭设模板支撑时,要求上下层支撑在同一位置,以保证荷载的正确传递,同时,应确定合理的拆除支撑次序,使施工阶段结构受力达最小。当转换结构下层空间时高度也比较大,难以设置脚手架支撑,可使用埋设型钢法的支模。模板的支撑系统后,再转换结构施工阶段的受力状态和使用阶段是不一样,所以应对转换梁(板)和其下部的楼层中的楼板来进行施工阶段的承载力验算。
1. 3 钢筋工程施工
1)合理安排好钢筋就位次序
转换梁(板)的含量高,主筋较长,梁柱的节点区钢筋密集,甚至在部分大跨度的大梁中都使用了工字钢与大直径的钢筋。所以要正确的翻样与下料,并以安排好的钢筋就位次序中的钢筋施工关键。钢筋工程在施工前,钢筋翻样一定要弄清设计意图,审核、熟悉设计文件以及有关的说明,掌握现行的规范和相关的规定。翻样时应考虑好钢筋之间的穿插避让的关系,确定制作的尺寸、安装顺序。
2)钢筋接头的连接
转换层结构的工字钢应采用焊接,焊接完成后一定要全部进行检测,达到标准要求后,才能再进行下一步钢筋的安装和绑扎。小于Φ32的一般采用焊接，大于Φ32的应采用机械连接。如采用剥肋直螺纹连接;两端做弯头的钢筋,采用可调螺纹接头解决钢筋旋转的困难。如转换梁的高度和转换板的厚度很大时,应采取相当措施来保证钢筋骨架的稳定和操作。
1. 4 混凝土工程施工
于结构截面大，故按大体积要求施工。应采用措施防止温度的裂缝。
1)严格混凝土的配合比根据混凝土配合比与施工时气候的状况以及现场条件,转换梁应使用集中供应的预拌混凝土,泵送入模。考虑大梁能在框支柱的节点处钢筋密集,为了能确保混凝土的均匀密实,细骨料为中粗砂,并严格的控制粗细骨料的含泥量与泥块含量、针片状骨料一定要确保在规范的范围内。考虑到大梁在施工期间和当时的天气状况,混凝土所用水泥的选用一定要与当时天气较适宜的水化热、水化反应时间的水泥;掺缓凝型高效减水剂,要求缓凝时间在4h 左右。
2)施工方法
①先施工转换结构周围结构和墙体,防止混凝土的表面散热过快,内外温差距过大; ②在夏季高温气候中施工,一定要采用冰水搅拌,可降低混凝土的入模温度; ③分层浇筑的混凝土,每层的厚度为300-500mm,并在前一层混凝土初凝之前,再将后一层混凝土浇筑完毕; ④采用梁原理浇筑转换的结构,可缓解大体积混凝土中的水化热高和温度应力过大可控制裂缝不会影响。
3)混凝土养护
应使用以下的方法来控制混凝土内外温差小于25℃：①蓄热的保温法和常规的保温方法; ②外保温法：在大体积混凝土内部循环的埋管通水冷却的降温,在大体积混凝土转换结构的中的表面及其底面可采用保温保湿措施; ③如结构板为一般结构则可采用蓄水的养护方法,如在混凝土浇注完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护，24h后即进行蓄水养护，蓄水高度一般为100mm。
2、 预应力混凝土转换层结构施工技术
由于转换梁板上承受的数层甚至数十层结构的荷载,预应力筋用量较多,施工时要尽量采用以下的措施,可防止张拉阶段的预拉区开裂或反拱过大。
1)期张拉中的技术和待转换结构下的支撑一定要加强。
2)配置的预应力筋
在预拉区配置一定数量的预应力筋,可以控制张拉阶段的裂缝和过大的反拱,该部分预应力筋是使用阶段所不需要的。
3)分阶段张拉技术
即逐渐施加预应力以平衡的每个阶段荷载,但由于张拉次数过多, 施工费用也就会加大。
3、 结语
文章所述,在转换梁的施工中,应在施工前考虑好每个方面的因素,并根据实际情况来提出多个可行性的方案进行比较,选择最优的方法进行施工,保证大梁施工的安全可靠。同时,必须将大梁施工的重量传递至工程桩。大梁的支撑体系必须编写专项的支模架施工方案,并应请工程方面的专家进行论证,形成结论后方可开始施工。在结构转换梁的施工中,由于模板支撑复杂、钢筋多、间距密,混凝土量大、强度高,施工组织显得尤为重要,施工组织安排得好,可达到事半功倍的效果。
4、 参考文献：
[1] 高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3-2202.[S].
[2] 混凝土结构设计规范.GB50010-2002. 北京，中国建筑工业出版社，2007.
[3] 唐兴荣. 高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社，2009
[4] 谢晓锋.高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑，2008.