高层建筑转换层大梁施工技术分析

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某公寓主楼地上24层，地下2层，建筑面积约40000㎡，总高79.5ｍ，六层以下为框架结构，六层以上为框筒结构，因七层以上使用功能改变，导致柱位、柱距改变，故在六层、七层之间设置转换层大梁支撑标准层柱的转换措施。

该建筑结构转换层大梁是整个建筑结构的关键部位，设计上要求一次浇筑，不留施工缝，所以施工难度很大。

转换层共有四组大梁，KL—1、5梁高2.7ｍ，宽1.1ｍ，跨度8ｍ，为多跨连续梁，总长32.6ｍ，梁下与六层顶板距离100㎜。

一、施工方案

由于该工程分一、二两期施工，二期工程七层以上标准层施工时一期工程已竣工投入使用，要求转换层施工时不能影响六层以下正常使用，而大梁施工荷载大，荷载传递困难，受温度和收缩应力影响易产生裂缝，给施工带来很大困难。

转换层大梁KL—1、5自重大，若采用一次支模、浇筑混凝土方案，施工时模板的垂直支撑负荷太大，梁下楼板无法直接承受其荷载，且六层以下楼板因客观原因也无法设置支撑，为减轻楼板的负荷，在不影响转换层大梁质量的前提下，经与设计单位协商后决定利用叠合梁原理将转换层大梁的分混凝土两次浇筑，即利用第一次形成的钢筋混凝土梁和原有支撑体系共同支撑第二次浇筑的混凝土和施工荷载，形成叠合梁以解决该梁施工荷载的安全传递问题。

二、施工方法

1.为减轻荷载，转换层大梁分二次浇筑，梁截面不变，梁上排筋及箍筋不变，混凝土强度等级为C55，第一部分为1100ｘ700㎜，下排纵筋相应增加4φ25，另设上排筋8φ25，当第一部分梁强混凝土度达到设计强度的70%以上时，方可继续施工剩余部分（叠合层）混凝土。同时需将叠合面表混凝土面清理干净，同时应注意的混凝土养护。

2.为确保第一次浇筑形混凝土成的梁具有足够刚度、强度和二次浇筑叠混凝土合面的抗剪强度，将施工缝做成齿槽，要求叠合面尽量粗糙且凸凹不小于6㎜，第一次浇筑高度0.7ｍ（不包括齿高），支撑的计算仅考虑施工第一次浇筑施工缝以下梁的全部荷载，待第一次浇筑的养混凝土护到设计强度70%以上时，再浇筑施工缝以上2.0ｍ高混凝土梁；

3.梁改为二次施工后，施工缝以下部分的自重可由框架柱及梁下加设的100㎜苯板承载，待梁强度达到100%时，去掉梁底苯板，保证楼板不承受荷载。

三、施工温度裂缝控制

转换层大梁分二次浇筑已在一定的程度上解决了一部分大体积的混凝土施工问题，但施工缝以上第二次浇筑的混凝土仍属大体积混凝土，混凝土内部产生的水化热引起的温度较高，易形成温度裂缝又由于混凝土逐渐降温加上齿槽的约束作用，极易产生收缩裂缝，为避免裂缝的产生，进行了控制裂缝的理论计算。

1.混凝土内外温差计算

T=WQ。/cr(1-e-mt)

式中T——混凝土的绝热温升（℃）

W——每立方米混凝土的水泥用量（㎏/m3）

Q。——单位水泥28d的累计水化热（J/㎏）

C——混凝土的比热（J/㎏·K）

r——混凝土密度（㎏/ m3）

t——混凝土龄期（d）

m——常数，与水泥品种，浇筑时的温度有关。求混凝土最高绝热温升Tmax时，令e=0，所以

Tmax= WQ。/cr=60.6℃

对大体积混凝土最高温度皆发生在第3天，故

TH=Tt+T。

式中Tt——混凝土实际内部最高温生（℃）

TH——混凝土浇筑后内部的最高温度（℃）

T。——混凝土的入模温度，按20℃计算

根据第二次混凝土浇筑高度，从Tt/ Tmax的关系得出Tt/ Tmax=0.675

TH =Tt+ T。=Tmax X 0.675+20℃=61℃

不采取任何保温措施按大体积混凝土施工进行估算,在第三天混凝土表面温度能达到35℃左右,因而混凝土内外温差T= TH-35℃=26℃>25℃,不满足要求.

2.温度应力计算

转换层大梁长度L=32.6ｍ,混凝土浇筑高度H=2.0ｍ,梁宽B=1.10ｍ,H/L=0.061

由于温度与收缩的共同作用,可能引起混凝土开裂的最大拉应力为

бmax=Σбi=ΣａTiEi[1-1/chβH/L]S(t? tλ)·β=

式中Cx——阻力系数(N/ m3)

ａ——混凝土线膨胀系数, бmax≈1.55=R

K=Rt/бmax=0.996

式中[K] ——抗裂安全系数

从上述计算可知,由于降温和收缩产生的混凝土最大拉应力接近混凝土抗裂能力,因此,需采取必要措施防止混凝土开裂。

四、施工措施

1.严格控制配混凝土合比，浇筑温度，尽量缩短混凝土的运输时间，合理安排浇筑顺序，及时卸料；在浇筑前，用水冲洗模板降温；泵管用麻布包裹，以防日光暴晒升温；大量浇筑留在夜间施工。

2.为提高混凝土抗拉强度，优选材料，采用级配良好的骨料，控制骨料中的含泥量。

3.充分利用后混凝土期强度，目的是减少每ｍ?混凝土的水泥用量，降低用水量，降低混凝土水化热。粉煤灰超量取代水泥，原配合比设计粉煤灰10%取代水泥，现增加到15%。试验资料表明：每ｍ?混凝土的水泥用量每增减10㎏，水化热将使混凝土温度增减1℃。

4.在混凝土中掺入3.5%LGL-II泵送减水剂，减少水泥用量，使混凝土缓凝，推迟水化热峰值的出现，降低水化热峰值，使混凝土表面温度梯度减少。

5.保证混凝土浇筑质量。浇筑采用“一个坡度、层层浇筑、一次到顶”的方针。根据混凝土泵送时形成的坡度，在上层与下层布置两道振捣点。第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部振实；第二道布置在混凝土坡角处，确保下部混凝土的密实。先振捣料口处混凝土，以形成自然流淌坡度，然后全面振捣。为提高混凝土的极限拉伸强度，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂，提高混凝土密实度，还采取二次振捣法。在振捣棒拨出时混凝土仍能自行闭合而不会在混凝土中留孔洞，这时是施加二次振捣的合适时机。由于泵送混凝土表面水泥较厚，在浇筑2小时至6小时后，先用长刮尺按标高刮平，然后用木抹反复搓压数遍，使其表面密实，在初凝前用铁板压光。既能较好地控制混凝土表面龟裂，又能减少混凝土表面水分散发。

6.加强测温工作，密切注意观测混凝土内部温升变化，第1—5d内每2h测温一次，6—28d每4h测温一次，随时掌握混凝土内部温升情况、内表温差及气温变化，绘制温度变化曲线，以便采取相应措施。

7.外部保温养护措施

加强混凝土的养护工作。为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时的施工情况和环境气温，转换层不仅在表面，而且在侧面也应采取保温措施，实践中在梁板侧面的钢模板面加铺两层塑料薄膜，再铺一层18mm厚覆塑面夹板。梁板表面采取先铺两层湿麻袋，再铺两层塑料薄膜、一层湿麻袋的保温方法。

养护过程中浇水湿润必不可少，但不应蓄水过多，宜通过保温的麻袋缓慢渗入混凝土表面，只要保持表面湿润即可。

该工程养护期满后，通过检查，混凝土内实外光，质量良好，经检查未发现温度裂缝，六层楼板亦未见裂缝，混凝土强度、梁挠度、外观及几何尺寸符合设计及施工规范要求,可见效果较好。