高层商住楼转换层大梁支撑体系设计与施工
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摘要：转换层承受的竖向荷载大，截面尺寸高而大，给施工带来了一定的难度。本文结合具体实例，对高层商住楼转换层大梁支撑方案优化过程进行了详细阐述，并从模板支撑体系、钢筋工程、混凝土浇筑施工等方面详细阐述了高层商住楼转换层大梁施工技术与裂缝控制措施，并对效果进行了分析评价和总结。
关键词：高层商住楼；结构转换层；模板支撑；混凝土浇筑；裂缝控制
中图分类号：TU753.2
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2011)08-0139-02
1 工程概况
湖南某商住楼工程建筑面积45000m。，框架一剪力墙结构，地下2层，地上23层，1～3层为商业裙楼，4层以上为住宅，在3～4层之间设置转换层，梁板式结构。该转换层结构特点是主次梁规格多(梁宽600-1000mm，梁高1200-2000mm)，板厚250mm(见图1)。浇筑用砼为现场搅拌，连续浇筑。
为了保证结构安全，减少砼的一次浇筑量，选择合理的转换梁模板支撑方案是该转换层结构施工的关键。
2 转换层模板支撑方案的分析选择
转换层模板支撑常用的方法有：一次性支模、荷载传递法支模、叠合梁浇筑法支模。一次性支模需要的料具多，工期相对短，但砼浇筑集中，砼浇筑正值5月份，施工缝留设数量太多难处理，而且荷载一次施加，下面楼层承受荷载大，难保质量安全；荷载传递法支模是利用转换层以下各楼层结构已形成的强度未分担转换层自重及施工荷载，减轻了各楼层的负荷，支撑用量相对多，但因砼供应量问题，施工缝多难以接槎问题仍未解决；叠合梁浇筑法支模则根据叠合梁原理，利用先期浇筑的砼已形成的强度未承担后续浇筑的砼重量及施工荷载，可减少支撑用量，降低施工费用，但工期会延长。经过综合考虑施工现场支撑的可用数量，砼的生产能力及工期要求，并为了确保砼的浇筑质量，决定将叠合梁浇筑法支模和荷载传递法支模相结合，即一次支模，分两次浇筑砼再绑板钢筋，并利用多层支撑分流荷载，从而达到较好的技术经济效果。
3.1分层浇筑高度的选择
该工程转换层梁高度变化较大，所选择合理的分层浇筑高度是首要解决的问题，分层高度过小会增加施工缝数量，对结构的整体性不利。根据水平缝的留设原则及设计单位的要求，施工缝的具置选择在板下2cm处，这样分层既减少了下面各层的支撑用量，又缓解了由于砼生产供应能力不足而多留垂直施工缝的问题，同时保证了转换层的整体性。
3.2支撑设计
3.2.1基本假设
1)支撑体系相对于楼板是无限刚性的；2)新增荷载在通过钢管支撑相连接的各楼层间均匀分配；3)支撑支座是刚性的。
3.2.2.计算模型
1)梁底模：梁底模由上向下依次为12mm厚竹胶板、50mm×100mm木方、钢管小横杆、大横杆、计算模型均为连续梁，并依据上面构件的重量和强度未决定下面支撑的间距，其计算除了满足强度要求外，还应满足刚度要求。
2)梁侧模：梁侧模由内向外依次为12mm厚竹胶板、50mm×100mm方木水平设置、双向双钢管背楞及对拉螺栓，其竖向钢管与梁下水平杆用扣件固定牢固。将木模侧板视为支撑在方木楞上的连续梁，并依据其强度来确定木方楞及钢管间距；按轴心受拉构件验算对拉螺栓的强度与间距，上述计算除满足强度要求外，还应满足刚度要求。
3)钢管立柱：按两端简支的轴心受压构件验算钢管立柱的强度和稳定性；立柱底座的尺寸按立柱承受的轴向荷载及楼板的承载力计算确定，并进行楼板局部承压验算。
3.2.3计算过程
1)荷载及荷载分项系数取值，作用在模板支撑上的荷载分为永久荷载和可变荷载，永久荷载包括砼结构、模板、支撑和各种附件的重力荷载，可变荷载指施工荷载。梁底模计算时，可变荷载考虑了施工人员及设备荷载，计1.0kN／m2，水平模板振捣时产生的荷载2.0kN／m2，垂直模板振捣时产生的荷载4.0kN／m2，梁侧模板计算时考虑了2.0kN／m2的砼倾倒时产生的施工荷载。支撑架不封闭，故不考虑风荷载的影响。
2)计算结果砼自重，施工荷载共计∑σ=48.9kN／m2。二层楼面按商业用房设计使用荷载为3.5kN／m2，故二层的承载力无法满足要求，而负一层为车库，设计使用活载为35kN／m2，需将此荷载传递到负一层结构楼面，才能保证施工安全。
3.3转换梁支撑施工
1)梁底模板采用12mm厚竹胶板，50mm×100mm木方楞，间距150mm，大、小横杆采用φ48x3.5mm钢管，间距500mm，对于跨度≥4m的次梁，跨中起拱1.5‰，主梁跨中起拱3‰，起拱顺序为先主梁后次梁。
2)梁侧模板；采用12mm厚竹胶板，50mm×100mm木方楞作背肋，间距250mm，其外侧设双根双向φ48×3.5mm钢管，沿梁高度及跨度方向设置间距500mm的12对拉螺栓，并将梁侧竖向钢管与梁下架体水平杆牢固相连接，使其成为一个整体。
3)立柱支撑架：通过计算，在梁下设置三排支撑架体，立杆纵横间距500mm，水平杆步距不大于1000mm，下设扫地杆(距楼面200mm)，并将架体与砼柱及楼层满堂架牢固连接，为了防止立杆顶端出现偏心受压而降低承载力，顶端设专用可调支托，在立杆底端设专用钢底座。为了保证架体的稳定性，每隔一跨设置纵横剪刀撑，见图2。
4)荷载传递：转换层施工时，二层顶模未拆除，故仅对一层、负一层的梁进行支撑加固，加固采用双排架、立杆纵横间距分别为1500mm、900mm，横杆步距1500mm。
4 钢筋工程施工
转换结构大梁的含钢量大，主筋长，布置密，在两梁相交的柱节点区布置众多主筋、腰筋、柱筋，主筋还须弯起锚固，众筋“抢位”现象十分突出。任何一根主筋的就位错误，均会造成大量的返工。因此，准确地翻样和下料，合理安放好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。
4.1钢筋翻样与下料
1)钢筋翻样前必须弄清楚设计意图；审核、熟悉设计文件及有关说明：掌握现行规范的有关规定。翻样时要结合实际并考虑方便施工。
2)考虑到原设计所有大梁的主筋在柱节点区均弯起锚固，无法施工。经设计院同意变更为：大梁的最上一拌面筋向下弯并锚固2500mm(即锚至底筋以上)；底筋的最下一捧主筋尽量靠柱边上弯25d，其余主筋全部取消弯锚，负筋亦不弯起，均伸至弯起筋即可(柱截面大，锚固长度满足要求)。增大了节点空
间，为混凝土的灌注和振捣提供了条件。另外KLl大梁上端350m宽的小梁箍改为开口箍(下开口)，锚入大梁35d，以方便施工。
3)大梁主筋接头全部采用闪光对焊。施工中采取焊工培训、严把材质关和加倍取样送检等措施，确保质量。
4)梁上部的主筋接头要求设置在跨中1／3跨长内，下部主筋接头要求设在靠近支座1／3跨长内。由于梁内主筋多，主筋下料时，必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置，以保证主筋的焊接接头相互错开并满足现行规范要求。
5)为方便钢筋的安装就位，满足上述规范要求，必须对所有梁主筋按就位顺序进行编号。
6)梁箍筋大，下料时要注意对焊接头位置，避免接头出现在箍筋的弯折处。
4.2钢筋的安装与就位
钢筋安装顺序：搭钢管搁架一分层铺设下部纵筋一分层吊挂上部纵筋一套箍筋一放吊筋一拆搁架下横杆，下纵筋与箍筋绑扎固定一上纵筋与箍筋绑扎固定一梁底保护层一骨架就位一绑扎吊筋、柱节点箍筋+穿负筋、腰筋等。
1)大梁钢筋的安放在梁底板铺设结束后进行。先在梁底上方搭设临时钢管搁架(搁架立杆支撑在梁两侧的楼板模板上)，搁架下横杆高出梁底30～35cm，上横杆比梁面高10～15cm。在搁架下横杆上铺设梁的最下一排纵筋，之后，按放一排横杆(横杆与搁架立杆扣接并贴紧下层纵筋)铺设一排纵筋的原则，铺设完梁下部的全部主筋；在搁架的上横杆上铺设梁最上一排面筋，用φ6筋制成的“S”钩在上排面筋上挂起上部第二排纵筋，同样用“S”钩在第二排纵筋上挂起第三排纵筋，直至梁上部纵筋全部逐层挂起；主筋铺设完后，套箍筋、放吊筋：由下而上逐根拆除搁架下横杆，同时将下部纵筋与箍筋绑扎固定：同样由下而上把上部挂起的纵筋与箍筋绑扎固定：放置梁底保护层垫块；松动扣件，放下搁架的上横杆使骨架就位。最后，穿负筋、腰筋、接筋，绑扎新生柱插筋及洞口加固筋。
2)在梁底模的两端划定出每排20根(I)25纵筋的分布位置，同时确定它们各自在柱节点的位置，主筋排列必须按次序对号入座。
3)安装梁纵筋要注意梁与梁之间的协调，按先KL3后其余梁的顺序，纵筋依次交叉穿插，上下交替搁置，以保证主筋在梁内的设计位置。实际施工时KLl的h。有所减小，箍筋也得相应缩小，即在梁端配制缩尺箍筋。
4)安装柱节点箍筋时，必须按事先确定的位置和数量，在主筋铺设的同时将柱箍筋放置在各层主筋之间，特大梁钢筋骨架就位后，按由上至下的顺序将柱箍同柱主筋绑扎固定。柱节点箍筋不得少放、漏放。
5)大梁的上下支撑钢筋在绑扎就位时就要保证其上下对齐形成垂直的钢筋间隙，以便混凝土灌注和振捣。
6)梁底保护层：鉴于梁钢筋骨架重，底筋高度不一，用细石混凝土和钢丝网片特制了两种厚度的高强度夹丝保护层垫块(以防压碎)。保护层垫块成棒布置，统一垫在主筋下，在梁骨架就位前放置好。
5 混凝土浇筑施工
5.1混凝土的泵送与浇筑
本转换层梁板混凝土强度等级为C40，部分C50，采用商品混凝土泵送运输浇筑，混凝土坍落度控制在15～16cm。为了确保模板支撑架均衡受载、保证支撑系统的整体稳定性，混凝土的浇筑宜采用从中部开始、逐渐向两边扩展的方式进行浇筑。
1)混凝土浇筑前，应清理干净模板内的杂物，并洒水湿润。
2)转换层混凝土浇筑根据设计要求一次浇筑完毕，不留施工缝。为防止浇筑过程中产生冷缝或施工缝，要严格按照事先确定的浇筑路线进行浇筑。
3)混凝土应分层进行浇筑，每层浇筑厚度控制在500mm左右，每层间隔时间1.5～2h，第一次浇筑混凝土时，只浇筑无转换大梁部分剪力墙，浇筑至梁底10cm位置，有转换大梁部分不浇筑；第二次浇筑混凝土时，有转换大梁部分剪力墙、柱及梁板混凝土一次浇筑完毕，应注意大梁部分必须分层浇筑、分层振捣，每层浇筑厚度不超过50cm。在转换层大梁以下的剪力墙，因钢筋较密，振动棒必须插到位，且应按振动棒的有效范围500mm未控制振捣质量。振动棒插点为梅花状，棒距控制在500mm左右，要求不漏振，不过振，肉眼观察混凝土表面无气泡，不下沉即为振捣密实。在振动棒振不到的部位，应辅助振捣模板，但时间不应过长，或在钢筋密集处用钢钎配合振捣，确保混凝土密实。大梁应分层振捣，同样按振动棒的有效范围来控制振捣质量。
4)混凝土表面标高的控制。严格控制钢筋绑扎质量，按设计控制好钢筋骨架的标高；混凝土浇筑前，由放线组抄平，在预留插筋上弹出500mm标高控制线，由于转换层面积较大，为确保整个转换层的表面平整度，混凝土收面时要拉通线收面，以控制其表面平整度。
5.2混凝土的裂缝控制措施
混凝土的裂缝控制是一个综合性极强的问题，在转换梁施工中不仅要考虑混凝土表面失水过快引起的干缩裂缝，还必须控制混凝土因为内外温差过大引起的温度裂缝，本工程根据《高层建筑施工手册》计算方法分别计算1-9天龄期的结果如表1。
由以上计算结果可以看出，混凝土中心最高温度与表面温度之差(Tmox-Tb(t))最大值出现在第3天，为16.6℃，符合不超过25℃的规定要求；混凝土表面温度与大气温度之差(Tb(T)-T。)最大值出现在第5天，为15.9℃，混凝土表面温度与大气温度之差满足不超过25℃规定要求，所以仅靠模板保温就能保证转换梁不产生温度裂缝。
对于干缩裂缝应采取从原材料、外加剂、混凝土的配制、浇筑、养护等一系列措施加以解决。本工程采取的主要措施是：
1)混凝土内掺水泥用量10％的UEAH膨胀剂，以补偿混凝土凝结时的收缩。
2)为防止温度裂缝，在混凝土中加减水剂和磨细粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热。
3)控制混凝土坍落度。施工中要求在满足泵送的基础上尽量用小值，现场实测混凝土坍落度不大于160mm。
4)为防止混凝土沉降而产生的塑性裂缝，在梁柱相交的核心区混凝土浇筑完毕约卜1，5h后并在初凝前，用直径为35mm的振动棒二次振捣，加强混凝土密实度，提高其抗裂性。楼板混凝土表面应抹光压实，以避免水分大量蒸发而收缩裂缝。
5)加强养护措施。砼浇筑完毕后，在楼面密铺麻袋，保持湿润。并应重点注意大梁侧模的保水工作，大梁砼浇筑完毕后3d内禁止拆侧模，3d后拆除侧模，混凝土表面应保持湿润，保证混凝土处于潮湿状态养护14d。
6 效果评价
采用叠合梁浇筑法支模和荷载传递法支模相结合的方法进行转换层大梁施工，首先解决了因砼供应能力不足而多留施工缝的问题，使用复合泵送剂，缓凝时间选用10h(实际8h)50h顺利完成浇筑任务，基本上没有形成施工缝，保证了转换梁的整体性，其次，相对减少了支撑的一次投入量，其三保证了结构的质量和安全。拆模后经实测实量，模板无一变形跑模，砼外光内实，下层结构无裂缝出现。
7 结语
综上所述，在高层建筑结构转换层大梁施工中，由于其截面大、结构受力复杂、对支撑系统要求高，因此施工过程中的质量控制显得十分重要，只有在科学计算的基础上，精心组织，规范施工，做好施工过程中的质量控制，才能为建筑物整体质量打下坚实的基础。
参考文献：
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[4]唐兴荣一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，2002.高层建筑大直径人工挖孔扩底灌注桩的设计与施工
某大厦由主楼、附楼两部分组成，主楼建筑面积27005m2，附楼建筑面积3000m2。