高层建筑转换层混凝土结构梁施工
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摘要：本文主要阐述分析了转换层大体积混凝土梁施工技术及相应的模板支撑系统的施工要点，并提出了具体的施工质量控制方案以供参考。
关键词：转换层；截面；温升；验算；控制措施
Abstract: this paper mainly analyzes the transformation of large volume concrete beam construction technology and relevant template construction points of the support system, and put forward the concrete construction quality control plan for your reference.
Keywords: conversion layers; Section; Temperature rise; Checking; Control measures
中图分类号：C935文献标识码：A 文章编号：
1前言
某工程项目为21层框剪结构，建筑面积16000，其中转换层位于6层，为箱式结构转换层，底板厚180mm，顶板厚220mm，框支梁截面BH为0.9×3m、1.4×3m等几种，混凝土设计强度等级为C50。在本工程转换层主体施工中，因该层框支梁截面大，大体积混凝土的温度控制及模板支撑系统设计、施工是关键点，参照《建筑施工计算手册》，下面将针对这两个问题进行施工方案设计。
2 混凝土的温度控制
本工程转换层框支梁截面大，宽度最大的为1.4 m，下面以该梁为例进行设计验算。
2.1混凝土的绝热温升
水泥水化热引起的混凝土内部实际最高温度与混凝土的绝热温升有关。计算绝热温升的数据按经优化后的混凝土配合比、水泥用量及粉煤灰用量取值。3d时的水化热温度最大，故计算龄期3d的绝热温升。混凝土绝热温升为：
式中：Tr-混凝土的绝热温升(℃)；W-每m3混凝土的水泥用量(kg/ m3)，取480 kg/ m3；Q0-普通水泥每公斤水泥发热量为461kJ/kg；C-混凝土比热0.97kJ/kg.K；R―混凝土容重2400 kg/ m3；t-混凝土龄期(天)，取3天；m-常数，与水泥品种、浇筑时温度有关，取0.384。
2.2混凝土浇筑温度
式中，TC-混凝土拌合温度(它与各种材料比热及初温度有关)，按多次测量资料，有日照时混凝土拌合温度比当时温度高5℃-7℃，无日照时混凝土拌合温度比当时温度高2℃-3℃，我们按3℃计；TP-当时施工时为夏天，取混凝土浇筑时的室外温度为28℃；A1+A2+A3+……+An为温度损失系数，查《大体积混凝土施工》P33表3-4得出：A1-混凝土装卸每次A=0.032(装车、出料二次数)，A2-混凝土运输时A=Q×t，式中：Q为滚动式搅拌车，其温升0.0042，混凝土泵送不计，t为运输时间(以分钟计算)，从商品混凝土公司到工地约30分钟，A3―浇筑过程中A=0.003×60=0.18。
2.3混凝土中心温度
式中：Th―混凝土中心温度；Tj―混凝土浇筑温度(℃)；ζ―温度系数，对1.4 m厚混凝土3天时ζ=0.48。
混凝土中心温度峰值与大气温差约在32.9℃，需采取相应的保温措施，以保证从混凝土中心至大气的温差梯度及混凝土本身的降温梯度满足合理的预控指标。
2.4混凝土表面温度
在本工程中，转换层框支梁侧面拟采用模板外挂3厚麻袋对混凝土进行养护，派专人负责覆盖保温、淋水工作。
首先计算保温层的传导系数β(W/.K)：
式中：σi：各保温层材料的厚度(m)；λi：各保温层材料的导热系数(W/m.K)；βq：空气传导系数，取23W/.K混凝土。
虚厚度h'(m)：
式中：K：计算折减系数，取0.666。
混凝土计算厚度H(m)：
H=h+2h'=1.4+2×0.15=1.7m
Tr=Th-Tp=60.9-28=32.9℃
最后计算表面温度Tbr：
Tbr=Tp+4×h'×(H-h')×Tr/H2(4)
=28+4×0.15×(1.7-0.15)×32.9/1.72=38.6℃
2.5结论
混凝土中心最高温度与表面温度之差：
Ta=Th-Tbr=60.9-38.6=22.3℃，未超过25℃的规范值，但已接近，需加强保温措施。
Tb=Tbr-Tp=38.6-28=10.6℃，未超过25℃，故上述保温措施可行。
2.6施工控制措施
(1)本工程全部采用商品混凝土，厂家应使用水化热较低的水泥，以减少混凝土中总水化热；控制粗细骨料的质量，尽量减少含泥量。
(2)为保证施工质量，利于混凝土早期散热，应对厚混凝土进行分层施工：第一次与箱式转换层底板一起浇筑，浇至标高21.05m处；第二次与箱式转换层顶板一起浇筑。分两次浇筑能散发大量的水化热，降低混凝土内部的温度。
(3)本工程转换层框支梁侧面拟采用模板外挂3厚麻袋对混凝土进行养护，派专人负责覆盖保温、淋水工作，混凝土终凝后持续浇水养护14d。
3模板与支撑设计
本工程转换层框支梁多数梁的断面为700mm～900mm×2350mm～3000mm，有2根梁的断面为1400mm×2500mm。转换层框支梁侧模板采用胶合板。梁底采用50mm×100mm方木支撑间距250mm，方木下为四排钢管支撑纵向间距500mm，中部两支撑采用顶撑。竖向楞木用50mm×100 mm方木，间距400mm；侧模设4道ф12对拉螺栓，横档采用两根ф48钢管配合ф12螺栓拉结，梁上部螺栓竖向间距600mm，梁下部螺栓竖向间距350mm～450mm，螺栓横向间距450mm。梁侧模首次支设到板上500mm高，采用吊模，模板及斜撑要固定在已绑扎的梁板钢筋上，需支撑牢固；二次支模时需与首次支设的侧楞木固定牢，模板接缝要严密，防止漏浆。
转换层框支梁侧、底模板及楞木、对拉螺栓的强度及挠度根据规范验算后均满足要求。由于箱式结构转换层分两次浇注，施工缝处理等施工较繁复，预计该层施工需40天。故5层及以下梁板混凝土强度按达到100%进行验算，可承受设计已考虑的可承受的荷载，包括砌体及装修部分，下面根据该思路对钢管支撑系统进行验算。
3.1本层梁板临时支撑计算
按断面900mm×3000mm梁进行验算。
q=1.2×0.9×(0.75×0.9+(24+1.5)×0.9×2.43)+1.4×0.9×0.9×2=63.2 KN/m
(1)横杆验算
荷载设计值：
P=63.2×0.25×0.4=6.32KN
抗弯验算：M=0.238PL(5)
=0.238×6.32×0.5=0.75KN・m
σ=M/W=0.75×106/5.08×103=148≤f m=215 N/mm2
满足要求
挠度验算：
ω=1.764PL3/100EI(6)
=1.764×6.32×103×5003/(100×2.06×105×12.19×104)=0.55mm
满足要求
(2)立杆验算(中部两立杆受力最大，验算其稳定性)
荷载设计值：F=63.2×0.5/3=10.5KN
满足要求
稳定性验算：
l 0=2000mmλ= l 0/I=2000/15.8=126.6ф=0.42
σ=N/фA (7)
=10.5×103/0.42×4.89×102=51.1≤f=215N/mm2
满足要求
3.2下层梁板临时支撑验算
(1)楼板混凝土及模板支架荷载
q1=1.2×(0.18×25.1+0.75)=6.3 KN/m2
五层楼板尚可承受的荷载(办公室活荷载标准值为3.5KN/，楼面未施工的装修层静载按1 KN/计取)：
q2=1.2×1+1.4×3.5=6.1 KN/
q1>q2，故楼板可不加临时支撑。
(2)框支梁验算(900×3000mm)
①框支梁(900×3000mm)及模板支架的荷载：
q0=1.2×(0.9×3×25.5+0.75×0.9)=83.43 KN/m
五层梁尚可承受的荷载(未施工的墙体静载按3.1 KN/计取)：
q5=1.2×3.1×3.5=13.0 2KN/m，故五层梁需承受荷载：
q=q0-q5=83.43-13.02=70.41KN/m
②立杆验算
梁下设二排钢管立杆，其位置与上层梁下中部立杆一致，每延米设4根立杆。
a.荷载设计值F=q/4=70.41/4=17.6 KN
b.稳定性验算：
l 0=2000mmλ= l 0/I=2000/15.8=126.6 ф=0.42
σ=N/фA=17.6×103/0.42×4.89×102=85.7≤f=215N/mm2
满足要求
③四层梁尚可承受的荷载：
q4=1.2×3.1×3.2+(1.2×1+1.4×3.5)×3.9/2=23.8 KN/m
故四层梁需承受荷载：
q=q0-q5-q4=70.41-23.8=46.6KN/m。
④梁下设二排钢管立杆，数量为上层梁下立杆的50%，
每延米设2根立杆。
a.荷载设计值F=q/2=46.6/2=23.3KN。
b.稳定性验算：
l 0=2000mmλ= l 0/I=2000/15.8=126.6ф=0.42
σ=N/фA=23.3×103/0.42×4.89×102=113.4≤f=215 N/mm2
满足要求
⑤三层梁尚可承受的荷载：
q3=1.2×3.1×3.2+(1.2×1+1.4×3.5)×3.9/2=23.8 KN/m
故三层梁需承受荷载：
q=q0-q5-q4-q3=46.6-23.8=22.8KN/m。
⑥梁下设二排钢管立杆，数量为上层梁下立杆的1/2，
每延米设1根立杆。
a.荷载设计值F=q=22.8KN
b.稳定性验算：
l 0=2000mmλ= l 0/I=2000/15.8=126.6 ф=0.42
σ=N/фA=22.8×103/0.42×4.89×102=111≤f=215
N/mm2
满足要求
⑦二层梁尚可承受的荷载：
q2=1.2×3.1×3.2+(1.2×1+1.4×3.5)×3.9/2=23.8 KN/m
故二层梁需承受荷载：
q=q0-q5-q4-q3-q2=22.8-23.8
4 工程应用效果
本工程转换层框架施工前，对截面大的框支梁大体积混凝土的温度控制及模板支撑系统进行设计，并确定具体的施工方案。转换层框架按照确定具体的施工方案进行施工，施工时钢管支撑系统稳定，无异常，模板及钢管变形值均小于规范允许值，截面大的框支梁梁侧未发现裂缝，工程应用效果好。
5 结语
超大超重等特殊结构框架施工前，对模板支撑系统等疑、难点进行设计、验算，可克服施工的盲目性，确保施工安全及工程质量，起到较好的效果；传统的超大超重转换层施工时的支撑系统通常采用型钢支撑系统，在本工程中转换层采用普通的钢管支撑系统和框支梁侧面采用覆盖聚乙脂薄膜进行养护，利用常见的钢管及聚乙脂薄膜，既解决了施工中的难点，又节省了购买特殊材料的费用，且美观大方，有效降低了工程成本；本工程转换层支撑系统采用普通的钢管，取得较好的效果，对其它类似工程的施工有较好的借鉴作用。
参 考 文 献：
[1]江正荣.建筑施工计算手册[M].中国建筑工业出版社，2001.
[2]建设部工程质量安全监督与行业发展司.建设工程安全生产技术.中国建筑工业出版社，2004.