钢骨混凝土结构转换层的特点及施工技术要点

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【摘要】本文对高层建筑钢骨混凝土结构转换层的应用优势进行介绍，对其施工特点做了深入分析，通过工程实例，介绍了其钢梁吊装、模板支撑、钢筋安装、混凝土浇筑及测温控制等施工技术要点。

【关键词】钢骨混凝土结构转换施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1．前言

近年来随着经济的快速发展，高层建筑在工程实践中得到了广泛应用和发展。而由于建筑功能的需要，高层建筑下部楼层作为商场、餐饮、娱乐设施使用，而在上部楼层布置住宅、旅馆、办公用房等十分普遍。这就使得结构形式在上部楼层需要采用小开间柱网的框架结构或剪力墙结构，而下部楼层则采用能提供大空间的大柱网框架结构。在上部和下部楼层之间，就必须设置一个转换层结构作为过渡层，以保证结构受力的有效传递。

从目前国内外已有的带转换层结构的高层建筑来看，按使用材料划分，转换层结构可分为钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢和混凝土组合结构――钢骨混凝土结构。其中，钢骨混凝土结构由于承载力高、延性好，应用在转换层结构中具有明显的优势。

2．钢骨混凝土结构转换层应用优势

根据有关文献统计结果，国内采用的转换层以钢筋混凝土转换层结构居多，大约占85%，另有少数采用预应力混凝土结构和钢骨混凝土结构。钢筋混凝土转换层结构材料便宜，设计和施工相对简单方便，技术和经验较成熟，但其缺点是截面和自重均较大，施工中的模板支撑有较大难度。

钢骨混凝土结构是由混凝土包裹型钢钢骨共同受力的一种新型结构，属于钢―混凝土组合结构的一种类型，其特征是在型钢结构的外面有一层混凝土外壳与其共同工作。钢骨混凝土结构构件可运用于多、高层建筑及一般构筑物中，目前我国主要运用于高层建筑中[1]。

钢骨混凝土结构与钢筋混凝土结构以及钢结构相比，其最大的优点主要有以下几点[2]：

1）钢骨混凝土中的型钢不受含钢率的限制，在高层建筑中可以减小构件截面尺寸，增加使用面积，降低层高。与其他承托层数少，跨度相近甚至更小的钢筋混凝土转换梁相比，采用钢骨混凝土结构后转换梁的截面高度大为降低，截面高度最多可减小50%以上[3]。

2）钢骨混凝土中的型钢在混凝土未浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，因而减少了支模施工的劳动力和材料。

3）钢骨混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，尤其是实腹式构件更具有良好的抗震性能。

4）钢骨混凝土结构较钢结构在耐久性和耐火性能上均明显胜出一筹。

3．钢骨混凝土结构施工特点

比较传统的钢筋混凝土转换层结构，钢骨混凝土结构在施工应用中，存在以下一些特点：

1）大量采用定型构件，利于施工质量控制。钢骨混凝土结构大量采用钢梁钢柱等钢结构构件，这些构件都在工厂加工，质量易于控制。对于施工质量要求很高的转换层结构来说，是十分有利的。

2）现场吊装、焊接或铆接工程量大、质量要求高。钢骨混凝土结构需特别注重钢结构的吊装、焊接或铆接工程质量。

3）相对普通混凝土转换层结构，钢骨混凝土结构钢筋的安装工程量减小非常明显，对加快施工工期十分有利。同时，避免了普通转换层大梁钢筋过密，难以浇筑混凝土和保证混凝土质量的问题。

4）钢骨混凝土结构转换梁的截面高度大为降低，同时钢骨混凝土中的型钢在混凝土未浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力。因此，转换梁荷载大为降低，相应的，其支模体系大大简化，施工难度减小，减少了劳动力和材料投入，有利于加快施工工期。

5）钢骨混凝土结构施工工序一般是先吊装型钢梁，再支模和安装钢筋。型钢梁可以在下部混凝土结构未完成前吊装，工序搭接灵活方便，利于工期控制。

4．工程实例及施工要点

4.1 工程实例

广州市珠江新城某项目地下三层，地上44层，其中地上三层为连体裙楼，四层为转换层，以上均为住宅楼，建筑高度153m。工程采用框剪结构，四层及以下柱均采用钢骨混凝土叠合柱，而转换层采用钢骨混凝土梁式转换层，转换梁的最大截面1600×2700mm，内配400×2200×30×3截面的工字钢，梁跨度7.6m。楼面梁板混凝土强度等级为C60。

4.2 施工工序

转换梁的截面很大，最重达到108 KN/m2，若采用一次支模浇筑混凝土方案，模板垂直支撑负荷非常大。为减轻支撑的负荷，利用叠合梁的原理，将2.7m高的转换大梁分两次浇筑，第一次浇筑梁底上1.3m的高度，利用第一次形成的钢筋混凝土梁和原有支撑体系共同承受第二次浇筑混凝土和施工荷载。第二次浇筑的混凝土待第一次浇筑的混凝土达到设计强度的75%才进行。其施工工序如下：

型钢梁吊装转换层梁底模板支顶安装安装梁钢筋骨架安装1.3m以下部分梁侧模板浇筑1.3m以下部分层转换梁混凝土及养护安装1.3m以上部分梁侧及楼面模板楼面钢筋安装1.3m以上部分转换大梁及梁板混凝土浇筑。

4.3 型钢梁吊装

按照钢骨梁最大截面400×2200×30×3计算，钢骨梁每米重量0.64t，其最大跨度为7.6m，考虑到十字钢柱的截面减少量及钢柱牛腿的影响，钢骨梁的最大吊装跨度约6.5m，其最大吊装重量约为4.5吨。钢梁不进行分段吊装。

由于现场吊装点距离吊车位置较远，根据现场情况，钢骨梁吊装时，将主要利用100t汽车吊进行吊装。钢梁采用两点捆绑吊装。

4.4 模板支撑工程

1）由于转换梁分两次浇筑，计算其支撑时可按按其一般荷载，即1.4×1.6m的梁荷载进行计算。梁底的纵横向水平支撑分别采用双钢管和木枋。梁底上层枋（即横向水平支撑）为80mm×80mm马尾杉木枋@200mm，下层托梁采用2Φ48钢管，间距600mm；支撑采用Ф48钢管，支撑体系立柱间距是600mm×600mm。

2）沿梁底纵向每隔2m设1道全高范围的剪刀撑，横向在梁跨范围内梁侧各设2道全高范围的剪刀撑。

3）转换梁模板支设分2次进行，先支设梁底模，在绑扎完梁钢筋并浇筑转换层柱墙混凝土后再支梁侧模。

4.5 钢筋工程

1）转换层钢筋用量大，梁柱节点处的纵横方向梁筋锚入柱内，柱筋弯入梁内，配筋重重叠叠，十分密集，绑扎难度极大，且转换层以上为剪力墙结构，插筋数量又非常大，施工时难以完全插准部位，特别是型钢梁部位应引起高度重视，故应做好钢筋排放顺序方案。

2）梁钢筋绑扎应在梁底模支设完毕后进行。由于梁的截面比较大，梁面钢筋的数量和层、数都比较多，为了保证各种钢筋位置的准确和便于安装，设置钢支架将大梁承托起来，钢筋骨架安装完毕拆除支架。

3）为便于钢筋安装，在梁两侧约梁底标高处安装操作平台。

4）梁钢筋绑扎应先主梁后次梁、交错摆放、再穿入箍筋，待梁钢筋绑扎完毕后，垫放保护层垫块，再分段拆除钢支架。

4.6 混凝土工程

1）钢骨混凝土梁采用二次浇筑的施工工艺。

2）浇筑时由一端开始用“赶浆法”推进，将梁进行分层浇筑，分层厚度为500mm。

3）劲性梁内的钢梁梁顶标高接近楼板标高，而且钢梁的翼缘板400mm，加上劲性梁内的其它钢筋，混凝土浇筑有一定的困难，混凝土入模及振捣密实钢梁上下翼缘的死角位是关键。

①、采用骨料5~20mm的混凝土，混凝土的坍落度150~170mm。

②、采用Ф25小直径振动棒辅助振捣。

③、为了保证钢梁下翼缘板下的混凝土质量，投料时，先从钢梁一侧下料，每一次投料高度不超过500mm，然后用振动棒从梁一侧通过梁底驱赶到另一侧，并从另一侧挤出高度超过翼缘板约50mm以上。当整条梁都完成了这一层混凝土的浇筑是时，再从梁的两侧相对同时分层下料，并用针式振动棒振捣密实。

④、当混凝土浇筑至距钢梁上翼缘底面只有200mm时，再从梁的中段开始浇筑，投料厚度超过上翼缘200mm厚，使上层混凝土对下层混凝土有一定的压力，用振动棒从中间分别向梁的两端逐渐驱赶混凝土。振捣过程中，要始终保持振捣区域内的混凝土厚度，使混凝土从梁的中段沿腹板逐渐向两端延伸，直到梁端部，同时把空气从两端完全排出。

4）第二次混凝土浇筑时间应在第一次的混凝土强度达到75%后，一般为7天。

5）混凝土浇筑终凝后必须即刻覆盖湿润麻袋和薄膜并洒水养护，以保持混凝土梁表面湿润，养护应在14天以上。

4.7 测温控制

1）在转换大梁中设置一个测温点，每一点设三个不同深度的孔，测量梁底部、中部及上部的温度，三个测温点的间距500mm。测温点布置于梁的跨中。

测孔采用镀锌钢管，上口高出梁混凝土面200mm，采用胶带或木塞进行封口。

2）测温时间及次数：测温工作由砼浇筑后12h开始，升温阶段每4h测温一次，降温阶段每8h测温一次，随着温度下降可逐步减少测温次数，但不应少于每天两次。测温天数为14天。

5．结语

钢骨混凝土结构转换层因其具有的承载力高、延性好、小型化等优势，将会在高层建筑中得到越来越多的应用。在施工中，它体现出了施工简便、质量易于控制、工期短的特点。在工程实践中，通过采取有针对性的施工工艺、方法，施工质量达到了设计及规范要求，取得了很好的质量效果和经济效益，为类似工程的施工进行了有益的探索，取得了宝贵的经验。

参考文献：

[1]梁文育，蔡健钢骨混凝土梁式转换层结构的特点及应用[J]广州土木与建筑，2003（1）

[2]周起敬，姜维山，潘泰华钢与混凝土组合结构设计施工手册中国建筑工业出版社，1991

[3]娄宇，魏琏，丁大钧高层建筑中转换层结构的应用和发展[J]建筑结构，1997（1）