浅析高层建筑转换层施工技术及质量控制
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【摘要】随着城市建设的发展，大部分高层建筑由于建筑使用要求, 主体结构都必须设计转换层。因转换层的结构复杂,其施工要符合常规工艺特点，还应采取特殊措施，保证施工质量。本文通过介绍高层建筑结构转换层施工的质量控制,着重探讨了梁式转换层施工方案的选择,分层浇筑迭合法的应用及优缺点,模板、钢筋及混凝土分项工程质量控制要点。
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
某大厦为高层商住综合楼,地下2层,地上27层。采用框支剪力墙结构。大厦1～4层为商业裙楼,设计为框架结构形式，层高4.8m; 5层为结构转换层,层高4.8 m; 6层以上为剪力墙结构住宅,标准层高2.8 m。转换层为梁式结构,施工荷载大梁截面尺寸为1200mm×2500 mm,板厚250mm,裙房屋面板厚为150 mm。
2施工方案选择
由于本工程转换层大梁截面尺寸达1200mm×2500mm,自重达7.5 t/m,施工时考虑模板自重及施工活荷载,合计线荷载接近80 kN/m，下部楼盖 (即5层楼盖)难以直接承受,必须采取措施解决荷载的安全传递问题。另外,转换层大梁属超长大体积混凝土梁,极易产生收缩裂缝和温度裂缝,必须采取措施予以控制。根据以往工程施工经验,转换层大梁一般有通天支撑一次支模浇筑法、埋设型钢桁架加强模板法和分层浇筑迭合成型法等3种支模方案可供选择。故有必要对各方案进行分析，选定安全、经济、适用的方案施工。
(1)通天支撑法。通天支撑一次支模浇筑法是将施工过程中转换层大梁自重等荷载通过支撑层向下传递,直到地下室底板传给地基。本工程从转换层梁底 (相对标高24.000m)到负二层地下室底板面 (相对标高– 9.6 m),支撑高度达33.6 m,需要大量的模板及支撑材料,费工费料且受力不明确。
(2)埋设钢桁架加强模板法。采用在转换层大梁中埋设型钢桁架 ,将型钢桁架与模板连为一体,以承受全部大梁自重及施工荷载,大梁一次浇筑成型。此方案与通天支撑法相比,可节省大量的支撑材料,但型钢桁架埋于混凝土中,一次耗钢量大,不经济。
(3)分层浇筑迭合成型法。将大梁分2～3层浇筑迭合成型。此方案应用迭合梁的原理 ,将梁沿水平方向分2～3层浇筑,待下层混凝土达到70%的设计强度后浇筑其上一层混凝土。利用浇筑第一层混凝土形成的梁支承第二层混凝土的自重及施工荷载;利用下两层已浇筑的混凝土形成的迭合梁支承第三层混凝土的自重及施工荷载。梁下模板的支撑仅需考虑第一层混凝土自重及施工荷载,可节省大量的模板及支撑材料。同时,混凝土分层浇筑,每层混凝土体积大大减少,对于控制转换层大梁大体积混凝土收缩裂缝和温度裂缝是非常有利的。
以上3个方案,分层浇筑迭合成型法最经济且施工方便,在与设计沟通后确定按第3方案分2层进行施工。为确保下部楼盖 (即5层楼盖 )能够承受转换层施工时的荷载对4层和5层楼盖进行顶撑加强模板支撑方案如图1所示。
图 1转换大梁层模板支撑示意图
同时,经分析表明，分层浇筑迭合成型法也有其局限性。分层浇筑可能引起的永久性的附加应力，分层浇筑形成的施工缝对梁的整体性有一定影响;先浇筑的下层混凝土结构在上层混凝土浇筑时将作为承重结构，迭合面处位结构在上层混凝土浇筑时将作为承重结构，而迭合面处位于梁腹,设计未考虑受力钢筋,要求施工单位在根据实际计算的内力情况验算其负弯矩,在征得设计认可的情况下进行增设负弯距钢筋来保证结构有完整的承载力。
3. 施工质量控制要点
3.1模板工程
(1)支模体系复核。对分层浇筑迭合成型法设计的支模体系,我们必须对其计算过程进行复核。包括梁底模、侧模的强度及变形,竖档及搁栅的强度及变形, 梁底支撑杆件的强度、刚度及稳定性验算,必须全部符合要求才能保证模板体系的正常使用和施工安全。搭设模板支撑时,要求上、下层支撑在同一位置,以保证荷载的正常传递,同时应确定合理的拆除支撑的次序,使施工阶段结构受力达到最小。
(2)模板施工质量监控。加强对支撑系统的检查,将其作为转换层施工的一个关键工序进行严格的质量控制,确保支撑系统的承载能力和稳定性;加强模板安装质量的监督和控制,确保其可靠性 (不变形)和严密性 (不漏浆)。转换层大梁跨度较大,最大跨度为9.9 m,按规范要求, 跨度超过4 m应起拱1/1000～3/1000。考虑到大梁采用分层迭合法施工,梁底模按2/1000起拱。为保证转换层在施工过程中的安全性和稳定性,在转换层混凝土强度达到100%之前, 4层和5层楼盖下的加强支撑均不得拆除。转换层大梁底模须待同条件养护的混凝土试块强度达到100%设计强度后方可拆除。
3.2钢筋工程
转换层的跨度和承受的荷载很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置，要抓好以下几点：
(1)钢筋绑扎安装顺序。为了配合转换层大梁混凝土的分两层浇捣,钢筋相应从底部开始分层绑扎安装。在底模铺好后,先绑扎转换梁底部的钢筋。为了不互相干扰,底部钢筋与箍筋分批穿插协调安装绑扎,在底部箍筋穿插到位后, 再立起箍筋。从第二层底筋起,在每跨梁内用两根短钢管找好标高,扣接在两侧支撑架上,作为钢筋的临时支托,待校正钢筋位置、焊好支架后,拆去短钢管。按此顺序自下而上逐层放置和绑扎水平钢筋及S形拉筋。
当钢筋绑扎至叠合面时,用钢筋支架将叠合面附加筋固定,同时按1.3 m梁高加设与大梁同规格同间距的箍筋,使叠合面处箍筋封闭，叠合面以上的钢筋待下层混凝土浇筑后再穿入箍筋内定位并固定。
(2)迭合面及保护层处理。为保证分层浇筑混凝土的质量,减少冲剪力,在迭合面用长 1.5 m、直径 12 mm、间距200 mm的插筋呈梅花形布置 (有箍筋处此筋取消 ) ,保证结构整体性能不受混凝土分层浇筑的影响。所有主筋、分层之间及保护层每隔1m用长1200mm直径25mm钢筋作垫铁, 以保证钢筋竖向间距准确。
(3)转换层上剪力墙预留插筋的定位控制。转换层上部为标准层住宅,其构件的截面尺寸都比转换层构件截面尺寸小,预留插筋位置准确是控制上层轴线的关键。施工单位的放线人员对各构件的控制线确定的预留插筋位置一定要进行复核,并用红油漆标识,确认后由班组按设计要求布置预留插筋。检查无误后, 插筋用点焊固定在梁钢筋上,预留插筋上部必须绑扎三道水平筋,以增强其整体性。插筋预留完毕后，进行通线检查，根据设计图检查各开间、门、窗洞口的相对位置，确保正确无误。
3．3混凝土浇捣
(1 )混凝土强度等级及配合比。本工程结构转换层的柱、梁、板混凝土强度等级均为C45。因支撑大梁的柱及转换大梁钢筋非常密集， 振捣困难，稍有疏忽就容易造成混凝土不密实，甚至造成蜂窝、孔洞、露筋等质量问题。采用5～30 mm粒径较小粗集料，流动性较大，具有自密实特性的商品混凝土，直接泵送至工作面。尽管分两层浇筑混凝土可减小混凝土内外温差,但混凝土即使在没有内外温差的情况下仍有可能由于凝结过程中产生的收缩而开裂。为此,我们采取在混凝土中掺入适量AEA膨胀剂和缓凝剂的办法,这样既可补偿混凝土的收缩,同时又能减少综合温差,有效地防止了大体积混凝土的开裂。