谈高层建筑结构转换层施工技术
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【摘 要】在转换层结构的设计中, 大多还是采用了混凝土结构, 而高层建筑转换层结构往往由于跨度大且承受的竖向荷载很大, 致使其截面尺寸高而大, 而且连续施工强度大, 施工过程非常复杂, 施工难度大。本文基于以往的施工实践, 对高层建筑转换层结构施工中的问题进行了分析探讨。
1 钢筋混凝土转换层结构
1.1 特点
1.1.1 重大 转换层是由一种使用功能向另一种使用功能的转换, 其上面的荷载必须由转换层的梁承担, 有些还必须承担转换层上好几层楼面的荷载, 因此, 其转换层的梁断面积比较大, 而且含钢量较高。
1.1.2 层高大 转换层往往出现在下部是大空间的地方, 其下部及下支撑层高较高。
1.1.3 结构受力复杂, 施工技术要求高
有些转换层采用了劲性梁的设计模式, 含钢量很高, 而且钢筋排列密集。同时, 由于柱顶梁柱锚固筋的变锚, 梁端根部腋角斜筋的穿插, 特别是柱截面与梁宽基本接近, 使得梁柱节点的施工有相当的难度。
1.1.4 混凝土强度高, 结构防裂要求严 转换层墙柱混凝土往往采用高强度等级, 有的梁板混凝土甚至达到了C60, 因此, 施工时极易产生温度与收缩裂缝。
1.2 转换层模板支撑系统 由于转换层结构的自重及施工荷载较大, 因此, 必须考虑上部结构的施工速度, 在转换大梁混凝土强度未达到100%设计强度值之前, 上部结构施工已经开始, 其荷载均由梁底模承受, 同时, 根据工程的实际情况, 选择合理的模板支撑方案, 以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。工程中常用以下几种模板支撑体系。
1.2.1 一次性支模 转换层底模的支撑往往需要从转换层底一直支撑到底层地面或地下室底板, 需大量模板支撑材料, 适用于施工现场可用的支撑材料较多, 且转换层位置较低的情况。
1.2.2 荷载传递法支模 将转换梁(板)的自重和施工荷载通过支撑系统传递给若干层楼板。支撑楼板的数量应通过计算来确定, 必要时可同设计单位商量对楼板设计进行更改, 增加转换层下面若干层楼板的厚度, 提高楼板的承载力。另一种方案是充分利用转换层支撑柱的传力作用, 将绝大部分荷载通过梁两端柱面挑出的钢牛腿或柱面插出的多排斜撑杆构成的梁下斜撑支架体系传递给混凝土柱; 另一部分荷载通过楼面设置的竖向支撑体系传递给下面若干个楼层。
1.2.3 埋设型钢法支模 在转换梁中埋设型钢或钢桁架, 并与模板连为一体, 以承受全部大梁自重及施工荷载, 大梁一次浇捣成型, 可节省模板支撑材料, 转换梁可采用钢筋混凝土结构。搭设模板支撑时, 要求上下层支撑在同一位置, 以保证荷载的正确传递, 同时, 应确定合理的拆除支撑次序, 使施工阶段结构受力达最小。当转换结构下层空间高度较大, 难以设置脚手架支撑时, 可采用埋设型钢法支模。设置模板支撑系统后, 转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的, 应对转换梁(板)及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。
1.3 钢筋工程施工
1.3.1 合理安排好钢筋就位次序 转换梁(板)的含钢量高, 主筋长, 梁柱节点区钢筋密集, 甚至在部分大跨度大梁中使用了工字钢和大直径的钢筋。因此, 正确地翻样和下料, 合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。钢筋工程施工前, 钢筋翻样必须弄清设计意图, 审核、熟悉设计文件及有关说明, 掌握现行规范的有关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系, 确定制作尺寸、安装顺序和绑扎次序。
1.3.2 钢筋接头焊接 转换层结构的工字钢采用焊接, 焊接完成后必须全部进行检测, 达到标准要求后,才能进行下一步钢筋的安装与绑扎。小于Φ32的钢筋采用闪光对焊, 超过Φ32的钢筋应采用机械连接, 如采用锥螺纹接头连续或冷挤压套筒连接; 两端做弯头的钢筋, 采用可调螺纹接头解决钢筋旋转的困难。当转换梁的高度或转换板的厚度较大时, 应采取措施保证钢筋骨架的稳定和操作。
1.4 混凝土工程施工
大体积混凝土转换层施工时, 应采取措施防止温度裂缝。
1.4.1 严格混凝土配合比 根据混凝土的配合比和施工时气候状况及现场条件, 转换梁采用集中供应的预拌混凝土, 泵送入模。考虑到大梁在框支柱节点处钢筋密集, 为确保混凝土的均匀密实, 粗骨料采用粒径为10~ 30mm 的碎石; 细骨料为中粗砂, 并严格控制粗细骨料的含泥量、泥块含量、针片状骨料在规范的范围内。考虑大梁施工期间与当时的天气状况, 混凝土所用水泥选用与当时天气较适宜的水化热、水化反应时间的水泥; 掺缓凝型高效减水剂, 要求缓凝时间在6h左右。
1.4.2 施工方法 ①先施工转换结构周围结构或墙体, 防止混凝土表面散热过快, 内外温差过大;②在夏季高温气候施工时, 采用冰水搅拌, 以降低混凝土的入模温度; ③分层浇筑混凝土, 每层厚300～500mm, 并在前一层混凝土初凝之前, 将后一层混凝土浇筑完毕;④采用叠合梁原理浇筑转换结构, 可缓解大体积混凝土水化热高、温度应力过大对控制裂缝的不利影响。
1.4.3 混凝土养护 应采用以下方法控制混凝土内外温差小于20℃: ①蓄热保温法, 即常规保温方法;②内降外保法, 即在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温, 在大体积混凝土转换结构的上表面及其底面采取保湿措施;③蓄水养护法, 即在混凝土初凝后先洒水养护2h, 随后进行蓄水养护, 蓄水高度100mm, 适用于转换厚板混凝土的养护。
2 预应力混凝土转换层结构施工技术
由于转换梁(板)上承受数层甚至数十层结构的荷载, 预应力筋用量较多, 施工时应尽量采取以下措施, 防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大。
2.1 择期张拉技术 即待转换结构下的支撑必须加强。
2.2 配置预应力筋 在预拉区配置一定数量的预应力筋, 用以控制张拉阶段的裂缝及过大的反拱, 该部分预应力筋是使用阶段所不需要的。
2.3 分阶段张拉技术 即逐渐施加预应力以平衡各阶段荷载, 但由于张拉次数较多, 会加大施工费用。
3 结语
综上所述, 在转换梁的施工中, 应在施工前考虑好各个方面的因素, 并根据实际情况提出多个可行性的方案进行比较, 选择最优的方法进行施工, 保证大梁施工的安全可靠。同时, 必须将大梁施工的重量传递至工程桩。大梁的支撑体系必须编写专项的支模架施工方案, 并应请工程方面的专家进行论证, 形成结论后方可开始施工。在结构转换梁的施工中, 由于模板支撑复杂、钢筋多、间距密, 混凝土量大、强度高, 施工组织显得尤为重要, 施工组织安排得好, 可达到事半功倍的效果。