高层建筑结构转换层施工技术分析及探讨

摘要: 当前，高层建筑的发展越来越快，本文结合工程实例, 从高层建筑结构转换层施工中的模板支撑系统设计与验算、钢筋安装和大体积混凝土浇筑等方面详细阐述了其结构转换层施工中的难点和重点, 并对其施工质量控制措施要点进行了详细探讨。

关键词:高层建筑转换层施工技术

中图分类号：TU74文献标识码：A

1工程概况

某住宅小区B栋, 地上建筑23层, 总建筑面积25000m2, 框支剪力墙结构, 结构转换层在第3层, 3层以下为钢筋混凝土框架结构, 三层以上为剪力墙结构。转换层大梁混凝土设计等级为C55, 最大转换梁断面尺寸为111m×118 m, 断面最大配筋: 主筋上下各3 排、每排10

2 结构转换层施工技术及质量控制措施

该工程转换层施工的主要关键点和难点为模板支撑加固、钢筋的连接与绑扎以及混凝土浇注及裂缝控制, 而这也是目前建筑施工人员研究的重点和难点。转换层施工工艺流程如图1:

2.1 模板支撑系统设计

支撑系统可用

图2 模板支撑系统布置示意图

对支撑系统作如下三个方面的验算:

门架横梁的承载力

按《建筑施工脚手架实用手册》规定: 横梁承载力可采用图3计算模型:

图3 横梁承载力计算简图

计算时应满足p≤28kN。

1) 每0145 m内结构自重: 2500 ×0145 ×111 ×118 =222715 kg;

2) 每0145 m内模板、木枋自重: 50 kg;

3) 每0145 m内施工活荷载: 80 kg;

考虑112的安全系数: P =222715 +120 + 150100 ×112 =N, 与设计承载力相等。

2．1．2立杆受压承载力

按《建筑施工脚手架使用手册》提供的计算方法; 门架在门架平面内抗弯刚度比在门架平面外的抗弯刚度强,所以门架的失稳破坏一般发生在门架平面外, 在门架平面外, 一侧立杆及加强杆的等效截面参数如表1;

一榀门架的稳定承载力设计值: Nd＝kAf

式中: k--材料强度的调整系数, 取018;

A--榀门架立杆的截面积;

Φ--轴心受压杆的稳定系数, 可根据门架高度及等效截面回转半径查表得出, 本例为0.412;

f--钢材强度的设计值, Q235 钢材为205 N /mm2。

Nd ＝018×01412×61204×10-4×205×103

＝4312kN﹥P＝28kN

表1 立杆及加强杆的等效截面参数

2.1.3下层结构承载力验算

因转换层施工荷载大,除验算本层支撑承载力外,由于荷载的传递作用,尚应验算以下各层的结构承载力。施工时,一、二层梁板支撑体系尚未拆除,地下室负一层支撑已拆,对该三层实际受力体系的承载力进行了验算,此验算过程较复杂,可用专用电算程序进行,本文略去该计算过程,验算结果为各层受力体系均能满足施工要求。

经计算,门架横梁及立杆承载力均满足要求,下层结构承载力满足要求;从计算结果分析,门架横梁实际荷载与承载力相等,所以在转换梁底增加间距@900mm的独立支撑以确保安全, 并能看出,在门型架做梁底支撑用时,起决定作用的是其横梁承载力,而不是立杆承载力。

2.2钢筋安装工程

因粗钢筋多,接头多,钢筋布置密集,应先选择适当的主筋连接方法,该工程竖筋连接采用电渣压力焊,水平钢筋连接采用挤压套简连接,这两种钢筋连接方法均在安装现场完成,操作方便,施工速度快, 并能保证接头质量。柱箍筋在梁柱接头位置不便安装和绑扎,采取加焊竖向连接筋的办法保证此处箍筋数量和间距。

另外,由于转换梁箍筋设计为Φ18钢筋,且端部设计有10d的135°弯钩,为箍筋穿放增加了难度,箍筋穿放过程劳动强度大,穿放时易改变箍弯钩角度,并由于端部弯钩影响主筋的排距和间距板筋设有较多的角部射筋,安装应保证间距和数量。对预埋有剪力墙插筋,应认真核定其平面位置,然后点焊固定,防止走位。

2．3 大体积混凝土的施工

2．3．1混凝土配合比和浇筑

采用商品混凝土(泵送),水泥采用525#水泥,每立方混凝土内掺粉煤灰79kg、FS-2A高效缓凝减水剂14.1kg。掺入粉煤灰和减水剂在保证混凝土强度和可泵性的条件下,能减少混凝土的水泥用量和用水量,减少水泥用量降低了混凝土凝结过程中的水热化;减少用水量既降低了水化热,又能减少混凝土凝结后因水分蒸发而产生的干缩值; 加入缓凝剂能延长水泥水化作用的发生时间,降低水化作用过程的温升峰值。以上措施能有效地防止表面温度裂缝和干缩裂缝的产生。

为减小一次性浇筑混凝土的劳动强度,混凝土的浇筑过程分两次, 第一次浇筑梁混凝土,并将梁混凝土浇筑至板底约10cm位置,剩余部分安排在第二次浇筑,混凝土浇筑应分层梯段式推进,保证振捣密实, 在柱头、主次梁交接处等钢筋特别密集部位采用

大体积混凝土裂缝控制措施

为防止混凝土表面出现温度裂缝及干缩裂缝,关键是要保水和减少混凝土内外温差。混凝土浇筑前,应淋湿模板,浇筑后,在楼板表面密铺厚麻袋,同时延长拆模时间,进行保湿养护,为进一步增强模板的保水作用,对梁板模,均用塑料胶带密封所有模板拼缝,以上措施能有效防止混凝土表面因失水过快而产生干缩裂缝;对转换梁,还必须控制温度应力, 对仅靠模板保温的情况下进行温差验算。应保证满足混凝土中心最高温度与表面温度之差不超过25℃、混凝土表面温度与大气温度之差不超过25℃的两个温度条件。以下根据《高层建筑施工手册》提供的计算上述两个温差值。

1) 混凝土浇筑温度

混凝土浇筑时在7月份,当时环境温度平均为28℃,由商品混凝土厂家依据施工配合比及以往屡次施工现场测定的经验值为基础,提供混凝土浇筑温度为: Tj =30℃。

2) 混凝土的绝热温升及内部实际最高温度

假定在混凝土没有任何热损耗的情况下,水泥和水化合后产生的反应热,全部转换化为温升后的温度,称为混凝土的绝热温升(Tτ)。该值与水泥品种、用量、混凝土比热及密度有关,且随混凝土龄期的增长, Tτ的值越大;但因混凝土的散热,不同浇筑厚度的混凝土块及不同龄期。降热系数不一样,将混凝土的绝热温升值乘以不同龄期的降温系数后,再加上混凝土的浇筑温度(Tτ) ,即为混凝土不同龄期的内部实际最高温度(Tmax)。

3) 混凝土表面温度

混凝土表面温度(Tb(τ) )与混凝土浇筑时的保温层材料、厚度及浇筑时的大气温度有关,本工程施工时环境温度平均为28℃,大梁只采取靠118mm厚木模板保温。无其它保温措施。

4) 计算结果及结论

按以上计算过程及《高层建筑手册》中的计算公式,分别计算天～ 天龄期的结果如表2。

表 21天～9天龄期混凝土内外温度及温差

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(Tmax-Tb(τ))最大值出现在第3天,为1616℃,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-Tq)最大值出现在第5天,为1519℃,亦符合不超过25℃的规定要求;混凝土表面温度与大气温度之差(Tb(T)-Tq)最大值出现在第5天,为1519℃,亦符合不超过25℃的规定要求。同时,由于混凝土内掺入粉煤灰及缓凝减水剂,有效地降低了混凝土水化作用过程产生温升值,所以仅靠模板保温能保证转换梁不产生由水化热引起的温度裂缝。

3 结语

该工程施工完毕后,混凝土表面平整光洁,无蜂窝、麻面及胀模现象;经仔细观察,混凝土表面无裂缝;各试块、试件经试验均合格。施工结果说明对结构转换层施工技术过程进行了较好的控制,保证了施工质量。