转换层梁架支撑体系施工技术
时间：2022-09-06 09:28:19
摘 要：由于高层建筑向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，往往一座高层建筑集商场、住宅、娱乐、写字楼为一体。为满足建筑功能的要求，实现这种布置，就必须在结构形式转换的楼层设置水平转换构件，即转换层结构。结合工程实例，对高层建筑转换层部位大梁钢筋混凝土施工技术进行探讨，通过措施及计算有效控制大体积混凝土裂缝。
1 工程概况
由广东三穗建筑工程公司建设的某高层建筑，该项目位于广西南宁市中心城区，总建筑面积40000m2，由两栋28层的塔楼、2层裙楼及2层地下室组成。建筑高度101.5m；其结构转换层位于第三层，建筑面积3600m2，混凝土量约5000m3，用钢量约1400t。该转换层采用梁式转换结构，其承担上部二栋塔楼全部荷载，以上为剪力墙结构，以下为框支- 剪力墙结构，是该高层建筑的结构关键。受力主筋最大为Φ32，大梁底筋最密集处为三排共38根Φ32，混凝土强度等级为C55，梁筋采用HRB335 级钢（次梁箍筋除外）。
2 施工技术及有关计算
2.1 转换层结构主要施工流程
二层楼面施工完毕后，测量放线二层剪力墙、柱钢筋绑扎二层剪力墙、柱模板安装剪力墙、柱混凝土浇筑（框支柱混凝土按二次浇筑，第一次浇筑至框支梁梁面筋下弯末端处，第二次浇筑待框支梁钢筋施工完并验收合格后浇筑到大梁底）转换层大梁满堂红支撑体系搭设大梁底模安装大梁钢筋绑扎大梁侧模及其他梁板模其他梁钢筋绑扎浇筑大梁混凝土（约浇筑梁高一半）
板钢筋绑扎 ———— 混凝土养护 梁板混凝土浇筑混凝土养护。
2.2 满堂红脚手架支撑巨型梁施工技术
为了减轻空间大体积混凝土巨型梁巨大的荷载和缓解水化热的影响，在转换层大梁内留设一道水平施工缝，按叠合梁的原理将巨型混凝土梁分为二次浇捣成型，第1 次浇筑至离板面800mm，第1次浇筑的梁混凝土强度达到设计强度的70%，梁混凝土内部温度处于下降阶段时，进行第二次浇筑。此时，梁模板支撑体系仅需承受第一次浇筑混凝土的恒载和施工活载，新增的恒载和活载大部分有第1 次浇筑完成的钢筋混凝土承载。
为了保证安全可靠施工，大体积混凝土梁架空施工支建筑转换层梁架支撑体系施工技术撑体系必须满足以下要求：①支模体系的每个受力构件要有足够强度；②支模体系要有足够的整体强度；③由于施工时产生的振动荷载很大，支撑体系在巨大荷载作用下容易整体失稳破坏，因此支撑系统整体稳定性要好；④本转换层是一种大型梁式结构转换层，使用的支撑材料和构件多，支撑系统的安装工程量大，对工期影响大，因此，支撑系统的构件要易装、易拆，构件能通用，以便缩短工期，减少造价。
针对以上分析，采用φ48×3.5 普通钢管搭设满堂红脚手架的支撑体系，同时对一、二层楼面结构支撑体系不拆除，并适当增加二层楼面梁的承载力，靠一、二层模板支撑体系将转换层荷载传递至柱，再传递至基础的方案。
2.2.1 巨型梁模板及支撑体系梁底模及侧模采用18mm 厚胶合板，采用80mm×100mm松杂木木方，对拉螺杆采用 12 对拉螺杆；模板和支撑系统布置，见图1。
支撑系统搭设Φ48×3.5 满堂钢管脚手架，立杆沿梁方向间距@500，横向间距@400（800宽梁）及@450（900宽梁）布置以保证大梁底中线部位有支撑，小横杆间距同立杆沿梁方向间距为@500，小横杆与立杆用扣件连接。沿立杆高度@800 设横杆一道加固。跨度不小于4 米的梁应起拱3L‰。横枋间距@400，为让模板起有效的保水、保温作用，板缝均用胶带纸封闭。满堂红普通钢管支撑体系要求：①在靠近杆顶和杆脚处，各用水平连杆双向拉固；②剪刀撑设置在梁两侧的立杆垂直平面上，全面设置，梁断面方向2000mm设一道；③整个支撑按满堂红脚手架的要求搭设，梁下承力小横杆采用双扣件与立杆扣牢；④立杆原则上采用整根通长钢管，若需要2 根竖向连接，只能采用“一”字扣件对接（接头在水平面内按50% 错开），不能采用旋扣接，更不能用短立杆接在水平杆上。
2.2.2 巨型梁支撑系统稳定计算
下面以最大截面梁（900mm×2300mm）为例进行大梁支撑稳定计算：
（1）第一次浇筑高度1500mm，计算荷载如下：Q1=0.9×1.5×25=33.75kN/m（钢筋混凝土自重标准值）；Q2=1.1kN/ m（模板、木枋、支架自重）；Q3=2.5kN/m（施工人员及设备荷载标准值）；Q4=4kN/m（浇筑混凝土时产生的荷载标准值）；ΣQ=1.2×（Q1+Q2）+1.4×（Q3+Q4）=50.92kN/m。
（2）立杆承载力验算：立杆间距@500，按每米内参与分布荷载6根立杆考虑。立杆承载力设计值：N=205N/mm2×489×10-3=100kN；6×N=6×100=600kN>50.92kN，满足要求。
（3）扣件承载力计算：每米内参与分布荷载的扣件为9个，每个扣件承载力为8kN；8×9=72kN>50.92kN，满足要求。
（4）立杆稳定计算：长细比λ=μh/i=1.85×0.8×100/1.58=94；稳定系数 =0.634；截面积A=489mm2 ；φAf=0.634×489×205×10-3=63.6kN>50.92/6=8.8kN，故稳定性满足要求。
（5）因在梁底铺有方木架于水平钢管（小横杆）上，且靠近接头位置，故可不核算水平杆抗弯承载力。
（6）对拉螺杆验算：新浇混凝土对模板的侧压力标准值：F=γH=25×1.5=37.5KN/m2；螺杆承受拉力：P=FA=37.5×0.5×0.5=9.375KN；验算：σ=P/S=9375/（12/2）2·π=82.9N/mm2
2.3 巨型梁大体积混凝土温度裂缝的控制
本转换层大体积混凝土施工有许多不利因素，其中主要是混凝土体积大，采用高强混凝土的水泥强度高、用量大、水化热大，针对以上特点，采取以下温控措施：在混凝土内掺入高效减水剂，尽量减少水泥用量，采用低水化热的矿渣水泥；尽量降低入模温度，搅拌站所用原材料采用淋水降温；采用带模养护进行保温，混凝土浇筑完成后7 天内不拆模，并保持模板24 小时浇水养护。巨型梁混凝土浇筑内外温差计算：转换层大梁混凝土设计强度C55，施工配合比为每m3 混凝土水泥用量510kg，混凝土比重取2500kg/m3。按0.9m 厚大体积混凝土计算：
（1）混凝土浇筑温度按日平均温度200℃考虑。
（2）混凝土绝热温升：3d 时水化热最大，计算3d 时的绝热温升，水泥按42.5普通水泥考虑，每公斤水泥发热量为461KJ，①混凝土绝热温升：Tτ=WQ/cρ（1-e-mτ）=510×461/（0.97×2400）×0.662=66.90℃。② 当龄期3d，浇筑厚度0.9m 时，ξ=0.36。则混凝土内部最高温度（3d）为：Tmax=Tj+Tτ·ξ=44.10℃。
（3）对只考虑模板保温，不采用草袋养护设想的混凝土表面温度计算：模板厚1.8cm，大气温度Tg=20℃。①混凝土的虚铺厚度：β=1/（Σδ/λi+1/βq）=1/（0.018/0.23+1/23）=8.2，h′=K·λ/β=0.666×2.33/8.2=0.19m。②混凝土计算厚度H ：H=h+2h′=0.9+2×0.19=1.28m。③混凝土表面温度（3d）：ΔT3=44.1-20=24.1℃，Tb（3）=Tq+4/H2·h′（H-h′）ΔT3=20+（4/1.282）×0.19×（1.28-0.19）×24.1=32.2℃。
（4）结论：混凝土内外温差为12.5℃，混凝土表面温度与大气温度差为11.2℃，均未超出25℃的温差规定。
2.4 二次浇筑界面裂缝控制
为保证转换梁混凝土的二次浇筑时，新旧混凝土的接合完好，不出现水平裂缝，保证结构良好的整体性，浇筑下层混凝土不过振，以减少浮浆。在下层混凝土浇筑完0.5h 后，
由专人按Φ12 钢筋双向间距200mm 进行插筋处理，插筋长600mm，上下层混凝土内各留300mm。下层混凝土浇筑完后，及时撒上与预拌混凝土同材质、同级配的石子，用灰铲轻轻将石子拍入混凝土浆内，使其外露高度占粒径一半，形成石笋界面。在施工缝处铺设一层φ8@150 钢筋网片，以承受混凝土的温差应力，避免混凝土开裂。
3 结语
对于大体积的结构转换大梁，在施工过程中，在确保水平施工缝处理质量的前提下，留设施工缝时对混凝土进行分层浇捣，可使整个转换层大梁的支撑体系承受荷载相对减少，从而节约周转材料及劳动力。
参考文献：
[1] 周宗彬，祝群.转换层结构梁支撑体系施工技术[J].四川建筑，2009-06-28.
[2] 朱振宇.建筑转换层梁架支撑体系施工技术[J].建筑，2013-01-05.
