浅谈某商住楼转换层的施工技术

摘要: 城市高层建筑物中多采用居住与商用多功能的商住楼进行规划建设,其主要是靠转换层来实现功能分区。本文笔者主要是结合某工程实例对转换层结构施工的关键点、难点及转换层施工方案的选择进行了介绍,并提出了施工中应注意的问题。仅供参考。

关键词:高层建筑;转换层;质量监控；施工技术

1 工程概况

某商住楼的主楼地下三层、上部2幢29层、2幢27层、1幢16层;裙房地下二层。主楼屋面最高标高为92.40m,结构形式为框肢剪力墙结构体系,地下一层为商场,底层为设备房及车库,二至二十九层为高级住宅区,转换层梁位于商场与住宅之间,转换层以上为钢筋混凝土小肢剪力墙核心筒结构体系,转换梁位置示意图如图1所示。

图1转换梁支撑示意图

转换梁的断面有:900×3100、600×3100、1000×3000、600×3000。最大跨度为10m,连续五跨长为33.1m,混凝土强度设计等级为C40。该建筑梁式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凝土浇注及裂缝控制,而这也是目前大型建筑梁式转换层施工中专业人事研究的热点。

2转换层施工关键点及难点

2．1模板支撑体系设计

转换梁截面高度大、且跨度大,以1000×3000梁为例,仅混凝土自重就为达72kN/m,已远超出了超重模板支撑体系的标准(集中线荷载大于15kN/m);层高也较大,转换层及其下支撑层高均较大,达到6m。转换层支撑需要设计成由两层或两层以上结构层来承受施工荷载。因此,模板支撑体系的设计,成为转换梁施工的关键技术之一。

2．2 钢筋密集,绑扎难度大

转换层梁密度较大,梁筋穿插复杂,排布较密集,最大钢筋直径Φ32,施工时连接绑扎较难。

2．3 混凝土浇筑及裂缝的控制

转换梁的截面较大,又与下面的剪力墙及柱相连,梁柱交叉的核心区钢筋纵横交错,钢筋间距极小,混凝土自由下落困难。转换梁又属大体积混凝土,易产生温差及收缩裂缝。因此,如何保证混凝土顺利浇筑和施工质量是施工的关键点。

3 施工方案的选择

在转换层结构混凝土施工中有一次浇筑和二次浇筑两种方案。一次浇筑的优点是结构整体性好,钢筋安装质量易保证,施工速度快;缺点是支模难度大,支撑材料用量大。二次浇筑的优点是浇筑第二层混凝土时的自重可充分利用第一层已达到一定强度的混凝土承担,支撑用量少;缺点是对结构的整体性有一定影响,分层面处理较困难,施工速度慢[1]。

考虑施工质量和工期要求,并经过计算,本工程混凝土采用一次分层浇倒的形式进行,采用满堂扣件式钢管进行支撑,并由转换层以下三层结构层来承受施工荷载。图2所示为1000×3000转换梁模板设计示意图,其中水平剪刀撑和垂直剪刀撑按规范要求布置[2,3]。

图2 1000×3000转换梁支撑示意图

4 施工质量监控要点

针对本工程的特点,着重介绍转换层模板支撑体系、钢筋绑扎、混凝土浇注三个方面的一些关键施工技术。

4．1 模板支撑关键技术

(1)多层模板支撑荷载分配

在本工程中转换梁支撑由三层结构层来承受施工荷载,即地下一层、地下二层、地下三层承担施工荷载。各层的模板支撑设计可参照普通模板支撑体系,但各层楼板承受的内力如何分配,是否过成各楼层结构的承载力范围,包括抗弯和抗冲切等,是转换梁支撑设计的重点。这时,可在考虑各层支撑架弹性压缩的前提下,通过竖向变形协调条件求算各层支撑架的受力,如图3所示[4]。但文献[4]对各层荷载如何分配的问题上,只简单说按变形和刚度折减,并为具体给出如何计算各层的分配系数。

图3多层支撑受力模型

现浇钢筋混凝土结构施工期间,承担荷载传递的模板支架体系是连续均匀分布的弹性支撑。文献[5]认为多层模板支架体系中楼板承担的施工荷载具有以下特征:

①带弹性支撑的楼板承担的力与楼板的刚度成正比;

②带弹性支撑的楼板承担的力与弹性支撑的刚度成反比即与弹性支撑的变形成正比。

与通常结构承担的力按构件刚度分配机制不同,施工时变结构中,楼板承担的内力除按楼板刚度进行分配外,同时还按楼板下弹性支撑的变形能力进行分配。当楼板下弹性支撑刚度无限时,时变结构则退化为普通结构,楼板内力按楼板刚度比例分配。文献[5]做了如下计算假设并提出梁板抗弯力矩之比的简化计算公式:

①地基为刚性;

②支撑杆均为刚性,各层楼板的变形完全相同;

③各层楼板的混凝土弹性模量随龄期而变;

④楼板抗弯刚度与混凝土弹性模量成正比。梁板是受弯构件,当用刚度为无穷大的支架体系将各层梁板联系起来后,各层梁板变形完全相同,这在力学上相当于一组叠合梁。所以各层梁板抗弯力矩之比就等于各层梁板抗弯刚度之比,因此可得:

M1∶M2∶M3=E(T1)I1∶E(T2)I2∶E(T3)I3

C30混凝土龄期下的弹性模量采用公式,即E(t)=E28atb,其中a=0.385,b=0.29;

在本项目的模板设计过程中先假设由一层楼板支撑,即N1=N,若能满足楼板的承载力要求,即可。如不能满足要求,再考虑降荷载往下层传递。假设由两层承担,楼板刚度分别为k1和k2,则第一层承担的荷载,第二层承担。若仍不能满足,由三层承担,则第一层承担的荷载,则第二层承担的荷载,第三层承担的荷载,其中Ki=E(Ti)Ii。

本工程地下一层、地下二层的楼板厚为200mm,地下三层的地下室底板厚度为400mm厚,混凝强度等级均为C30。地下一层楼板、地下二层楼板承受的设计荷载为10kN/m2,那么每层最多能承受转换梁传来的线荷载可近似为10kN/m2×1.5=15kN/m,其中1.5m为转换梁下钢管的支撑宽度,本工程转换梁荷载超过72kN/m,因此,转换梁的必须传到地下室底板。地下室底板承受的荷载设计值可近似为45kN/m2,那么每层最多能承受转换梁传来的线荷载为45kN/m2×1.5=67.5kN/m。

本工程各层混凝土的施工周期为7d,则地下一层、地下二层、地下三层混凝土楼板的弹性模量分别为:

E1=E28atb=E28×0.385×70.29=0.677E28;

E2=E28atb=E28×0.385×140.29=0.828E28;

E3=E28atb=E28×0.385×210.29=0.931E28;

则:

K1=E(T1)I1=0.677E28×b×0.23/12=0.000451E28

K2=E(T1)I1=0.828E28×b×0.23/12=0.000552E28

K3=E(T1)I1=0.931E28×b×0.43/12=0.004965E28

则K1:K2:K3=1:1.22:11;

经计算,本项目转换梁施工垂直荷载为:73.65kN/m。因此,可层楼板承担的荷载:

地下一层:;

地下二层:;

地下三层:;满足本工程的要求。

(2)模板支撑体系的构造要求

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。

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,下两层楼板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[5]。

4．2钢筋绑扎关键技术

由于转换层主梁均为框支梁，梁截面大，配筋层数及数量多，重量大。因此，框架梁的绑扎方法不宜采用常规的绑扎方式，而应采取取悬空绑扎方式，在梁底板上方搭设支撑架，用于摆放及绑扎钢筋，否则梁筋的绑扎质量及垫块无法满足设计和规范要求。在绑扎梁筋时，必须严格按照预先确定的绑扎顺序实施，不可乱摆乱放。应按如下方法进行钢筋绑扎:转换层梁底模保护层垫块(用Φ32钢筋段@1500)底筋支撑钢筋(马凳筋@1500)面筋箍筋底二排、三排(各排用Φ48钢短段垫起)面二排筋腰筋支设转换梁模板及所在层模板安装固定上部结构插筋。

施工阶段，确定主框支梁与次框支梁以及次梁的关系，先摆放主框支梁钢筋，再摆放次框支梁钢筋。特别指出，在梁柱节点处应尽量同时分层摆放。在端支座和有斜交梁摆放的中间支座，因梁钢筋均存在弯锚的形式，所以须同时摆放以该柱为支座的所有梁钢筋。

安装梁钢筋时，在梁柱节点处应注意梁钢筋穿过柱时须严格按梁主筋间距进行摆放，一次到位。由于梁内钢筋数量较多，若梁钢筋在穿过柱盘时发生碰撞，应适当调整柱主筋间距而不能调整梁主筋间距。

梁钢筋摆放完成后，应仔细检查每根梁钢筋的数量、锚固长度、间距、平面位置等，符合要求后随即进行钢筋的机械连接。

机械连接梁钢筋时应分层连接，即同根梁先连接中跨梁，再连接边跨梁；先连接下层，连接完成后，才能摆放上层钢筋。梁钢筋较多，为保证各层钢筋间隙符合要求，在绑扎时应在两层梁钢筋之间隔1m左右放入一根Φ25垫铁，垫铁长同梁宽，并用铁丝将上下两层钢筋与垫铁绑牢。

4．3混凝土浇筑及裂缝的控制关键技术

(1)优化配合比

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。应用高效减水剂及I级粉煤灰,降低水泥用量,从而降低砼温升,提高砼的和易性、密实性及体积稳定性。优化砂石级配,严格控制砂、石中的含泥量不超过1%。

(2)混凝土浇筑

转换层大梁的钢筋密集,特别是梁柱节点处密度更大,在浇筑梁及梁柱节点处柱内混凝土时须采用敲击振捣外模的方式，即安排一组振捣工在梁底模板下，当进行内部振捣时，同时进行外模振捣；在混凝土振捣时应注意分层捣实,避免过振、漏振。当钢筋较密、振动棒不能插入振动时,应由工人用钢纤仔细插捣,确保混凝土的密实性。

大梁混凝土浇筑时采用两台泵机,两端同时向中间浇捣,这样使大梁受力均衡。第二次浇捣上层混凝土时,必须等第一次混凝土强度达到75%时再与楼板一起浇筑,浇筑前迭合面必须按施工缝进行处理。

(3)防止混凝土沉降而产生的塑性裂缝

在梁柱相交的核心区混凝土浇筑完毕约1～1.5h后并应在初凝前,用直径为33mm的振动棒二次振捣,振动棒插人梁下500mm为宜,以增加砼的密实度,减少砼内部微裂缝的出现。

(4)防止混凝土内外温差而产生的塑性裂缝

在混凝土浇筑完毕12h以内,在转换梁上先覆盖一层塑料薄膜,再用1cm厚的麻袋覆盖整个楼面,即可使混凝土中心最高温度与表面温度之差控制在22℃以内,能够有效的防止温差裂缝的产生。

5总结

本工程所采用的转换层施工方法和模板支撑设计方法,合理的解决了施工中的难点,确保了工程质量,加快了施工工期,而且取得了良好的效果。

参考文献

[1]何源.高层建筑梁式转换层大体积砼施工浅析及对策[J].福建建筑,2008.

[2]JGJ162-2008,《建筑施工模板安全技术规范》[S].

[3]JGJ130-2001《,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》[S].

[4]李晓明.攀枝花市台洲商厦转换层施工技术研究[M]2006,四川大学.

[5]徐佳伟.高层建筑多层模板支撑体系及其安全性研究[J].2008,同济大学.

[6]曹昕.等.高层超高大梁转换层施工技术.建筑技术,2011

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。