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摘要:由于转换层自身的负重比较大,加上上层结构的重量,在施工中一定要特别注意结构的稳定性和安全性。因此,在施工之前一定要进行精确的计算和勘察,保证转换层支撑系统的稳定性。梁式转换层的施工是一个技术难点,本文将结合工程案例深入剖析该施工技术。
关键词:转换层、施工技术、分析
引言
为了满足使用功能的需求,对高层建筑的结构设计提出了新的要求,在施工中,需要设计出一种转换层结构,完成建筑中不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换,简而言之,就是建筑的上下结构不一致,必须要有一个转换层来衬托,保证建筑的可使用性。转换层主要是指在整个建筑结构体系中,可以很好地解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构体系。它在满足了建筑使用功能的同时,还能解决高层建筑在施工技术难度上的一些技术问题。
1概况
(1)该工程为框支剪力墙结构,地下二层,地上28层。建筑结构安全类为一类、抗震设防裂度为6度、使用年限为50年,转换层以下至负一层抗震等级为一级、剪力墙底部加强区为一级、地下室负二层抗震等级为二级、剪力墙非底部加强区为三级。
(2)本工程的转换层在第三层,标高14.96m,转换层以下为钢筋混凝土框架柱加核心筒结构,转换层以上为剪力墙结构,转换层为梁式结构。整个上部结构荷载全部传至转换层框支梁、框支梁荷载传递给框架柱和核心筒剪力墙,最后传至地下室负二层箱型基础。
(3)结構概况如表1。
2梁式转换层施工难点
(1)转换层梁截面尺寸大,结构构件自重大,转换层以下各层的梁截面小,不能承受上部荷载。
(2)转换层支撑架体高,到高梁底部为3.0~4.5m,到板底为6.12m,支撑架的稳定性难度大。
(3)框支梁和框支柱钢筋用量大,且加腋部位钢筋密集,钢筋下料复杂,绑扎难度大,需先布置钢筋绑扎的顺序和部位。
(4)构件体积大、水化热高、内外温差控制、养护保温措施要求高,易出现裂缝。钢筋密集,混凝土振捣难度大。
3荷载计算
(1)支模架荷载计算。本工程对大型框支梁、框支梁、剪力墙、板、柱的侧模和底模支撑架进行了详细的受力计算(计算书略),经计算得知转换层梁、板、墙、柱模板设置如表2:
(2)支撑层数的计算。转换层混凝土量:1050m3,建筑面积1256m2,仅仅依靠第二层楼板的承载力远不能承受转换层荷载及支撑模板架体的荷载,必须向下增加支撑层,将荷载逐层传递分解承载。经计算转换层支撑体系往下三层支撑可以满足大梁混凝土浇筑的支承要求,但考虑到大梁位置集中荷载较大,为确保转换层支撑体系安全可靠。我公司慎重起见,增加一层支撑体系,利用负二层箱形基础顶板作为承载基础。
4支撑架体搭设分析及质量控制措施
(1)立杆搭设。立杆的搭设是关键,由于不同部位的立杆间距不均匀,所以架体搭设以前,要在混凝土架体基础上弹出纵横双向十字线,用钢尺将立杆间距均匀标出,保证立杆的位置准确。然后铺设垫板,搭脚手架。立杆接长必须采用对接扣件,不准采用搭接,立杆接头位置要相互错开,不要在同一水平面上。
(2)水平杆搭设。沿地面以上15cm处设置扫地杆,按1.5m步距设置水平杆。水平杆纵横向搭设,接长采用对接,接头位置要相互错开,同时要避免在立杆纵距的1/3中间跨处出现接头。
(3)剪刀撑搭设。依据规范要求,剪刀撑斜杆与地面的夹角为45~60°,支撑架体四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置,两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔两步设置一道水平剪刀撑。
(4)本工程采取两种方法保证架体与新建物的刚性连接。一是将架体两侧与梁下主体施工中浇筑的混凝土柱进行拉接,用钢管扣件锁牢;二是在浇筑核心筒混凝土时,在500厚剪力墙上用型号75的PVC管按架体第二步距位置留置,每隔3m留一个孔使支模架与剪力墙形成刚性连接。
(5)大梁支模架钢管下垫18#槽钢垫板以分散立杆对第二层楼面的局部剪切力,分散立杆对楼面的集中力。
(6)模板安装的允许偏差及检验方法见表3。
表3模板安装的允许偏差及检验方法
5钢筋安装分析及质量控制措施
(1)本转换层钢筋的锚固、连接、搭接、构造等均严格按照施工图集施工。
(2)转换层柱主筋竖向连接前,先在图纸上规画出各根钢筋弯锚部分走向,电渣压力焊时按照图纸摆放纵筋弯锚方向;处在上部剪力墙或柱范围内的柱纵向钢筋应执行能通则通的原则,向上锚固一个楼层高度,绑扎框架梁前对此工序进行专项验收。(框支柱上部有剪力墙时,框支柱主筋应锚入剪力墙内不少于一层)。
(3)柱的箍筋按原设计实行绑扎,但角柱、边柱在距大梁底板以上500mm高内的柱箍筋只就位向上靠不绑扎,待梁下部钢筋全部绑扎完毕并下落到梁底板后该处的柱箍筋才复位绑扎。
(4)除中间柱无框支梁面筋向下锚入情况可浇筑混凝土至梁下口外,边柱、角柱有框支梁面筋向下锚入均不浇筑混凝土;当转换层大梁绑扎完毕并下落就位,经检查合格之后,方可浇筑角柱、边柱的混凝土至梁下口。
(5)部剪力墙插筋的埋设,当转换层所有梁钢筋绑扎完毕,板模板安装完毕后,应重新组织测量放线,将标准层的各个开间轴线,分别标志在主钢筋上、梁外模板顶上和稳固的护身栏杆上,然后按照标准层结构剪力墙节点配筋详图进行预留上部结构的插筋。根据定位线,确定插筋的箍筋位置,并用电焊点焊在梁或钢筋上进行固定,然后插入立筋与箍筋进行点焊。所有剪力墙绑扎两排水平钢筋,剪力墙立筋预留长度接焊错位截面详03G101图集。预留插筋完成后,拉通线进行全数检查。
(6)钢筋安装位置的允许偏差和检验方法见表4。
表4钢筋安装位置的允许偏差和检验方法
6混凝土浇筑分析及质量控制措施
(1)为确保混凝土的质量,所有梁板混凝土采取一次性连续浇筑,因此,在混凝土浇筑前必须作好如下准备工作:
1)模板及支撑系统的检查:浇筑前对模板及支撑系统进行全面检查,特别是要全数检查保护扣件是否拧紧,以保证其具有足够的强度、刚度及稳定性。
2)应认真清除模板内的杂物,模板表面要洁净,充分湿润,安装必须严密,防止漏浆,认真检查模板的形体和几何尺寸,严防模板支架变形和缩胀。以防混凝土结构构件产生缩径现象。
为了防止混凝土出现露筋,在混凝土浇筑前严格控制钢筋位置的正确性,不得有位移等缺陷,保护层厚度应准确,垫块要绑扎牢固;混凝土应振捣实,严禁振捣棒撞击钢筋。
3)施工用水用电:由于混凝土方量大。混凝土浇筑前,联系电业局和供水公司,规避停电停水时间浇混凝土,同时配备一台柴油发电机和柴油机拖泵作为临时停电时应急。
4)为防止混凝土浇筑过程中混凝土泵机出现故障,设备维修人员必须24小时昼夜值班,保证正常浇筑。
5)由现场材料员与设备人员对振动棒、电机、焊机等小型设备进行检查,现场必须有多余储备,防止出现故障时影响施工。
6)混凝土浇筑前与气象部门联系,了解近段时间的气象情况,选择好的天气进行混凝土的浇筑,现场备足足够的彩条布,以防气象预报有出入,用彩条布来遮盖混凝土,确保浇筑的正常进行。
7)协调好周边关系,与当地公安、交通、环保等管理部门联系,以得到他们的支持和帮助。同时,混凝土供应公司应根据实际情况选择多条道路运输混凝土。夜间施工手续根据规定向环保部门办理夜间连续施工手续。
(2)混凝土原材料及外加剂。
1)由于转换层梁内钢筋密集,应将混凝土粗骨料最大粒径严格控制在20mm以下,为确保混凝土的强度,优先选用碎石。
2)转换层梁、板混凝土应为内掺膨胀剂、缓凝剂的补偿收缩抗裂混凝土。严格控制配合比,拌合物要均匀,匀质性好,并应严格控制浇混凝土的坍落度,以确保混凝土的密实度。混凝土浇筑时项目部派遣专人会同监理到混凝土搅拌站,对搅拌站所拌制混凝土的原材料及掺入的外加剂进行严格的监督。
(3)混凝土的浇筑要点。
1)混凝土浇筑时入模温度控制在25℃以内,防止温度过高而增大混凝土的水化热
2)框支柱为C50,其它梁板为C40;先浇筑柱后再浇筑梁、板,由一端开始用“赶浆法”,设置一台地泵同时浇筑。梁、柱接头不同强度等级的混凝土采用钢丝网加小圆竹分隔,小圆竹在梁、板混凝土浇到与柱接口处拆除。
3)浇筑梁混凝土时,应分层浇筑、分层振捣,分层厚度控制在400mm。一次浇注的混凝土不可过高、过厚,以保证混凝土温度均匀上升。
4)混凝土的振捣,由于转换层大梁钢筋密集,钢筋净距较小,现有的Ф50棒难以插入梁内,大梁混凝土浇筑采用Ф30振动棒,其余部位混凝土浇筑采用Ф50棒振捣。振棒移动间距为400mm左右,振捣时间为15~30s,现浇板均应用整平铝合金方进行纵横方向的整平,加强平板震动器二次震捣,以防止收缩裂缝。梁及梁柱节点处的配筋非常密集,主梁截面较大,为避免混凝土出现裂缝,在混凝土的初凝后终凝前(第二层混凝土覆盖前)进行第二次振捣,振捣时必须保证混凝土浇筑振捣的密实性,但又不能过振,以防涨模。浇筑完毕的混凝土表面在初凝后终凝前进行收光、压实抹面,以增强混凝土表面層的抗裂能力,减少表面裂缝。
5)混凝土板面水平控制,除按照标志在剪力墙插筋上的标高点牵线进行控制外,还应当在浇筑层面上架设水平仪,对正在浇筑的板面进行监控抄平。
6)混凝土浇筑时,安全员与木工工长专职观察混凝土浇筑过程中承重架有无异常,支撑架、模板、钢筋、平面孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况,以便发现问题及时处理。
7)尽可能减少泵送对承重架、模板的水平冲击,控制商品混凝土在模板上的过高堆集。
8)转换层混凝土浇筑完毕后,对混凝土进行浇水养护。养护时间不应少于14d。
7结束语
按照全面分析的施工方案执行的梁式转换层在本工程中的应用是非常成功的。随着中国社会发展城市化进程脚步的加快,梁式转换层结构的高层建筑施工将越来越多。这就要求我们不断提高施工技术水平,施工前必须做好施工技术方案,严格按照施工技术方案执行,因此,细节决定成败,只有做好施工组织的各项准备及过程控制中的每一个细节,才能达到事半功倍的效果。
参考文献
[1] 曾代琼.高层建筑转换层施工技术之要点[J].建筑知识,2010,(S2).
[2] 徐亚军.梁式转换层结构受力研究[D].西南交通大学,2003.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:转换层、施工技术、分析
引言
为了满足使用功能的需求,对高层建筑的结构设计提出了新的要求,在施工中,需要设计出一种转换层结构,完成建筑中不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换,简而言之,就是建筑的上下结构不一致,必须要有一个转换层来衬托,保证建筑的可使用性。转换层主要是指在整个建筑结构体系中,可以很好地解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构体系。它在满足了建筑使用功能的同时,还能解决高层建筑在施工技术难度上的一些技术问题。
1概况
(1)该工程为框支剪力墙结构,地下二层,地上28层。建筑结构安全类为一类、抗震设防裂度为6度、使用年限为50年,转换层以下至负一层抗震等级为一级、剪力墙底部加强区为一级、地下室负二层抗震等级为二级、剪力墙非底部加强区为三级。
(2)本工程的转换层在第三层,标高14.96m,转换层以下为钢筋混凝土框架柱加核心筒结构,转换层以上为剪力墙结构,转换层为梁式结构。整个上部结构荷载全部传至转换层框支梁、框支梁荷载传递给框架柱和核心筒剪力墙,最后传至地下室负二层箱型基础。
(3)结構概况如表1。
2梁式转换层施工难点
(1)转换层梁截面尺寸大,结构构件自重大,转换层以下各层的梁截面小,不能承受上部荷载。
(2)转换层支撑架体高,到高梁底部为3.0~4.5m,到板底为6.12m,支撑架的稳定性难度大。
(3)框支梁和框支柱钢筋用量大,且加腋部位钢筋密集,钢筋下料复杂,绑扎难度大,需先布置钢筋绑扎的顺序和部位。
(4)构件体积大、水化热高、内外温差控制、养护保温措施要求高,易出现裂缝。钢筋密集,混凝土振捣难度大。
3荷载计算
(1)支模架荷载计算。本工程对大型框支梁、框支梁、剪力墙、板、柱的侧模和底模支撑架进行了详细的受力计算(计算书略),经计算得知转换层梁、板、墙、柱模板设置如表2:
(2)支撑层数的计算。转换层混凝土量:1050m3,建筑面积1256m2,仅仅依靠第二层楼板的承载力远不能承受转换层荷载及支撑模板架体的荷载,必须向下增加支撑层,将荷载逐层传递分解承载。经计算转换层支撑体系往下三层支撑可以满足大梁混凝土浇筑的支承要求,但考虑到大梁位置集中荷载较大,为确保转换层支撑体系安全可靠。我公司慎重起见,增加一层支撑体系,利用负二层箱形基础顶板作为承载基础。
4支撑架体搭设分析及质量控制措施
(1)立杆搭设。立杆的搭设是关键,由于不同部位的立杆间距不均匀,所以架体搭设以前,要在混凝土架体基础上弹出纵横双向十字线,用钢尺将立杆间距均匀标出,保证立杆的位置准确。然后铺设垫板,搭脚手架。立杆接长必须采用对接扣件,不准采用搭接,立杆接头位置要相互错开,不要在同一水平面上。
(2)水平杆搭设。沿地面以上15cm处设置扫地杆,按1.5m步距设置水平杆。水平杆纵横向搭设,接长采用对接,接头位置要相互错开,同时要避免在立杆纵距的1/3中间跨处出现接头。
(3)剪刀撑搭设。依据规范要求,剪刀撑斜杆与地面的夹角为45~60°,支撑架体四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置,两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔两步设置一道水平剪刀撑。
(4)本工程采取两种方法保证架体与新建物的刚性连接。一是将架体两侧与梁下主体施工中浇筑的混凝土柱进行拉接,用钢管扣件锁牢;二是在浇筑核心筒混凝土时,在500厚剪力墙上用型号75的PVC管按架体第二步距位置留置,每隔3m留一个孔使支模架与剪力墙形成刚性连接。
(5)大梁支模架钢管下垫18#槽钢垫板以分散立杆对第二层楼面的局部剪切力,分散立杆对楼面的集中力。
(6)模板安装的允许偏差及检验方法见表3。
表3模板安装的允许偏差及检验方法
5钢筋安装分析及质量控制措施
(1)本转换层钢筋的锚固、连接、搭接、构造等均严格按照施工图集施工。
(2)转换层柱主筋竖向连接前,先在图纸上规画出各根钢筋弯锚部分走向,电渣压力焊时按照图纸摆放纵筋弯锚方向;处在上部剪力墙或柱范围内的柱纵向钢筋应执行能通则通的原则,向上锚固一个楼层高度,绑扎框架梁前对此工序进行专项验收。(框支柱上部有剪力墙时,框支柱主筋应锚入剪力墙内不少于一层)。
(3)柱的箍筋按原设计实行绑扎,但角柱、边柱在距大梁底板以上500mm高内的柱箍筋只就位向上靠不绑扎,待梁下部钢筋全部绑扎完毕并下落到梁底板后该处的柱箍筋才复位绑扎。
(4)除中间柱无框支梁面筋向下锚入情况可浇筑混凝土至梁下口外,边柱、角柱有框支梁面筋向下锚入均不浇筑混凝土;当转换层大梁绑扎完毕并下落就位,经检查合格之后,方可浇筑角柱、边柱的混凝土至梁下口。
(5)部剪力墙插筋的埋设,当转换层所有梁钢筋绑扎完毕,板模板安装完毕后,应重新组织测量放线,将标准层的各个开间轴线,分别标志在主钢筋上、梁外模板顶上和稳固的护身栏杆上,然后按照标准层结构剪力墙节点配筋详图进行预留上部结构的插筋。根据定位线,确定插筋的箍筋位置,并用电焊点焊在梁或钢筋上进行固定,然后插入立筋与箍筋进行点焊。所有剪力墙绑扎两排水平钢筋,剪力墙立筋预留长度接焊错位截面详03G101图集。预留插筋完成后,拉通线进行全数检查。
(6)钢筋安装位置的允许偏差和检验方法见表4。
表4钢筋安装位置的允许偏差和检验方法
6混凝土浇筑分析及质量控制措施
(1)为确保混凝土的质量,所有梁板混凝土采取一次性连续浇筑,因此,在混凝土浇筑前必须作好如下准备工作:
1)模板及支撑系统的检查:浇筑前对模板及支撑系统进行全面检查,特别是要全数检查保护扣件是否拧紧,以保证其具有足够的强度、刚度及稳定性。
2)应认真清除模板内的杂物,模板表面要洁净,充分湿润,安装必须严密,防止漏浆,认真检查模板的形体和几何尺寸,严防模板支架变形和缩胀。以防混凝土结构构件产生缩径现象。
为了防止混凝土出现露筋,在混凝土浇筑前严格控制钢筋位置的正确性,不得有位移等缺陷,保护层厚度应准确,垫块要绑扎牢固;混凝土应振捣实,严禁振捣棒撞击钢筋。
3)施工用水用电:由于混凝土方量大。混凝土浇筑前,联系电业局和供水公司,规避停电停水时间浇混凝土,同时配备一台柴油发电机和柴油机拖泵作为临时停电时应急。
4)为防止混凝土浇筑过程中混凝土泵机出现故障,设备维修人员必须24小时昼夜值班,保证正常浇筑。
5)由现场材料员与设备人员对振动棒、电机、焊机等小型设备进行检查,现场必须有多余储备,防止出现故障时影响施工。
6)混凝土浇筑前与气象部门联系,了解近段时间的气象情况,选择好的天气进行混凝土的浇筑,现场备足足够的彩条布,以防气象预报有出入,用彩条布来遮盖混凝土,确保浇筑的正常进行。
7)协调好周边关系,与当地公安、交通、环保等管理部门联系,以得到他们的支持和帮助。同时,混凝土供应公司应根据实际情况选择多条道路运输混凝土。夜间施工手续根据规定向环保部门办理夜间连续施工手续。
(2)混凝土原材料及外加剂。
1)由于转换层梁内钢筋密集,应将混凝土粗骨料最大粒径严格控制在20mm以下,为确保混凝土的强度,优先选用碎石。
2)转换层梁、板混凝土应为内掺膨胀剂、缓凝剂的补偿收缩抗裂混凝土。严格控制配合比,拌合物要均匀,匀质性好,并应严格控制浇混凝土的坍落度,以确保混凝土的密实度。混凝土浇筑时项目部派遣专人会同监理到混凝土搅拌站,对搅拌站所拌制混凝土的原材料及掺入的外加剂进行严格的监督。
(3)混凝土的浇筑要点。
1)混凝土浇筑时入模温度控制在25℃以内,防止温度过高而增大混凝土的水化热
2)框支柱为C50,其它梁板为C40;先浇筑柱后再浇筑梁、板,由一端开始用“赶浆法”,设置一台地泵同时浇筑。梁、柱接头不同强度等级的混凝土采用钢丝网加小圆竹分隔,小圆竹在梁、板混凝土浇到与柱接口处拆除。
3)浇筑梁混凝土时,应分层浇筑、分层振捣,分层厚度控制在400mm。一次浇注的混凝土不可过高、过厚,以保证混凝土温度均匀上升。
4)混凝土的振捣,由于转换层大梁钢筋密集,钢筋净距较小,现有的Ф50棒难以插入梁内,大梁混凝土浇筑采用Ф30振动棒,其余部位混凝土浇筑采用Ф50棒振捣。振棒移动间距为400mm左右,振捣时间为15~30s,现浇板均应用整平铝合金方进行纵横方向的整平,加强平板震动器二次震捣,以防止收缩裂缝。梁及梁柱节点处的配筋非常密集,主梁截面较大,为避免混凝土出现裂缝,在混凝土的初凝后终凝前(第二层混凝土覆盖前)进行第二次振捣,振捣时必须保证混凝土浇筑振捣的密实性,但又不能过振,以防涨模。浇筑完毕的混凝土表面在初凝后终凝前进行收光、压实抹面,以增强混凝土表面層的抗裂能力,减少表面裂缝。
5)混凝土板面水平控制,除按照标志在剪力墙插筋上的标高点牵线进行控制外,还应当在浇筑层面上架设水平仪,对正在浇筑的板面进行监控抄平。
6)混凝土浇筑时,安全员与木工工长专职观察混凝土浇筑过程中承重架有无异常,支撑架、模板、钢筋、平面孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况,以便发现问题及时处理。
7)尽可能减少泵送对承重架、模板的水平冲击,控制商品混凝土在模板上的过高堆集。
8)转换层混凝土浇筑完毕后,对混凝土进行浇水养护。养护时间不应少于14d。
7结束语
按照全面分析的施工方案执行的梁式转换层在本工程中的应用是非常成功的。随着中国社会发展城市化进程脚步的加快,梁式转换层结构的高层建筑施工将越来越多。这就要求我们不断提高施工技术水平,施工前必须做好施工技术方案,严格按照施工技术方案执行,因此,细节决定成败,只有做好施工组织的各项准备及过程控制中的每一个细节,才能达到事半功倍的效果。
参考文献
[1] 曾代琼.高层建筑转换层施工技术之要点[J].建筑知识,2010,(S2).
[2] 徐亚军.梁式转换层结构受力研究[D].西南交通大学,2003.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。