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摘要:随着城市化进程的不断加快,梁式转换层在高层建筑工程中得到了广泛的应用。梁式转换层的施工也就是在高层建筑的某一适当位置设置转换层结构,其中转换层上部用于办公或者民用,在转换层下部则用于商用。但是在转换层结构施工过程中,由于受到各种因素的影响,极容易出现各种各样的问题,致使高层建筑的使用功能得不到充分的发挥,因此作为一名专业的施工人员,在转换层施工过程中必须要严格按照国家规定要求进行,并将先进的施工技术应用在其中,及时发现并解决其中存在的问题,从而对转换层的施工质量加以控制,以保证整个工程的施工质量。本文浅述了转换层的施工技术与质量控制。
关键词:高层建筑;转换层施工;技术要点
中图分类号:TU97文献标识码: A
1、高层建筑结构转换层的类型
按结构功能,转换层可分为三类:
第一类是上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构,它将上部剪力墙转换为下部的框架,以创造一个较大的内部自由空间。
第二类是上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变,但是通过转换层使下层柱的柱距扩大,形成大柱网,并常用于外框筒的下层形成较大的入口。
第三类是同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时,柱网轴线与上部楼层的轴线错开,形成上下结构不对齐的布置。
2、高层建筑转换层结构的技术特点
2.1 转换层设计
高层建筑中的转换层设计,对于转换层以下楼层的空间设置要求较大,这样很容易导致其刚度发生突变,一般情况下,转换层下部楼层的刚度要比上部楼层的刚度小,在进行设计时,为了能够满足抗风和抗震的设计要求,应该对转换层上下相邻的楼层结构的抗侧刚度以及承载力进行重点考虑。转换构件是重要的传力部位,必须保证转换构件的安全性。在进行抗震设计时,不但要考虑到风荷载、竖向荷载和水平地震的作用,还应该将竖向地震作用的影响考虑到其中,其抗震计算一般采用反应谱法。
2.2 经济指标
从抗冲切和抗剪的角度出发,转换层采用的钢板厚度都比较大,通常能够达到2.0-2.8m,一方面,因为厚板的重量比较大,这就会使其增大对下部构件承载力设计的要求,另一方面,这种厚板还会增大混凝土的用量,这是特别不经济的。
2.3 抗震性
一般情况下,转换层采用的钢板的厚板都集中了较大的质量和刚度,因此在地震作用下的反应也会比较强烈。除了厚板本身受力大外,它还会沿着竖向刚度发生突变,使得厚板上下相邻层都受到较大的作用力,进而导致震害发生。根据以往的模型振动台试验得知,厚板的相邻上下层结构会出现裂缝,并伴有混凝土剥落。除此之外,该试验还表明,在地震力与竖向荷载的共同作用下,不但会使厚板发生冲切破坏,还有可能发生剪切破坏,所以要求厚板内三向配筋。从目前现有的工程来看,带有转换层的建筑,无论是结构设计,还是施工都十分复杂,在材料用量以及工程造价方面都相当高,在抗震设计上也还存在着很多不足,有待进一步研究。所以,高层建筑中采用转换层结构形式时,一定要慎重对待。
3、高层建筑转换层施工技术
3.1 转换层底模板的支撑系统
由于转换层的施工荷载以及混凝土自重都比较大,转换层的模板支撑系统对转换层的施工来说也就十分重要,在实际施工过程中,经常采用以下方法来确定转换层底模板的支撑系统。
3.1.1 常规浇筑法
高层建筑在进行转换厚板或转换梁施工时,首先应该想到一次支模浇筑混凝土成型对于转换层底模具有较大的荷载,其支撑通常从转换层底开始,一直到底层地面。这项施工技术适用于转换层位置较低的情况,且要求施工现场使用较多支撑材料。
3.1.2 叠合浇筑法
叠合浇筑法指将厚板或转换梁分两次或三次浇筑叠合成型。这种方法的原理是利用第一次混凝土浇筑形成的板或梁作为第二次混凝土浇筑的自重与施工荷载的支撑,利用第二次混凝土浇筑和第一次混凝土浇筑形成的叠合梁作为第三次混凝土浇筑的自重与施工荷载的支撑。在运用该施工技术时,对于厚板或转换梁下的支撑系统,只需要考虑承受第一次浇筑混凝土的自重与施工荷载,该技术的运用可以使下部钢管支撑的负荷减小,同时还可以节省模板材料,另外,因为对混凝土实行的是分层浇筑,这样就可以缓解因温度应力过大、水化热过高对裂缝控制造成的不利影响。
3.1.3 荷载传递法
荷载传递法的原理是通过支撑系统将转换厚板或转换梁的混凝土自重以及施工荷载分摊到若干层楼。支承楼板的数据一定要精确计算,转换层的自重和施工荷载的传递可以通过钢牛腿或梁下斜撑支架体系实现转换层底的绝大部分荷载向混凝土柱的传递,还可以通过梁下排架体系实现其余荷载向下面若干个楼层的传递
3.2 钢筋制作以及绑扎的工艺
钢筋在高层建筑转换层施工过程中是必备的建筑材料,在技术方面主要表现为钢筋制作以及绑扎工艺。首先,在钢筋四周应以相同的距离安置相应的形钢支架进行,这样既能保证钢筋整体的垂直度和外部保护层厚度,还可以保证所绑扎的转换梁钢筋的稳定性。在进行转换梁钢筋绑扎时,要严格按照相关标准和要求施工:首先是架设U形支架,然后设置外围开口底箍并绑扎牢固,最后设置内开口箍,从中间到两端分层放置水平主筋,牢固绑扎,从两侧插入水平开口箍。
4、转换层结构混凝土施工要点
4.1混凝土施工要点
4.1.1 混凝土浇筑
在进行混凝土浇筑施工的时应尽可能满足整体连续性的要求。在实际施工过程中应该从转换板的中心位置处向两侧进行对称浇筑,从而确保施工速度一致,同时还可以进一步保证下部的脚手架受力对称,不会由于偏压导致侧向位移。
在具体浇筑时可采用自然流淌、斜面分层、薄层连续浇筑的方法进行混凝土浇筑。在使用这些方法时一定要按照浇筑层的实际厚度、混凝土的初凝时间对混凝土的自然流淌的速度很好的进行控制。
在振捣过程中应尽量做到快插慢拔,每一个点的振捣时间都应控制在20-30秒左右,振捣间距不大于500mm。插入振捣器时应深入到下层结构内50mm,对关键部位的振捣应密实。
在浇筑过程中应做好沁水处理,这样可以确保混凝土的浇筑质量。泵送混凝土的流动性比较大,沁水较多,这会对混凝土的整体密实性造成严重影响,因此,在转换板周围侧模的底部及上口位置处应开设沁水孔,这样可以使多余的水从孔内排出,从而提高混凝土的密实性,保证混凝土的浇筑质量。
混凝土在浇筑过程中应该做好裂缝控制工作,可以在厚板的底面位置处增设一道冷轧钢丝网,从而有效地控制混凝土表面开裂,同时还可以作为钢筋安装的垫层。
4.1.2 分层浇筑表面及界面的处理
现场浇筑施工完成后,还应该再等待1小时左右,让混凝土面沁水基本上都渗出后,再在模板上进行钻孔排水,这时候可以采用直径为50左右的碎石铺放到混凝土表面的水泥浆液当中,同时使其一半露于混凝土外,一半在混凝土内。在浇筑下层混凝土进行之前,首先应该绑扎好锚筋,并在其纵横方向的每个一定距离点处布置钢筋支架,通过此举来增强混凝土结构的抗剪能力。鉴于泵送的大体积混凝土表面的水泥浆相对都比较厚,所以在完成浇筑之后应该对其进行很好的处理,可以在混凝土浇筑1-2小时之后用刮尺按照一定的标高进行刮平处理,并在混凝土终凝前用铁滚筒进行碾压,只有这样才能够有效地避免其产生裂缝。
4.2 转换层结构施工控制要点
(1)因为转换层结构内的转换板本身自重比较大,再加上施工荷载和上部荷载和相对都比较大,所以在施工过程中必须合理选择转换板。可以采取行之有效地模板支护方案,同时根据转换板自身的结构特点对其支撑体系进行有效的设计和施工。
(2)因为施工阶段的受力与使用阶段有着一定的差异,所以模板支撑体系设置好后,应该对转换层以及下部楼层的实际承载力进行准确的计算。与此同时,由于转换板本身会受到混凝土施工方法的影响以及下部支撑体系的作用,进而使得板中很容易产生出一部分附加内力,而这种现象一般在设计时是考虑不到的,所以,应该对转换板的受力状态进行精确的分析和计算,如果有必要的话,还要采取相应的构造措施来抵消这部分的附加内力。
(3)对大体积混凝土转换板进行施工时,首先应该充分考虑减小其温差值和温度变化以及混凝土自身的收缩徐变,防止其产生裂缝。
(4)由于转换板的实际承受荷载相对比较大,而且其配筋也相对较多,再加上钢筋骨架的实际高度比较高,因此,应该采取相应的措施来保证钢骨架的稳定性。
(5)应该做好监测工作,对混凝土板变形以及温度进行实时监测,及时效掌握其对施工质量的影响情况,并采取相应的措施加以预防和解决,从而确保转换层结构的整体施工质量。
结语
转换层作为高层建筑结构中的重要部位,对高层建筑的质量有着决定性的作用,因此控制和把握转换层结构施工质量是非常重要的,尽管其施工过程质量控制难度较大,但只要制定严密科学的控制方案,采取科学的施工技术,其施工质量就能夠得到保证。
参考文献
[1]袁锋,高层建筑转换层施工技术要点分析[J].中华民居,2012
[2]陈伟雄,浅议高层建筑转换层施工技术要点[J].城市建设理论研究,2012
关键词:高层建筑;转换层施工;技术要点
中图分类号:TU97文献标识码: A
1、高层建筑结构转换层的类型
按结构功能,转换层可分为三类:
第一类是上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构,它将上部剪力墙转换为下部的框架,以创造一个较大的内部自由空间。
第二类是上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变,但是通过转换层使下层柱的柱距扩大,形成大柱网,并常用于外框筒的下层形成较大的入口。
第三类是同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时,柱网轴线与上部楼层的轴线错开,形成上下结构不对齐的布置。
2、高层建筑转换层结构的技术特点
2.1 转换层设计
高层建筑中的转换层设计,对于转换层以下楼层的空间设置要求较大,这样很容易导致其刚度发生突变,一般情况下,转换层下部楼层的刚度要比上部楼层的刚度小,在进行设计时,为了能够满足抗风和抗震的设计要求,应该对转换层上下相邻的楼层结构的抗侧刚度以及承载力进行重点考虑。转换构件是重要的传力部位,必须保证转换构件的安全性。在进行抗震设计时,不但要考虑到风荷载、竖向荷载和水平地震的作用,还应该将竖向地震作用的影响考虑到其中,其抗震计算一般采用反应谱法。
2.2 经济指标
从抗冲切和抗剪的角度出发,转换层采用的钢板厚度都比较大,通常能够达到2.0-2.8m,一方面,因为厚板的重量比较大,这就会使其增大对下部构件承载力设计的要求,另一方面,这种厚板还会增大混凝土的用量,这是特别不经济的。
2.3 抗震性
一般情况下,转换层采用的钢板的厚板都集中了较大的质量和刚度,因此在地震作用下的反应也会比较强烈。除了厚板本身受力大外,它还会沿着竖向刚度发生突变,使得厚板上下相邻层都受到较大的作用力,进而导致震害发生。根据以往的模型振动台试验得知,厚板的相邻上下层结构会出现裂缝,并伴有混凝土剥落。除此之外,该试验还表明,在地震力与竖向荷载的共同作用下,不但会使厚板发生冲切破坏,还有可能发生剪切破坏,所以要求厚板内三向配筋。从目前现有的工程来看,带有转换层的建筑,无论是结构设计,还是施工都十分复杂,在材料用量以及工程造价方面都相当高,在抗震设计上也还存在着很多不足,有待进一步研究。所以,高层建筑中采用转换层结构形式时,一定要慎重对待。
3、高层建筑转换层施工技术
3.1 转换层底模板的支撑系统
由于转换层的施工荷载以及混凝土自重都比较大,转换层的模板支撑系统对转换层的施工来说也就十分重要,在实际施工过程中,经常采用以下方法来确定转换层底模板的支撑系统。
3.1.1 常规浇筑法
高层建筑在进行转换厚板或转换梁施工时,首先应该想到一次支模浇筑混凝土成型对于转换层底模具有较大的荷载,其支撑通常从转换层底开始,一直到底层地面。这项施工技术适用于转换层位置较低的情况,且要求施工现场使用较多支撑材料。
3.1.2 叠合浇筑法
叠合浇筑法指将厚板或转换梁分两次或三次浇筑叠合成型。这种方法的原理是利用第一次混凝土浇筑形成的板或梁作为第二次混凝土浇筑的自重与施工荷载的支撑,利用第二次混凝土浇筑和第一次混凝土浇筑形成的叠合梁作为第三次混凝土浇筑的自重与施工荷载的支撑。在运用该施工技术时,对于厚板或转换梁下的支撑系统,只需要考虑承受第一次浇筑混凝土的自重与施工荷载,该技术的运用可以使下部钢管支撑的负荷减小,同时还可以节省模板材料,另外,因为对混凝土实行的是分层浇筑,这样就可以缓解因温度应力过大、水化热过高对裂缝控制造成的不利影响。
3.1.3 荷载传递法
荷载传递法的原理是通过支撑系统将转换厚板或转换梁的混凝土自重以及施工荷载分摊到若干层楼。支承楼板的数据一定要精确计算,转换层的自重和施工荷载的传递可以通过钢牛腿或梁下斜撑支架体系实现转换层底的绝大部分荷载向混凝土柱的传递,还可以通过梁下排架体系实现其余荷载向下面若干个楼层的传递
3.2 钢筋制作以及绑扎的工艺
钢筋在高层建筑转换层施工过程中是必备的建筑材料,在技术方面主要表现为钢筋制作以及绑扎工艺。首先,在钢筋四周应以相同的距离安置相应的形钢支架进行,这样既能保证钢筋整体的垂直度和外部保护层厚度,还可以保证所绑扎的转换梁钢筋的稳定性。在进行转换梁钢筋绑扎时,要严格按照相关标准和要求施工:首先是架设U形支架,然后设置外围开口底箍并绑扎牢固,最后设置内开口箍,从中间到两端分层放置水平主筋,牢固绑扎,从两侧插入水平开口箍。
4、转换层结构混凝土施工要点
4.1混凝土施工要点
4.1.1 混凝土浇筑
在进行混凝土浇筑施工的时应尽可能满足整体连续性的要求。在实际施工过程中应该从转换板的中心位置处向两侧进行对称浇筑,从而确保施工速度一致,同时还可以进一步保证下部的脚手架受力对称,不会由于偏压导致侧向位移。
在具体浇筑时可采用自然流淌、斜面分层、薄层连续浇筑的方法进行混凝土浇筑。在使用这些方法时一定要按照浇筑层的实际厚度、混凝土的初凝时间对混凝土的自然流淌的速度很好的进行控制。
在振捣过程中应尽量做到快插慢拔,每一个点的振捣时间都应控制在20-30秒左右,振捣间距不大于500mm。插入振捣器时应深入到下层结构内50mm,对关键部位的振捣应密实。
在浇筑过程中应做好沁水处理,这样可以确保混凝土的浇筑质量。泵送混凝土的流动性比较大,沁水较多,这会对混凝土的整体密实性造成严重影响,因此,在转换板周围侧模的底部及上口位置处应开设沁水孔,这样可以使多余的水从孔内排出,从而提高混凝土的密实性,保证混凝土的浇筑质量。
混凝土在浇筑过程中应该做好裂缝控制工作,可以在厚板的底面位置处增设一道冷轧钢丝网,从而有效地控制混凝土表面开裂,同时还可以作为钢筋安装的垫层。
4.1.2 分层浇筑表面及界面的处理
现场浇筑施工完成后,还应该再等待1小时左右,让混凝土面沁水基本上都渗出后,再在模板上进行钻孔排水,这时候可以采用直径为50左右的碎石铺放到混凝土表面的水泥浆液当中,同时使其一半露于混凝土外,一半在混凝土内。在浇筑下层混凝土进行之前,首先应该绑扎好锚筋,并在其纵横方向的每个一定距离点处布置钢筋支架,通过此举来增强混凝土结构的抗剪能力。鉴于泵送的大体积混凝土表面的水泥浆相对都比较厚,所以在完成浇筑之后应该对其进行很好的处理,可以在混凝土浇筑1-2小时之后用刮尺按照一定的标高进行刮平处理,并在混凝土终凝前用铁滚筒进行碾压,只有这样才能够有效地避免其产生裂缝。
4.2 转换层结构施工控制要点
(1)因为转换层结构内的转换板本身自重比较大,再加上施工荷载和上部荷载和相对都比较大,所以在施工过程中必须合理选择转换板。可以采取行之有效地模板支护方案,同时根据转换板自身的结构特点对其支撑体系进行有效的设计和施工。
(2)因为施工阶段的受力与使用阶段有着一定的差异,所以模板支撑体系设置好后,应该对转换层以及下部楼层的实际承载力进行准确的计算。与此同时,由于转换板本身会受到混凝土施工方法的影响以及下部支撑体系的作用,进而使得板中很容易产生出一部分附加内力,而这种现象一般在设计时是考虑不到的,所以,应该对转换板的受力状态进行精确的分析和计算,如果有必要的话,还要采取相应的构造措施来抵消这部分的附加内力。
(3)对大体积混凝土转换板进行施工时,首先应该充分考虑减小其温差值和温度变化以及混凝土自身的收缩徐变,防止其产生裂缝。
(4)由于转换板的实际承受荷载相对比较大,而且其配筋也相对较多,再加上钢筋骨架的实际高度比较高,因此,应该采取相应的措施来保证钢骨架的稳定性。
(5)应该做好监测工作,对混凝土板变形以及温度进行实时监测,及时效掌握其对施工质量的影响情况,并采取相应的措施加以预防和解决,从而确保转换层结构的整体施工质量。
结语
转换层作为高层建筑结构中的重要部位,对高层建筑的质量有着决定性的作用,因此控制和把握转换层结构施工质量是非常重要的,尽管其施工过程质量控制难度较大,但只要制定严密科学的控制方案,采取科学的施工技术,其施工质量就能夠得到保证。
参考文献
[1]袁锋,高层建筑转换层施工技术要点分析[J].中华民居,2012
[2]陈伟雄,浅议高层建筑转换层施工技术要点[J].城市建设理论研究,2012