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摘要:随着城市化进程的加快,人们对于建筑的审美以及实用性有了更高的要求,高层建筑多采用混凝土结构以满足稳定性的需求,而美观要求导致转换层的发展与探究更为迫切。本文通过分析高层建筑混凝土结构转换层施工要点及难点等方面,浅析与探究了混凝土工程转换层施工措施与建议,以促进其长远发展。
关键词:建筑;混凝土结构;转换层;施工技术
高层建筑混凝土结构转换层施工在高层建筑工程施工中占有重要位置。一般而言,在高层建筑混凝土结构转换层施工中,施工企业必须充分了解及掌握转换层的特点及形式,并严格按照施工规范进行施工及操作,以确保工程施工的整体质量和使用周期。下面对高层建筑混凝土结构转换层施工技术进行具体探討。
1、高层混凝土结构转换层的结构布置特点
底部带转换层的建筑结构,转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地,因此,必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果[1],转换构件可采用转换大梁、折梁、空腹折梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。其中,转换厚板可在非地震区、6度抗震设计时及大空间地下室7度、8度抗震设计时采用;落地剪力墙和框支柱的布置对于防止转换层下部结构在地震中倒塌起到十分重要的作用。
转换层设计在建筑工程建设中占有重要地位,在建筑工程施工中,施工企业必须十分重视技术及实践经验等,准确掌握设计要点,提高转换层的设计水平与科学性,从而确保工程建设的质量。具体如下:
(1)减少转换。布置转换层上下主体竖向结构时,注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通,尤其框架核心筒结构中核心筒应上下贯通。
(2)传力直接。布置转换层上下主体竖向结构时,注意尽量使水平转换结构传力直接,尽量避免多级复杂转换,如慎重采用传力复杂、抗震不利的平厚板转换,上下柱网确实无法对齐时尽量采用箱形转换等。
(3)强化下部,弱化上部。对于转换层的剪力墙结构或筒体结构,可强化下部结构,如加大筒体及落地墙厚度,提高混凝土强度等级,必要时在房屋周边增置部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体等,以提高抗震能力;同时,可采取不落地剪力墙开洞、开口、减小墙厚等措施弱化上部。
(4)优化转换结构。抗震设计时,当建筑功能需要高位转换时转换结构宜优先选择不致引起地震作用下框支柱(边柱)柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式,如空腹桁架、扁梁等,同时要注意需满足重力荷载作用下强度、刚度要求。
(5)计算全面细致。装换层结构设计计算时,必须将其作为整体结构中的一个重要组成部分,采用符合实际受力变形状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析,必要时可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算,并对其以上至少取两层结构进入局部计算模型,并注意模型边界条件符合实际工作状态。
2、高层混凝土转换层施工要点及难点
2.1 施工控制要点
基于混凝土转换结构的特点,在确定施工方案时应重点考虑以下几方面:
(1)选择合理、可行的模板支撑方案。转换板的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载往往非常大,所以应选择合理、可行的模板支撑方案,并根据转换板的结构特点进行模板支撑体系的设计。
(2)承载力及附加内力验算。设置模板支撑系统以后,转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段不同,应对转换层及下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。同时,转换板本身受下部支撑体系的作用或混凝土施工方法的影响,在板中易产生设计时未考虑到的附加内力,故需对转换板在施工阶段的受力状态做具体的分析和计算,必要时可采取一定的构造措施来抵抗这些附加内力。
(3)防止裂缝及变形。对于大体积混凝土转换板,施工时应考虑采取减小混凝土温差、温变以及混凝土收缩徐变的措施,并及时做好转换板施工期间板的变形、混凝土施工温度的监测,防止新浇混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝。
(4)注意钢筋骨架的稳定。转换板承受的荷载很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定。
2.2 施工难点
高层建筑混凝土结构转换层施工有一定的控制难点,如,由于转换层梁、板混凝土施工留置施工缝处理相当困难,且转换层框支梁属于主要承重构件,必须精心组织施工,做好详细的施工计划,以确保混凝土一次浇筑成型;转换层混凝土属于空中大体积高标号混凝土,施工中需确保混凝土的养护工作到位,并需对混凝土内外温差进行测温监控;框支梁、框支柱配筋直径大、数量多,相互交接与交叉、密集度高,需要重点解决,以确保钢筋密集区域的混凝土施工质量;由于转换层梁、板混凝土施工留置施工缝处理相当困难,且转换层框支梁属于主要承重构件,做好详细的施工计划,精心组织施工,以确保混凝土一次浇筑成型等。
3、混凝土工程转换层施工措施及建议
转换层混凝土浇筑方量大,施工人员多,所需时间长,为保证施工正常有序安全进行,提出如下建议:
(1)合理设计混凝土的配合比。在配合比设计中,宜采用C40以上的混凝土,以保证混凝土结构的强度。可以在混凝土配比中加入16%-18%的粉煤灰,有条件的单位可以根据气候和现场条件,采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3D-TFEP)进行温度监控,以降低水化热这个通病,并改善混凝土的和易性。可在混凝土进行配比时加入减水剂,使混凝土缓凝,推迟水化热峰值的出现,降低混凝土的表温度梯度与温度应力。严格控制好混凝土搅拌时间,每次搅拌时间不少于90s,以降低浇捣的难度[2]。
(2)控制混凝土内外温差小于25℃。要采取合理的方法控制混凝土的内外温差,保证其温差不超过25℃,最常用的是蓄热保温法、内降外保法、蓄水养护法。其中,蓄热保护法是最为常规的方法;内降外保法是在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温,并在大体积混凝土转换结构的上表面及其地面采取保湿的措施;蓄水养护法就是在混凝土上进行洒水,保证蓄水高度达100mm,以控制内外温差,确保转换厚板混凝土的养护。
(3)采用科学的施工方法。混凝土浇筑前,应该检查模板的受力情况,并洒水润湿模板,保证混凝土的浇筑质量;在浇筑过程中应该分层下料、分层振捣,每段长度控制在20m以内,每层高度控制在1m以内,并用直径为50mm的振动棒进行振捣,直插厚度不得超过500mm,振捣时要做到快插、慢拔,每点振捣时间需20s到30s;梁中混凝土浇筑应该从中间向两边扩展的方式进行,同时尽量安排在白天进行,分层进行浇筑时,每层高度控制在300mm-500mm,每层间隔时间1.5h-2.0h。冬季施工时,避免使用未冷却的高温水泥,在施工中采用叠加梁原理浇筑转换结构,可缓解大体积混凝土水化热高、温度应力过大的问题,提高混凝土浇筑质量。
4、结语
高层建筑作为建筑行业的重要组成部分,在建筑行业发展中占有重要地位。转换层施工作为高层建筑施工中必不可少的施工环节,为确保建筑物的整体质量,施工企业必须提高转换层施工的技术水平,通过低水化热的水泥和尽量减小水泥用量,尽量减少用水量,选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径,合理使用混凝土外加剂等措施,做好转换层的设计、施工及养护工作,以保证施工质量,并为企业的发展提供强有力的保障。
参考文献
[1]单联德,梁洪雷,王德海.高层建筑板式结构转换层施工技术探讨[J].山西建筑,2010(2).
[2]廖昌宇.高层建筑转换层施工技术探讨[J].中外建筑,2010(06).
作者简介:
周艳霞,女,汉,1990年10月生,陕西榆林人,2016年毕业于西安建筑科技大学,硕士,助理工程师,主要从事混凝土结构耐久性方向设计工作与研究。
谢波,男,汉,1989年2月生,陕西蓝田人,2016年毕业于西安建筑科技大学,硕士,助理工程师,主要从事混凝土结构设计等工作与研究。
关键词:建筑;混凝土结构;转换层;施工技术
高层建筑混凝土结构转换层施工在高层建筑工程施工中占有重要位置。一般而言,在高层建筑混凝土结构转换层施工中,施工企业必须充分了解及掌握转换层的特点及形式,并严格按照施工规范进行施工及操作,以确保工程施工的整体质量和使用周期。下面对高层建筑混凝土结构转换层施工技术进行具体探討。
1、高层混凝土结构转换层的结构布置特点
底部带转换层的建筑结构,转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地,因此,必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果[1],转换构件可采用转换大梁、折梁、空腹折梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。其中,转换厚板可在非地震区、6度抗震设计时及大空间地下室7度、8度抗震设计时采用;落地剪力墙和框支柱的布置对于防止转换层下部结构在地震中倒塌起到十分重要的作用。
转换层设计在建筑工程建设中占有重要地位,在建筑工程施工中,施工企业必须十分重视技术及实践经验等,准确掌握设计要点,提高转换层的设计水平与科学性,从而确保工程建设的质量。具体如下:
(1)减少转换。布置转换层上下主体竖向结构时,注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通,尤其框架核心筒结构中核心筒应上下贯通。
(2)传力直接。布置转换层上下主体竖向结构时,注意尽量使水平转换结构传力直接,尽量避免多级复杂转换,如慎重采用传力复杂、抗震不利的平厚板转换,上下柱网确实无法对齐时尽量采用箱形转换等。
(3)强化下部,弱化上部。对于转换层的剪力墙结构或筒体结构,可强化下部结构,如加大筒体及落地墙厚度,提高混凝土强度等级,必要时在房屋周边增置部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体等,以提高抗震能力;同时,可采取不落地剪力墙开洞、开口、减小墙厚等措施弱化上部。
(4)优化转换结构。抗震设计时,当建筑功能需要高位转换时转换结构宜优先选择不致引起地震作用下框支柱(边柱)柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式,如空腹桁架、扁梁等,同时要注意需满足重力荷载作用下强度、刚度要求。
(5)计算全面细致。装换层结构设计计算时,必须将其作为整体结构中的一个重要组成部分,采用符合实际受力变形状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析,必要时可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算,并对其以上至少取两层结构进入局部计算模型,并注意模型边界条件符合实际工作状态。
2、高层混凝土转换层施工要点及难点
2.1 施工控制要点
基于混凝土转换结构的特点,在确定施工方案时应重点考虑以下几方面:
(1)选择合理、可行的模板支撑方案。转换板的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载往往非常大,所以应选择合理、可行的模板支撑方案,并根据转换板的结构特点进行模板支撑体系的设计。
(2)承载力及附加内力验算。设置模板支撑系统以后,转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段不同,应对转换层及下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。同时,转换板本身受下部支撑体系的作用或混凝土施工方法的影响,在板中易产生设计时未考虑到的附加内力,故需对转换板在施工阶段的受力状态做具体的分析和计算,必要时可采取一定的构造措施来抵抗这些附加内力。
(3)防止裂缝及变形。对于大体积混凝土转换板,施工时应考虑采取减小混凝土温差、温变以及混凝土收缩徐变的措施,并及时做好转换板施工期间板的变形、混凝土施工温度的监测,防止新浇混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝。
(4)注意钢筋骨架的稳定。转换板承受的荷载很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定。
2.2 施工难点
高层建筑混凝土结构转换层施工有一定的控制难点,如,由于转换层梁、板混凝土施工留置施工缝处理相当困难,且转换层框支梁属于主要承重构件,必须精心组织施工,做好详细的施工计划,以确保混凝土一次浇筑成型;转换层混凝土属于空中大体积高标号混凝土,施工中需确保混凝土的养护工作到位,并需对混凝土内外温差进行测温监控;框支梁、框支柱配筋直径大、数量多,相互交接与交叉、密集度高,需要重点解决,以确保钢筋密集区域的混凝土施工质量;由于转换层梁、板混凝土施工留置施工缝处理相当困难,且转换层框支梁属于主要承重构件,做好详细的施工计划,精心组织施工,以确保混凝土一次浇筑成型等。
3、混凝土工程转换层施工措施及建议
转换层混凝土浇筑方量大,施工人员多,所需时间长,为保证施工正常有序安全进行,提出如下建议:
(1)合理设计混凝土的配合比。在配合比设计中,宜采用C40以上的混凝土,以保证混凝土结构的强度。可以在混凝土配比中加入16%-18%的粉煤灰,有条件的单位可以根据气候和现场条件,采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3D-TFEP)进行温度监控,以降低水化热这个通病,并改善混凝土的和易性。可在混凝土进行配比时加入减水剂,使混凝土缓凝,推迟水化热峰值的出现,降低混凝土的表温度梯度与温度应力。严格控制好混凝土搅拌时间,每次搅拌时间不少于90s,以降低浇捣的难度[2]。
(2)控制混凝土内外温差小于25℃。要采取合理的方法控制混凝土的内外温差,保证其温差不超过25℃,最常用的是蓄热保温法、内降外保法、蓄水养护法。其中,蓄热保护法是最为常规的方法;内降外保法是在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温,并在大体积混凝土转换结构的上表面及其地面采取保湿的措施;蓄水养护法就是在混凝土上进行洒水,保证蓄水高度达100mm,以控制内外温差,确保转换厚板混凝土的养护。
(3)采用科学的施工方法。混凝土浇筑前,应该检查模板的受力情况,并洒水润湿模板,保证混凝土的浇筑质量;在浇筑过程中应该分层下料、分层振捣,每段长度控制在20m以内,每层高度控制在1m以内,并用直径为50mm的振动棒进行振捣,直插厚度不得超过500mm,振捣时要做到快插、慢拔,每点振捣时间需20s到30s;梁中混凝土浇筑应该从中间向两边扩展的方式进行,同时尽量安排在白天进行,分层进行浇筑时,每层高度控制在300mm-500mm,每层间隔时间1.5h-2.0h。冬季施工时,避免使用未冷却的高温水泥,在施工中采用叠加梁原理浇筑转换结构,可缓解大体积混凝土水化热高、温度应力过大的问题,提高混凝土浇筑质量。
4、结语
高层建筑作为建筑行业的重要组成部分,在建筑行业发展中占有重要地位。转换层施工作为高层建筑施工中必不可少的施工环节,为确保建筑物的整体质量,施工企业必须提高转换层施工的技术水平,通过低水化热的水泥和尽量减小水泥用量,尽量减少用水量,选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径,合理使用混凝土外加剂等措施,做好转换层的设计、施工及养护工作,以保证施工质量,并为企业的发展提供强有力的保障。
参考文献
[1]单联德,梁洪雷,王德海.高层建筑板式结构转换层施工技术探讨[J].山西建筑,2010(2).
[2]廖昌宇.高层建筑转换层施工技术探讨[J].中外建筑,2010(06).
作者简介:
周艳霞,女,汉,1990年10月生,陕西榆林人,2016年毕业于西安建筑科技大学,硕士,助理工程师,主要从事混凝土结构耐久性方向设计工作与研究。
谢波,男,汉,1989年2月生,陕西蓝田人,2016年毕业于西安建筑科技大学,硕士,助理工程师,主要从事混凝土结构设计等工作与研究。