论文部分内容阅读
摘要： 本文结合工程实例，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。
关键词：转换层；转换大梁；分层浇捣；梁架支撑体系
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某高层建筑，总建筑面积40000平方米，是由二层地下室、二层裙楼和二栋28 层高的塔楼组成的大型商住楼，建筑总高度101.5米 ；其结构转换层位于第三层，建筑面积3600平方米，混凝土量约5000立方米，用钢量约1400顿。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）。
二、 施工技术及有关计算
1 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，使用的支撑材料和構件多，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。
1.1 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φ12 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。
1.2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=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=94 ；稳定系数φ=0.634 ；截面积A=489mm2 ；φAf=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=FA9.375KN；验算：σ=P/S=9375/（12/2）2·π=82.9N/mm2<210N/mm2，故满足要求。
2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，需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，施工配合比为每立方米混凝土水泥用量510kg，混凝土比重取2500kg/m3。按0.9m 厚大体积混凝土计算：
2.1 混凝土浇筑温度按日平均温度200℃考虑。
2.2 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）=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℃。
2.3 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）=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=24.1℃，Tb（3）=Tq+4/H2·h′（H-h′）ΔT3=32.2℃。
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。
3二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。
三、 结语
对于大体积的结构转换大梁，我们可以在施工过程中，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，以便节约周转材料及劳动力。
参考文献:
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社.2004.
[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[M].建筑安全.2003..
关键词：转换层；转换大梁；分层浇捣；梁架支撑体系
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
某高层建筑，总建筑面积40000平方米，是由二层地下室、二层裙楼和二栋28 层高的塔楼组成的大型商住楼，建筑总高度101.5米 ；其结构转换层位于第三层，建筑面积3600平方米，混凝土量约5000立方米，用钢量约1400顿。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）。
二、 施工技术及有关计算
1 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，使用的支撑材料和構件多，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。
1.1 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φ12 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。
1.2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=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=94 ；稳定系数φ=0.634 ；截面积A=489mm2 ；φAf=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=FA9.375KN；验算：σ=P/S=9375/（12/2）2·π=82.9N/mm2<210N/mm2，故满足要求。
2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，需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，施工配合比为每立方米混凝土水泥用量510kg，混凝土比重取2500kg/m3。按0.9m 厚大体积混凝土计算：
2.1 混凝土浇筑温度按日平均温度200℃考虑。
2.2 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）=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℃。
2.3 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）=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=24.1℃，Tb（3）=Tq+4/H2·h′（H-h′）ΔT3=32.2℃。
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。
3二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。
三、 结语
对于大体积的结构转换大梁，我们可以在施工过程中，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，以便节约周转材料及劳动力。
参考文献:
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社.2004.
[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[M].建筑安全.2003..