转换层施工技术在高层建筑中的应用

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摘要：高层建筑施工中带转换层技术在整个施工中占重要地位，施工方案的确定直接影响到施工阶段的结构安全、工程质量和施工成本。文章结合工程实例，在确立施工技术方案基础上，对施工重要环节进行了分析阐述。

关键词：高层建筑；结构转换层；模板支撑；钢筋工程；   施工技术转换层的自重和施工荷载往往非常大，应选择合理的模板支撑方案，并进行模板支撑体系的设计。设置模板支撑系统后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的，应对转换梁及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力的验算。转换层的跨度和承受的荷载都很大，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和便于钢筋的布置。　 一、工程概况 某商住综合楼工程地下3层，地上30层，建筑物总高度102m，建筑面积65000m2。工程设有3层裙房，裙房为框架结构，做商务办公和大型超市。在塔楼四层上设有厚板式结构转换层，其上部为剪力墙结构。转换层平面尺寸为38.80m×38.16m，建筑面积1480m，厚度在边柱部位3.1m，其它部位2.2m，核心筒部位为双层板，混凝土强度等级为C40，浇注量为2850m3。 二、方案分析 经计算转换层施工时在边柱部位最大垂直荷载88kN/m2，其它部位68kN/m2。为承受转换层的施工荷载，设计考虑将三层楼板加厚到250mm，并将配筋加强，设计承载力70kN/m。边跨梁高3.1m的部位，考虑模板荷载较大，为了便于施工，在满足结构安全的前提下，建议设计将边跨梁设计成双层梁。只要保留二、三层模板的支撑体系，通过二层、三层楼板的连续支撑，将施工荷载分散传递到下面的竖向结构上，就能保证转换层施工的安全。因此采用900mm×1400mm边梁先行浇筑，2.2m厚板式转换层混凝土不留施工缝，一次性浇筑的施工方案。大体积混凝土工程采用大掺量粉煤灰，掺加聚丙烯纤维技术，降低水化热，控制混凝土的温度裂缝。 三、转换层施工技术 （一）模板工程 该工程结构转换层混凝土浇筑一次性完成，施工速度快，但模板支撑数量大。选择模板支撑方案主要考虑以下因素:保证转换层混凝土的结构质量，满足结构设计要求模板支撑体系稳定可靠，确保高大模板施工的安全:选材方便，降低工程成本。 1．底模板及支撑。选择定尺的48×3.5mm钢管脚手架支撑体系，通过计算确定模板支撑体系立杆的间距、步高及剪刀撑的间距。立杆下铺垫板，上端设可调顶托，主楞骨为100mm×100mm方木，密排50mm厚木方作次楞骨，选用12mm竹胶合板模板，胶合板模板上面铺设一层0.6mm厚的塑料薄膜，用以对混凝土底面的保温、保湿养护。支撑采用双立杆布置的方法，除满足荷载要求外，还应考虑操作方便。纵距为550mm，双立杆间距250mm，间隔布置（即La=550mm），步高（h）为850mm，横距（b）为400mm。设置双向扫地杆，每3600mm设置双向剪刀撑如图1所示。边梁部位转换层厚度3.1m，且较三层外挑1080mm，竖向支撑在三层楼板上布置（16#槽钢@800作挑梁。槽钢外挑1300mm，内压1700mm，遇墙时在墙上穿孔。在悬挑槽钢上通长布置6根）10#槽钢，立杆按设计要求布置在上面，支撑边梁底部，边梁900mm高混凝土先行浇筑后与梁底支撑系统共同作用，支撑2.2m厚板式转换层的施工荷载。 2．侧模支撑。转换层在15.65m标高上，为了防止出现 胀膜现象，保证混凝土外观质量，侧模采用了全钢大模板。模板高度3240mm，设锚固螺栓固定侧模，螺栓与支撑系统、竖向及水平混凝土结构连接固定。二、三道螺栓在有柱的部位焊接在柱的钢筋上，在无柱的部位，第二道螺栓焊接在梁上的预埋筋上，第三道螺栓焊接在10槽钢上。由于钢大模板散热较快，混凝土侧表面与环境的温差极易超过25℃。为了满足温差要求，及时采取了拆除钢模板，覆盖、保湿、保温的措施。 3．楼梯支模。由于楼梯及预留孔洞的承载力比其它部位低，所以采取了槽钢和斜撑辅助加固的措施。调整三层楼梯板的设计，增大其承载力，脚手架支撑从一层开始加固，以确保该部位支撑的稳定。 （二）钢筋工程 结构转换层钢筋用量大约1100t，全部采用HRB400型，钢筋密集，钢筋直径大。结构转换层纵横各设置11道暗梁，暗梁宽度1000～2600mm，梁上层钢筋双排28mm，下层筋双排28mm。板筋上下层采用25mm和28mm两种，双排双向。为抵抗混凝土局部强度收缩应力，在板中上下排钢筋间设16@200双向钢筋网，无暗梁区域上下排钢筋间设16@400抗剪兼架立筋。板内布筋原则:横向筋放于外排，竖向筋放于内排，上部筋在跨中连接，下部筋在暗梁处连接。 由于钢筋层数较多，为保证钢筋连接质量和方便施工，板中所有受力钢筋均采用直螺纹连接。板主筋保护层取50mm，梁主筋保护层取30mm，转换层厚板内的钢筋，不得在暗梁内截断，施工时不得留施工缝。排水管采用4根DN250无缝钢管套管，排水管安装时遇钢筋时钢筋弯曲，不得截断钢筋。暗梁钢筋安装搭设临时脚手架钢管支架，先安装同一方向的暗梁，再安装另一方向的暗梁，避免钢筋纵横交叉，架空叠加超高。因转换层钢筋单位面积重量大，特别是暗梁部位，采用现场特制的高强保护层垫块，并增加垫块数量，以保证钢筋保护层的厚度。 （三）混凝土工程转换层混凝土强度等级为C40，为控制大体积混凝土的裂缝，设计要求采用循环冷却水管降温，并加膨胀剂。考虑转换层内钢筋密集，循环水管施工困难，造价高。膨胀剂在保湿养护条件下，能较好补偿混凝土的收缩，但在转换层侧面和底部受养护条件限制，膨胀剂对此较难发挥作用。经论证，决定取消循环冷却水管和掺加膨胀剂的方案，采用大掺量粉煤灰降低水化热，并在混凝土中增加聚丙烯纤维控制混凝土的早期收缩裂缝。 1．配合比设计。经试验，选用强度等级42.5普通硅酸盐水泥，其质量稳定，具有保水性好、泌水性小的特点，适用于泵送混凝土。为了减少水泥用量，降低水化热，控制混凝土温度及收缩产生裂缝，用Ⅱ级粉煤灰取代30水泥，粉煤灰的超量系数为1.35。碎石的粒径为5～35mm；河砂的细度模数2.7。同时掺加0.9kg/m3的KDZ-II型聚丙烯纤维，纤维密度0.91g/cm3，线密度偏差率5%，断裂强度659MPa，断裂延伸率16%，伸长率5%时的初始模量7171MPa。配合比水胶比为0.38，砂率41。选用LX-1（T）型外加剂延缓混凝土的凝结时间，推迟水化热峰值时间，初凝时间（自然条件下薄膜覆盖）约为20h左右，终凝时间约为40h。出机坍落度为205mm，1.5h后为180mm（白天25～31℃）。混凝土配合比见表1:    2．混凝土。转换层厚度2.2m，面积约为1480m2，共需混凝土2850m3，均采用商品混凝土。现场配备混凝土输送泵3台，混凝土供应能力60m。采用平面分层浇筑方案，有利于支撑系统的稳定，降低水化热。混凝土分3层整体连续浇筑，每层约700mm。大掺量粉煤灰纤维混凝土应属于高性能混凝土范畴，混凝土坍落度较大，采用50mm插入式振捣棒，严格控制层间搭接振捣，不过振漏振，振捣以混凝土表面不再显著下降，不出现气泡，表面泛浆为准，初凝前需进行二次振捣。梁、柱、墙相交的部位，由于钢筋较密应采用30mm的振捣棒。 大体积混凝土表面水泥浆较厚，浇筑后应进行处理。初凝前1～2h，先用长刮杆刮平；终凝前，再用铁滚筒碾压数遍，并用木抹子打磨压平，以闭合表面收缩裂缝。核心筒部位混凝土浇筑:核心筒部位是双层板，根据该部位的结构形式，分二次浇筑。 总之，本工程在转换层混凝土施工前后对模板支撑体系进行了详细的检查，支撑体系稳定可靠，变形均在允许范围之内。混凝土施工时间为9月下旬，气温较高。通过采用大掺量粉煤灰、聚丙烯纤维混凝土技术，有效地控制了大体积混凝土的裂缝，较冷却循环水管降温方案，造价明显降低。   参考文献 [1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2202）[S]. [2]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）[S].北京：中国建筑工业出版社，2002． [3]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，2002． [4]谢晓锋．高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J]．广东土木与建筑，2004，（2）． [5]胡玉魁．浅述某大厦高位转换层施工技术[J]．引进与咨询，2005，（8）． [6]杜荣军．混凝土工程模板与支架技术[M]．北京:机械工出版社，2004． 作者：李平 南昌英雄经济开发区工程师