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摘 要:高层建筑作为目前发展的主流建筑物, 建筑功能越来越多样化,单一的结构布局已经不能完全满足建筑功能的需要,使得转换结构得到广泛应用,转换结构层在高层建筑尤其是超高层建筑中占据重要地位,但是由于转换梁截面尺寸过大、钢筋过密使其具有较大的施工难度,因此确定施工要点并制定专项施工方案对建筑整体结构的安全性具有极其重要作用,本文引用工程实例从转换层结构的施工难点入手,对其施工技术要点进行详细阐述。
关键词: 结构转换层钢筋模板支撑体系混凝土浇筑
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、工程概况
盛德大厦工程,总建筑面积:66955m2(其中:地上58560m2,地下8395m2 )。建筑总高度:119m。结构体系为部分框支剪力墙结构。建筑层数:地上37层;地下2层,其中1至6层为商业裙楼,7层为结构转换层,8至37层为住宅楼,由于多年烂尾闲置,开工建设是从5层楼面开始,5层以下采用混凝土结构加固处理,7层转换结构层面积996m2,层高5.34m,转换梁最大界面尺寸2150*2500mm,钢筋总重421吨,混凝土1599m3,其中梁混凝土965.6m3,墙柱混凝土强度等级C60,梁板混凝土强度等级C50。
二、优化设计及施工方案
盛德大厦工程转换层结构由于梁截面尺寸较大,最大梁截面尺寸2150*2500mm,钢筋配置特密,尤其是梁柱箍筋全部加密,箍筋间距仅100mm,箍筋净距仅有70mm左右,加上腰筋及拉钩,特别是在梁柱节点及墙柱梁节点处钢筋密布,如果采用钢筋绑扎完毕后混凝土一次浇筑方法,则存在混凝土无法浇筑及振捣,另梁高度过大,混凝土下落极易离析,严重影响混凝土质量,所以针对以上施工难点,施工单位与设计单位、监理单位及聘请专家组进行多次论证研究,经设计单位核算,对转换层结构混凝土施工工艺进行了优化,转换梁混凝土采用二次浇筑方式,优化后具体措施如下:
1.转换梁采用二次浇注方式,但支撑层数由原高支模方案的5、6、7层,加强为4、5、6、7层。其中4层补加支顶不能只加顶对应大梁,应采用满堂支加顶。
2. 转换梁分二次浇筑,其中第一次浇筑高度为1.30米,剩余部分第二次梁、板、柱头等一起浇筑。
3. 首次浇注的转换梁,应在其顶面,即1.3m处,两端各增设面筋4根直径为32的钢筋,长度各1/3梁跨,面筋均布于內平面,可以利用梁侧腰筋作为面筋。
4. 二次浇注交接面,应梅花间距设置@200插筋,插筋直径18。插筋总长度1.2米,居中但不能跟箍筋绑扎。
5. 施工应采取有效措施处理二次浇注面浮浆等不利于结合面的情况,以确保交接面的有效连接。
三、钢筋工程技术要点
1、梁钢筋一次安装完成,楼板钢筋及墙柱插筋待第一次砼浇筑后进行绑扎安装。
2、所有梁钢筋绑扎就位完成,监理及甲方、设计等进行隐蔽验收合格后,方可根据计划分两次浇筑混凝土。
3、对负筋前面平直弯钩处与通长分布筋的“大绑”,要尽量避免采用单绑式。(如图)
4、在梁、柱类构件的纵向受力钢筋搭接长度范围内,应按设计要求配置箍筋。钢筋接头位置宜设置在受力较小处,同一纵向受力钢筋不宜设置两个或两个以上接头,接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的十倍。构件同一截面内的钢筋接头数应符合设计和规范要求。
5、在钢筋接头工艺方面,采用螺纹套筒,是将待连接的钢筋端部用配套的钢筋滚压直螺纹成型机剥肋滚压成直螺纹,之后通过连接套筒把需要连接的两根钢筋连接成一体。通过这种方法,可以有效地缩短工期,降低施工成本,提高效益。
6、在梁柱节点部位,当框架梁节点处钢筋穿插十分稠密时,施工方一定要注意确保梁顶面主筋间保留出30mm的净距离,以便于混凝土浇灌时的需要。
四、模板支撑体系技术要点
1、根据施工方案要求,结合现场实际,计划采用已建结构梁板分担受力的原理,来承受上部传递下来的巨大压力。首先,转换层支模体系采用Ø48×3.0钢管、扣件连接体系。其立杆和步杆间距严格按照方案要求搭设(其中立杆间距500mm,横杆间距1m,设置连续竖向及水平剪刀撑,按规定设置扫地杆)。并根据设计要求在四层加顶门式满堂架支撑,确保多层分载。
2、梁板处工作全部完成时,邀请设计、监理、甲方和相关单位安检部门进行梁板混凝土浇筑前的支模体系验收,必须征得各方认可签字,才能开盘浇筑。
3、根据超该高层建筑工程特点及施工现场实际情况,可以考虑使用模板支设,在通过实地考察和计算之后对支撑方案进行比选和优化选择,最后确定将叠合浇筑、埋设钢管、荷载传递、等方法综合起来使用的支撑体系支模。因是最优方案选择,所以使用该技术后未增加额外工序,并且该技术实施使用过的工程材料可以作为周转料从而能够降低施工成本,尤为重要的是能够较好地解决转换梁施工中模板支撑的难题,工程的施工质量得到了保证。
五、混凝土浇筑工程施工技术要点
1、混凝土浇筑前必须办理好隐蔽验收,并做好记录。
2、混凝土浇筑前质量安全员对模板垂直度、几何尺寸进行浇筑前复核,经检查合格后才能进行混凝土浇筑。
3、梁板混凝土采用预拌混凝土,混凝土输送泵泵送浇筑,用插入式振荡器进行振捣,确保混凝土均匀密实不发生离析现象。
4、对于梁高较大的梁,混凝土浇筑要注意应从跨中向两端对称分层浇筑,每层混凝土厚度不得大于400mm,用插入式振荡器进行振捣,以保证混凝土的密实度满足规范要求。
5、由于转换层梁截面比较大,所以混凝土浇筑必须分两次浇筑,第一次浇筑的高度为1300mm,待混凝土养护7天后,强度达到70%后才进行第二次浇筑;第二次浇筑的高度为1200mm,经两次浇筑。
6、由于转换层的混凝土分两次浇筑,所以在首次浇筑时必须制作多一组试件,待第一次浇筑的大梁混凝土同条件养护7天后进行抗压试验,若强度达到C50抗压强度的70%或以上,就可进行转换层混凝土的第二次浇筑。
7、由于广州已陆续进入高温时节,气温较高,而设计转换层梁板采用C50高强度混凝土,凝结速度较快,且极易产生较大水化热,因此我们已和商混厂家取得联系,专项调整高强度商品砼初凝及终凝时间,采用525#以上高标号水泥,减少水泥用量,增加减水剂,现场施工员定时计量,严格控制凝结时间,从而有效保证浇筑上的连续性。绝对禁止因浇筑不及时而产生的结构冷缝。并按要求做试块留样检测。
8、依据作业程序,所有梁钢筋绑扎就位完成,监理及甲方、设计等进行隐蔽验收合格后,方可根据计划分两次浇筑混凝土,第一次、先行浇筑所有框支柱、剪力墙(核心筒部位)和高度大于2000mm以上的转换梁。其中墙柱强度C60,转换梁为C50,浇筑方量约为350m³左右,计划12-15小时完成,浇筑顺序:西北角向东南角渐退,注意梁柱接头处混凝土强度控制。根据方案要求,须先对5-6层的梁下支撑进行松顶,使原有已经强度已达100%的梁依靠自重产生下沉挠度,进而在进行加顶支撑,从而达到结构分载承重的效果,此项工作必须在技术人员指导下分跨完成。
9、混凝土浇筑完成后12小时,即可进行浇水养护,高强度混凝土终凝初期水化热较大,必须派专人负责养护,施工方案要求第一次浇筑的混凝土梁强度要达到70%以上才可进行二次浇筑,所以,养护工作至关重要,我们选派混凝土专项工长负责。
10、二次浇筑前,要对第一次浇筑的转换大梁,留做的同条件试块进行抗压强度检测,只有强度达到70%以上即35Mpa,才能进行第二次浇筑。并且在第二次浇筑前,再次对5-7层(局部)进行松顶再加顶分跨完成,派专人负责。
11、与此同时,可以考虑使用大体积混凝土浇筑,其质量的好坏会对建筑结构的安全性,耐久性产生直接的影响。因此,在施工的过程中要特别注意对其浇筑质量进行控制。在进行混凝土浇筑时,首先其材料的选择上要严格按照相关指标进行验收,确保材料为有质量保证的正品。其次,在混凝土施工的配合比上要控制严格,要求混凝土坍落度控制180mm到200mm之间,缓凝的时间需要超过8h到10h以上。
12、再者,混凝土的养护也是保证其质量的重要方面。对混凝土的养护不仅要达到保湿而且要达到保温。在这两个双重要求下,在对混凝土进行第二次抹平压实以后就要对其进行覆盖保温,以防止其表面水分蒸发形成干裂,在混凝土内部温度大于25℃时,要对其进行表面保温。
六、质量保证措施
1、转换层模板一次安装完成,梁钢筋一次安装完成,楼板钢筋及墙柱插筋待第一次砼浇筑后进行绑扎安装。
2、必须保证7转换层的砼强度达到100%,后方可拆除模板。
3、浇筑混凝土时,必须派专门的施工员监督工人浇筑混凝土,绝不允许超倒的出现(第一次允许浇筑的高度为1300mm)。
4、转换层第一次浇筑混凝土前,为了充分发挥裙楼4层、5层、6层的承载力,必须对裙楼4层、5层、6层的梁板支顶顶托进行松托,待梁板因自重而产生挠度后再顶紧4层、5层、6层的梁板,松托和顶紧的顺序如下:
5、对于第一次砼900mm处砼的接合面处的处理方法如下:在混凝土初凝前,在梁上部撒石子,为保证石子的各项性能满足砼的配合比,采用搅拌站提供并事先进行冲洗。
6、为防止砼尽可能少地污染已绑扎好的钢筋,必须对第一次混凝土浇筑时对大梁上部纵筋进行砼渣的清理,对于掉进梁内部的砼渣,在大梁的两端和梁中@4000左右,在侧模板1300mm处预留300×300清理孔,通过高压水枪冲洗将砼渣通过清理孔赶走清理。
7、待砼渣清理干净后,在第二次浇筑砼前,将清理孔封堵好后,必须在1300mm高的半成品梁面扫一道水泥浆,等级同混凝土的等级,待水泥浆扫过后,就进行砼的第二次浇筑,水泥浆采用搅拌站提供。
8、为了充分发挥第一次浇筑的半成品梁的承载力,在第二次浇筑砼前,必须对第一次浇筑的大梁梁底支撑进行松托,待大梁因自重而产生挠度后再顶紧,注意必须先松一跨顶一跨,绝不能采取全部松完再回顶,且必须先松主梁,頂紧后再松与之交叉的次梁。
9、在大混凝土浇筑时,因柱头钢筋分布十分密集,混凝土不应直接从梁头和顶柱直接灌入柱内,而应采用特殊的料斗或以软管接入的形式将混凝土从梁底灌入到柱内。
10、在施工过程中,由于混凝土一次性浇筑量很大,所以要格外注意保持浇筑过程的连续性,避免因间歇时间过长出现冷接缝。
七、结束语
按照超高层建筑工程特点及结合施工现场的实际情况,通过对施工技术方案进行罗列,对比和优选,综合采用叠合浇筑、荷载传递、埋设钢管等方法的支撑体系支模。在钢筋接头工艺方面。注意施工过程中大面积混凝土浇筑的质量保证和控制.保证了工程的施工质量、安全和工期和经济效益。
参考文献:
[1]中国建筑科学研究院建筑结构研究所,高层建筑转换层结构设计及工程实例[M]2003.
[2]博学怡,带转换层高层建筑结构设计建议[J].建筑结构学报,2004,20(2):12-22.
[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.
关键词: 结构转换层钢筋模板支撑体系混凝土浇筑
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、工程概况
盛德大厦工程,总建筑面积:66955m2(其中:地上58560m2,地下8395m2 )。建筑总高度:119m。结构体系为部分框支剪力墙结构。建筑层数:地上37层;地下2层,其中1至6层为商业裙楼,7层为结构转换层,8至37层为住宅楼,由于多年烂尾闲置,开工建设是从5层楼面开始,5层以下采用混凝土结构加固处理,7层转换结构层面积996m2,层高5.34m,转换梁最大界面尺寸2150*2500mm,钢筋总重421吨,混凝土1599m3,其中梁混凝土965.6m3,墙柱混凝土强度等级C60,梁板混凝土强度等级C50。
二、优化设计及施工方案
盛德大厦工程转换层结构由于梁截面尺寸较大,最大梁截面尺寸2150*2500mm,钢筋配置特密,尤其是梁柱箍筋全部加密,箍筋间距仅100mm,箍筋净距仅有70mm左右,加上腰筋及拉钩,特别是在梁柱节点及墙柱梁节点处钢筋密布,如果采用钢筋绑扎完毕后混凝土一次浇筑方法,则存在混凝土无法浇筑及振捣,另梁高度过大,混凝土下落极易离析,严重影响混凝土质量,所以针对以上施工难点,施工单位与设计单位、监理单位及聘请专家组进行多次论证研究,经设计单位核算,对转换层结构混凝土施工工艺进行了优化,转换梁混凝土采用二次浇筑方式,优化后具体措施如下:
1.转换梁采用二次浇注方式,但支撑层数由原高支模方案的5、6、7层,加强为4、5、6、7层。其中4层补加支顶不能只加顶对应大梁,应采用满堂支加顶。
2. 转换梁分二次浇筑,其中第一次浇筑高度为1.30米,剩余部分第二次梁、板、柱头等一起浇筑。
3. 首次浇注的转换梁,应在其顶面,即1.3m处,两端各增设面筋4根直径为32的钢筋,长度各1/3梁跨,面筋均布于內平面,可以利用梁侧腰筋作为面筋。
4. 二次浇注交接面,应梅花间距设置@200插筋,插筋直径18。插筋总长度1.2米,居中但不能跟箍筋绑扎。
5. 施工应采取有效措施处理二次浇注面浮浆等不利于结合面的情况,以确保交接面的有效连接。
三、钢筋工程技术要点
1、梁钢筋一次安装完成,楼板钢筋及墙柱插筋待第一次砼浇筑后进行绑扎安装。
2、所有梁钢筋绑扎就位完成,监理及甲方、设计等进行隐蔽验收合格后,方可根据计划分两次浇筑混凝土。
3、对负筋前面平直弯钩处与通长分布筋的“大绑”,要尽量避免采用单绑式。(如图)
4、在梁、柱类构件的纵向受力钢筋搭接长度范围内,应按设计要求配置箍筋。钢筋接头位置宜设置在受力较小处,同一纵向受力钢筋不宜设置两个或两个以上接头,接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的十倍。构件同一截面内的钢筋接头数应符合设计和规范要求。
5、在钢筋接头工艺方面,采用螺纹套筒,是将待连接的钢筋端部用配套的钢筋滚压直螺纹成型机剥肋滚压成直螺纹,之后通过连接套筒把需要连接的两根钢筋连接成一体。通过这种方法,可以有效地缩短工期,降低施工成本,提高效益。
6、在梁柱节点部位,当框架梁节点处钢筋穿插十分稠密时,施工方一定要注意确保梁顶面主筋间保留出30mm的净距离,以便于混凝土浇灌时的需要。
四、模板支撑体系技术要点
1、根据施工方案要求,结合现场实际,计划采用已建结构梁板分担受力的原理,来承受上部传递下来的巨大压力。首先,转换层支模体系采用Ø48×3.0钢管、扣件连接体系。其立杆和步杆间距严格按照方案要求搭设(其中立杆间距500mm,横杆间距1m,设置连续竖向及水平剪刀撑,按规定设置扫地杆)。并根据设计要求在四层加顶门式满堂架支撑,确保多层分载。
2、梁板处工作全部完成时,邀请设计、监理、甲方和相关单位安检部门进行梁板混凝土浇筑前的支模体系验收,必须征得各方认可签字,才能开盘浇筑。
3、根据超该高层建筑工程特点及施工现场实际情况,可以考虑使用模板支设,在通过实地考察和计算之后对支撑方案进行比选和优化选择,最后确定将叠合浇筑、埋设钢管、荷载传递、等方法综合起来使用的支撑体系支模。因是最优方案选择,所以使用该技术后未增加额外工序,并且该技术实施使用过的工程材料可以作为周转料从而能够降低施工成本,尤为重要的是能够较好地解决转换梁施工中模板支撑的难题,工程的施工质量得到了保证。
五、混凝土浇筑工程施工技术要点
1、混凝土浇筑前必须办理好隐蔽验收,并做好记录。
2、混凝土浇筑前质量安全员对模板垂直度、几何尺寸进行浇筑前复核,经检查合格后才能进行混凝土浇筑。
3、梁板混凝土采用预拌混凝土,混凝土输送泵泵送浇筑,用插入式振荡器进行振捣,确保混凝土均匀密实不发生离析现象。
4、对于梁高较大的梁,混凝土浇筑要注意应从跨中向两端对称分层浇筑,每层混凝土厚度不得大于400mm,用插入式振荡器进行振捣,以保证混凝土的密实度满足规范要求。
5、由于转换层梁截面比较大,所以混凝土浇筑必须分两次浇筑,第一次浇筑的高度为1300mm,待混凝土养护7天后,强度达到70%后才进行第二次浇筑;第二次浇筑的高度为1200mm,经两次浇筑。
6、由于转换层的混凝土分两次浇筑,所以在首次浇筑时必须制作多一组试件,待第一次浇筑的大梁混凝土同条件养护7天后进行抗压试验,若强度达到C50抗压强度的70%或以上,就可进行转换层混凝土的第二次浇筑。
7、由于广州已陆续进入高温时节,气温较高,而设计转换层梁板采用C50高强度混凝土,凝结速度较快,且极易产生较大水化热,因此我们已和商混厂家取得联系,专项调整高强度商品砼初凝及终凝时间,采用525#以上高标号水泥,减少水泥用量,增加减水剂,现场施工员定时计量,严格控制凝结时间,从而有效保证浇筑上的连续性。绝对禁止因浇筑不及时而产生的结构冷缝。并按要求做试块留样检测。
8、依据作业程序,所有梁钢筋绑扎就位完成,监理及甲方、设计等进行隐蔽验收合格后,方可根据计划分两次浇筑混凝土,第一次、先行浇筑所有框支柱、剪力墙(核心筒部位)和高度大于2000mm以上的转换梁。其中墙柱强度C60,转换梁为C50,浇筑方量约为350m³左右,计划12-15小时完成,浇筑顺序:西北角向东南角渐退,注意梁柱接头处混凝土强度控制。根据方案要求,须先对5-6层的梁下支撑进行松顶,使原有已经强度已达100%的梁依靠自重产生下沉挠度,进而在进行加顶支撑,从而达到结构分载承重的效果,此项工作必须在技术人员指导下分跨完成。
9、混凝土浇筑完成后12小时,即可进行浇水养护,高强度混凝土终凝初期水化热较大,必须派专人负责养护,施工方案要求第一次浇筑的混凝土梁强度要达到70%以上才可进行二次浇筑,所以,养护工作至关重要,我们选派混凝土专项工长负责。
10、二次浇筑前,要对第一次浇筑的转换大梁,留做的同条件试块进行抗压强度检测,只有强度达到70%以上即35Mpa,才能进行第二次浇筑。并且在第二次浇筑前,再次对5-7层(局部)进行松顶再加顶分跨完成,派专人负责。
11、与此同时,可以考虑使用大体积混凝土浇筑,其质量的好坏会对建筑结构的安全性,耐久性产生直接的影响。因此,在施工的过程中要特别注意对其浇筑质量进行控制。在进行混凝土浇筑时,首先其材料的选择上要严格按照相关指标进行验收,确保材料为有质量保证的正品。其次,在混凝土施工的配合比上要控制严格,要求混凝土坍落度控制180mm到200mm之间,缓凝的时间需要超过8h到10h以上。
12、再者,混凝土的养护也是保证其质量的重要方面。对混凝土的养护不仅要达到保湿而且要达到保温。在这两个双重要求下,在对混凝土进行第二次抹平压实以后就要对其进行覆盖保温,以防止其表面水分蒸发形成干裂,在混凝土内部温度大于25℃时,要对其进行表面保温。
六、质量保证措施
1、转换层模板一次安装完成,梁钢筋一次安装完成,楼板钢筋及墙柱插筋待第一次砼浇筑后进行绑扎安装。
2、必须保证7转换层的砼强度达到100%,后方可拆除模板。
3、浇筑混凝土时,必须派专门的施工员监督工人浇筑混凝土,绝不允许超倒的出现(第一次允许浇筑的高度为1300mm)。
4、转换层第一次浇筑混凝土前,为了充分发挥裙楼4层、5层、6层的承载力,必须对裙楼4层、5层、6层的梁板支顶顶托进行松托,待梁板因自重而产生挠度后再顶紧4层、5层、6层的梁板,松托和顶紧的顺序如下:
5、对于第一次砼900mm处砼的接合面处的处理方法如下:在混凝土初凝前,在梁上部撒石子,为保证石子的各项性能满足砼的配合比,采用搅拌站提供并事先进行冲洗。
6、为防止砼尽可能少地污染已绑扎好的钢筋,必须对第一次混凝土浇筑时对大梁上部纵筋进行砼渣的清理,对于掉进梁内部的砼渣,在大梁的两端和梁中@4000左右,在侧模板1300mm处预留300×300清理孔,通过高压水枪冲洗将砼渣通过清理孔赶走清理。
7、待砼渣清理干净后,在第二次浇筑砼前,将清理孔封堵好后,必须在1300mm高的半成品梁面扫一道水泥浆,等级同混凝土的等级,待水泥浆扫过后,就进行砼的第二次浇筑,水泥浆采用搅拌站提供。
8、为了充分发挥第一次浇筑的半成品梁的承载力,在第二次浇筑砼前,必须对第一次浇筑的大梁梁底支撑进行松托,待大梁因自重而产生挠度后再顶紧,注意必须先松一跨顶一跨,绝不能采取全部松完再回顶,且必须先松主梁,頂紧后再松与之交叉的次梁。
9、在大混凝土浇筑时,因柱头钢筋分布十分密集,混凝土不应直接从梁头和顶柱直接灌入柱内,而应采用特殊的料斗或以软管接入的形式将混凝土从梁底灌入到柱内。
10、在施工过程中,由于混凝土一次性浇筑量很大,所以要格外注意保持浇筑过程的连续性,避免因间歇时间过长出现冷接缝。
七、结束语
按照超高层建筑工程特点及结合施工现场的实际情况,通过对施工技术方案进行罗列,对比和优选,综合采用叠合浇筑、荷载传递、埋设钢管等方法的支撑体系支模。在钢筋接头工艺方面。注意施工过程中大面积混凝土浇筑的质量保证和控制.保证了工程的施工质量、安全和工期和经济效益。
参考文献:
[1]中国建筑科学研究院建筑结构研究所,高层建筑转换层结构设计及工程实例[M]2003.
[2]博学怡,带转换层高层建筑结构设计建议[J].建筑结构学报,2004,20(2):12-22.
[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.