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【摘要】高层建筑结构形式使用功能日益丰富,同时给施工单位地带来了一些挑战。本文从结构转换层的概念、设计应遵循的原则、施工整个过程及其施工中应注意的事项作了详细的阐述,与同行切磋。以期对工程施工技术的进步有一定促进作用。
【关键词】高层建筑;转换层;施工技术
【 abstract 】 high-rise building structure form increasingly rich use function, at the same time to the construction unit to bring about the some challenges. This article from the structural transformation of the concept, design of principles that should be followed by the whole process and its construction, construction should be paid attention to in the matters of detail, with counterparts at large. So as to the progress of the project construction technology has a role in promoting.
【 key words 】 high-rise buildings; Conversion layers; Construction technology
中图分类号: TU74 文献标识码:A 文章编号:
前言
所谓结构转换层是指每个建筑物中用于连结不同结构形式的关节处,对于下部结构来说它是封顶,对于上部结构来说它是基础,因此在整个建筑机构体系中属于承上启下的连结纽带,对整个建筑物的搭建起至关重要的作用。同时,由于转换层在具体的施工过程中所具有受力明确,传力直接,性价比高等优势,所以在建筑物的施工建设中得到广泛的推广与使用,特别是将其应用于高层建筑结构中的垂直转换。
一、转换层按结构形式分类
高层建筑转换层的主要结构形式有:粱式转换层、桁架式转换层、板式转换层及箱式转换层等。
1、粱式转换层
梁式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换展常用的结构形式,其传力途径为上部墙一转换梁一下部柱,具有传力直接、明确和清楚的优点,便于T程计算、分析和设计,且造价较为节省。据资料统计,粱式转换层数量约占转换层总量的77%。转换粱的截面高度为0.8m~6.0m,如某32层工程中,最大转换粱截面尺寸为lm x 3m,跨度8.6m.
2、箱式转换层
箱式转换层是单向托粱和双向托粱同上、下层较厚的楼板浇筑成一整体共同工作,从而形成刚度较大的箱式转换层。
3、板式转换层
当转换层上F柱网错开较多,布局又不规则,难以用粱直接承托时,则需要做成厚板,形成板式转换层,从抗剪和抗冲切考虑,转换板厚度往往很大,实际转换板厚度可达2.O m~2.8m,板式转换层的F层柱可以灵活布置,但自重很大,材料耗用多,施工难度大。
二、转换层结构的施工特点
1、结构尺寸大,楼面支撑荷载重
通过引发截面内力来实现转换层体系内力的改向,转换层结构内力分布比较复杂,为保证上部结构水平剪力顺利传往下部,对转换层楼面水平刚度有严格要求规范一般要求楼板厚度不小于180mm,故一般转换层的结构构件尺寸较大、楼面荷载较重。
2、分层浇筑,利用先浇部分构件承载
转换层水平构件高跨比大,截面弯曲时水平纤维相对错动不可忽略,平截面假定不再适用,一般呈现短深梁或厚板的受力特性。采用二次叠浇法进行施工时应对叠和构件进行仔细分析,考虑分层处水平剪力对构件的影响,必要时应与设计单位配合,进行一次设计,确保一次叠浇构件在施工阶段和正常使用状态下的承载能力。
3、结合下部结构,灵活布置支撑系统
为减少对结构抗震的不利影响,避免转换结构上下层发生刚度突变和剪力突变,设计不落地支撑系统时可以结合下部结构进行灵活合理的布置。
4、通过下部竖向构件卸荷
根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则,结构设计加强转换层下部主体结构刚度、弱化上部结构刚度,转换层结构在由地震荷载参加组合的工况下,下部竖向构件轴压比限值有严格的控制,以保证结构具有足够的延性这使转换层下部竖向构件在施工阶段比一般竖向构件具备更大的延性和承载力储备,可以利用下部承载力富余的竖向构件作为支撑的传力构件。
5、利用钢骨架或预应力卸荷
在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载,极大改善支撑受力性能,这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式。
三、案例分析
1、项目概况
XX大楼地上二十四层、地下二层,总建筑面积16250平方米,高81.6米。四层以下商场部分,为钢筋混凝土内筒、外剪力墙结构;在四层、五层之间的设置箱型钢筋混凝土技术转换层作为支承以上二十层标准层的结构技术转措施。
该结构转换层长30.6米,宽18.4米,转换层高2.3米、底板、顶板厚度分别为20厘米、30厘米,主梁高度达到3.260米,次梁高度2.6-2.9米,主次梁高度2.2米部分设置在技术转换层内,超过2.2米部分均设置在下面一层,即四层顶部位置。
2、高层建筑结构转换层施工技术要点
1)框支梁支模的选用
施工时,转换层的框支梁(h为2.2 m)会产生较大荷载,且大于其下各层楼面设计荷载的总和,因此,在选择框支梁方案时,适宜采用斜撑三角形钢管桁架支模,将施工时转换层框支梁产生的荷载,分摊到本结构层柱端1.5 m以及下层结构柱端6 m的范围内,柱梁内的抗剪钢筋相应增加Φ25。
2)钢筋的连接及其施工技术
钢筋的链接方式:1)板钢筋为搭接接长。2)柱主筋为电渣压力焊接长。3)梁筋为直螺纹机械连接。链接时均应按照施工规范及要求执行施工。
钢筋施工技术及要求。在施工时,为保证结构的整体性,框支梁内配筋要伸入柱体中(约1.3 m-1.5 m),故进行柱混凝土浇筑前要完成框支梁配筋的绑扎,同时,在混凝土浇筑时要防止配筋移动。在进行框支梁配筋绑扎过程中,要先架设支架支撑,在柱体浇筑完成后,把柱体模板卸除,最后架设正式的框支梁支模架。当框支梁的宽度大于一定程度时(约850 mm-900 mm),为确保配筋骨架在混凝土浇筑时不产生形变,必须于梁体下排筋中增加Φ22≤200的支撑筋(横向),用以支承梁体的配筋骨架。同时,架设Φ22×l00 mm的垂直支承钢筋。剪力墙内配筋绑扎并预埋完成后,为确保预埋插筋在浇筑混凝土时不产生移动,须在剪力墙两侧在梁体及楼板面筋之上焊接一固定钢筋(钢筋≥l0通长)。另外,为确保钢筋预留位置准确无误,须在剪力墙钢筋预留段加设3圈以上的箍筋。当框支梁宽度大于900 mm时,由于梁体自重过大,如果以混凝土垫块作保护层,那么梁体会压碎保护层,因此,建议采用Φ25(L=150 mm)的钢筋作为垫块。3)混凝土浇筑
混凝土浇筑施工。混凝土浇筑常用斜面分层布料的施工方法,通过插入式振捣进行浇筑,施工时保证每个混凝土泵配以5台插入式振捣棒。浇筑的工序主要分为三道:1)布置到出料点,使混凝土保持自然流淌状态。2)布置到坡脚,使混凝土的下部结构保持密实。3)布置到斜面中间部分,振捣时严格控制斜面上各点位置的振捣时间及插入深度,进行振捣工作时确保每个浇筑的区域有专人负责,以免漏振。此外,在混凝土凝固前应該进行二次振捣,防止收缩而产生裂缝,振捣时要避免浇注接头过于明显,并持续进行浇注。当使用振捣棒时,钢纤维呈纵向条状集束排列最为适合,能确保边角的混凝土密实,有利于抵抗板体的收缩应力、温度应力以及荷载之间的传递。振捣完毕后,要抹平混凝土的表面,将外露的钢纤维埋压到混凝土里,避免外露的纤维刺伤他人或者产生锈蚀。
混凝土的养护。施工过程中,为了避免早期混凝土出现收缩,应对新浇筑的混凝土采取养护措施,主要进行构件的湿润养护,对大体积混凝土采取蓄水护方法,对混凝土进行20天的养护。对于这种大体积的混凝土结构,为了防止水泥水化热问题的出现,在实施降温的同时控制峰值上升。混凝土浇捣成型后,在混凝土表面铺上覆盖布条、薄膜,很好的减少混凝土内外温差,防止裂缝出现。
四、结语
在高层建筑转换层施工中,由于其楼板厚、结构受力复杂、对支撑系统要求高,因此施工过程中的质量控制显得十分重要,只有在科学计算的基础上,精心组织,规范施工,做好框支梁支模的选用,钢筋的连接以及混凝土浇筑与养护工作,并在施工过程中的注意质量的控制,只有这样才能为建筑物整体质量打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]陈水泊.叠合浇筑法在高层建筑结构转换层施工中的应用[J].福建建设科技, 2002,(03) .
[2] 林联财.转换层大梁大体积混凝土的配制与施工[J].福建建筑,1997,(03) .
[3] 戴凯伟,周旭.高层建筑转换层的施工方案与施工要点[J].工程建设与设计,2003,(02).
[4] 石鹏.大面积超高转换层大梁的施工[J].广西土木建筑,1998,(01).
[5] 王勇.经典居商住楼结构转换层施工[J].广州大学学报(自然科学版),2002,(02).
【关键词】高层建筑;转换层;施工技术
【 abstract 】 high-rise building structure form increasingly rich use function, at the same time to the construction unit to bring about the some challenges. This article from the structural transformation of the concept, design of principles that should be followed by the whole process and its construction, construction should be paid attention to in the matters of detail, with counterparts at large. So as to the progress of the project construction technology has a role in promoting.
【 key words 】 high-rise buildings; Conversion layers; Construction technology
中图分类号: TU74 文献标识码:A 文章编号:
前言
所谓结构转换层是指每个建筑物中用于连结不同结构形式的关节处,对于下部结构来说它是封顶,对于上部结构来说它是基础,因此在整个建筑机构体系中属于承上启下的连结纽带,对整个建筑物的搭建起至关重要的作用。同时,由于转换层在具体的施工过程中所具有受力明确,传力直接,性价比高等优势,所以在建筑物的施工建设中得到广泛的推广与使用,特别是将其应用于高层建筑结构中的垂直转换。
一、转换层按结构形式分类
高层建筑转换层的主要结构形式有:粱式转换层、桁架式转换层、板式转换层及箱式转换层等。
1、粱式转换层
梁式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换展常用的结构形式,其传力途径为上部墙一转换梁一下部柱,具有传力直接、明确和清楚的优点,便于T程计算、分析和设计,且造价较为节省。据资料统计,粱式转换层数量约占转换层总量的77%。转换粱的截面高度为0.8m~6.0m,如某32层工程中,最大转换粱截面尺寸为lm x 3m,跨度8.6m.
2、箱式转换层
箱式转换层是单向托粱和双向托粱同上、下层较厚的楼板浇筑成一整体共同工作,从而形成刚度较大的箱式转换层。
3、板式转换层
当转换层上F柱网错开较多,布局又不规则,难以用粱直接承托时,则需要做成厚板,形成板式转换层,从抗剪和抗冲切考虑,转换板厚度往往很大,实际转换板厚度可达2.O m~2.8m,板式转换层的F层柱可以灵活布置,但自重很大,材料耗用多,施工难度大。
二、转换层结构的施工特点
1、结构尺寸大,楼面支撑荷载重
通过引发截面内力来实现转换层体系内力的改向,转换层结构内力分布比较复杂,为保证上部结构水平剪力顺利传往下部,对转换层楼面水平刚度有严格要求规范一般要求楼板厚度不小于180mm,故一般转换层的结构构件尺寸较大、楼面荷载较重。
2、分层浇筑,利用先浇部分构件承载
转换层水平构件高跨比大,截面弯曲时水平纤维相对错动不可忽略,平截面假定不再适用,一般呈现短深梁或厚板的受力特性。采用二次叠浇法进行施工时应对叠和构件进行仔细分析,考虑分层处水平剪力对构件的影响,必要时应与设计单位配合,进行一次设计,确保一次叠浇构件在施工阶段和正常使用状态下的承载能力。
3、结合下部结构,灵活布置支撑系统
为减少对结构抗震的不利影响,避免转换结构上下层发生刚度突变和剪力突变,设计不落地支撑系统时可以结合下部结构进行灵活合理的布置。
4、通过下部竖向构件卸荷
根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则,结构设计加强转换层下部主体结构刚度、弱化上部结构刚度,转换层结构在由地震荷载参加组合的工况下,下部竖向构件轴压比限值有严格的控制,以保证结构具有足够的延性这使转换层下部竖向构件在施工阶段比一般竖向构件具备更大的延性和承载力储备,可以利用下部承载力富余的竖向构件作为支撑的传力构件。
5、利用钢骨架或预应力卸荷
在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载,极大改善支撑受力性能,这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式。
三、案例分析
1、项目概况
XX大楼地上二十四层、地下二层,总建筑面积16250平方米,高81.6米。四层以下商场部分,为钢筋混凝土内筒、外剪力墙结构;在四层、五层之间的设置箱型钢筋混凝土技术转换层作为支承以上二十层标准层的结构技术转措施。
该结构转换层长30.6米,宽18.4米,转换层高2.3米、底板、顶板厚度分别为20厘米、30厘米,主梁高度达到3.260米,次梁高度2.6-2.9米,主次梁高度2.2米部分设置在技术转换层内,超过2.2米部分均设置在下面一层,即四层顶部位置。
2、高层建筑结构转换层施工技术要点
1)框支梁支模的选用
施工时,转换层的框支梁(h为2.2 m)会产生较大荷载,且大于其下各层楼面设计荷载的总和,因此,在选择框支梁方案时,适宜采用斜撑三角形钢管桁架支模,将施工时转换层框支梁产生的荷载,分摊到本结构层柱端1.5 m以及下层结构柱端6 m的范围内,柱梁内的抗剪钢筋相应增加Φ25。
2)钢筋的连接及其施工技术
钢筋的链接方式:1)板钢筋为搭接接长。2)柱主筋为电渣压力焊接长。3)梁筋为直螺纹机械连接。链接时均应按照施工规范及要求执行施工。
钢筋施工技术及要求。在施工时,为保证结构的整体性,框支梁内配筋要伸入柱体中(约1.3 m-1.5 m),故进行柱混凝土浇筑前要完成框支梁配筋的绑扎,同时,在混凝土浇筑时要防止配筋移动。在进行框支梁配筋绑扎过程中,要先架设支架支撑,在柱体浇筑完成后,把柱体模板卸除,最后架设正式的框支梁支模架。当框支梁的宽度大于一定程度时(约850 mm-900 mm),为确保配筋骨架在混凝土浇筑时不产生形变,必须于梁体下排筋中增加Φ22≤200的支撑筋(横向),用以支承梁体的配筋骨架。同时,架设Φ22×l00 mm的垂直支承钢筋。剪力墙内配筋绑扎并预埋完成后,为确保预埋插筋在浇筑混凝土时不产生移动,须在剪力墙两侧在梁体及楼板面筋之上焊接一固定钢筋(钢筋≥l0通长)。另外,为确保钢筋预留位置准确无误,须在剪力墙钢筋预留段加设3圈以上的箍筋。当框支梁宽度大于900 mm时,由于梁体自重过大,如果以混凝土垫块作保护层,那么梁体会压碎保护层,因此,建议采用Φ25(L=150 mm)的钢筋作为垫块。3)混凝土浇筑
混凝土浇筑施工。混凝土浇筑常用斜面分层布料的施工方法,通过插入式振捣进行浇筑,施工时保证每个混凝土泵配以5台插入式振捣棒。浇筑的工序主要分为三道:1)布置到出料点,使混凝土保持自然流淌状态。2)布置到坡脚,使混凝土的下部结构保持密实。3)布置到斜面中间部分,振捣时严格控制斜面上各点位置的振捣时间及插入深度,进行振捣工作时确保每个浇筑的区域有专人负责,以免漏振。此外,在混凝土凝固前应該进行二次振捣,防止收缩而产生裂缝,振捣时要避免浇注接头过于明显,并持续进行浇注。当使用振捣棒时,钢纤维呈纵向条状集束排列最为适合,能确保边角的混凝土密实,有利于抵抗板体的收缩应力、温度应力以及荷载之间的传递。振捣完毕后,要抹平混凝土的表面,将外露的钢纤维埋压到混凝土里,避免外露的纤维刺伤他人或者产生锈蚀。
混凝土的养护。施工过程中,为了避免早期混凝土出现收缩,应对新浇筑的混凝土采取养护措施,主要进行构件的湿润养护,对大体积混凝土采取蓄水护方法,对混凝土进行20天的养护。对于这种大体积的混凝土结构,为了防止水泥水化热问题的出现,在实施降温的同时控制峰值上升。混凝土浇捣成型后,在混凝土表面铺上覆盖布条、薄膜,很好的减少混凝土内外温差,防止裂缝出现。
四、结语
在高层建筑转换层施工中,由于其楼板厚、结构受力复杂、对支撑系统要求高,因此施工过程中的质量控制显得十分重要,只有在科学计算的基础上,精心组织,规范施工,做好框支梁支模的选用,钢筋的连接以及混凝土浇筑与养护工作,并在施工过程中的注意质量的控制,只有这样才能为建筑物整体质量打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]陈水泊.叠合浇筑法在高层建筑结构转换层施工中的应用[J].福建建设科技, 2002,(03) .
[2] 林联财.转换层大梁大体积混凝土的配制与施工[J].福建建筑,1997,(03) .
[3] 戴凯伟,周旭.高层建筑转换层的施工方案与施工要点[J].工程建设与设计,2003,(02).
[4] 石鹏.大面积超高转换层大梁的施工[J].广西土木建筑,1998,(01).
[5] 王勇.经典居商住楼结构转换层施工[J].广州大学学报(自然科学版),2002,(02).