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摘 要:随着城市化进程的加快,用地矛盾日益突出,为此高层建筑愈发增加,在高层建筑结构中转换层的作用愈发凸显,应用越发广泛,本文首先浅析高层建筑空间结构的特点,接着对梁式结构转换层结构形式和传力特点进行分析,最后结合实践经验对转换层的施工工艺进行深度的探讨。
关键词:高层建筑;转换层;施工技术
近年来,许多高层商住楼的结构设计,往往底下几层框剪内筒钢筋混凝土结构,以满足商场大空间的需要,通过结构转换层作为标准层隔墙的技术转换措施。此种类型结构主要特点为钢筋密集,混凝土一次灌入量大,施工缝留置难度大,模板、排架支承体系要求高,所以认真、周密、合理的采用施工措施,对保证结构转换层的质量及整个高层主体工程质量有着极其重要的作用。
1 结构转换层的特点
高层建筑水平力起控制作用,在地震区,一般要求楼层的质量和刚度均匀变化,不宜有突变,否则在地震作用下易产生薄弱层。高层建筑在转换层质量和刚度的变化导致该部位地震反应加大。另外,转换层的巨大截面还会给施工带来许多不方便。如武汉新世界中心,转换层采用1.6m厚的厚板,这种厚度的板不但配筋、混凝土浇筑困难,施工质量控制难度非常大,而且施工时对其下部的模板支撑体系要求严格。0.5kN/m2以上的浇筑重量,常规的模板支撑不适用,还需另行设计制作,增加了工程的费用。一般地,由于转换层以上是小开间的剪力墙结构,而转换层以下是以柱为主要承重的大空间结构。很明显,转换层以上的结构剪切刚度大于转换层以下的结构剪切刚度,这必须进行调整。
2 梁式和桁架式转换层
在结构设计中应用较多的转换层主要结构形式有:梁式(墙梁式)、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱形和板式等。其中梁式转换层应用最为广泛,它设计和施工简单,受力明确,一般应用于底部大空间剪力墙结构体系中。转换梁可沿纵向或横向平行布置;当需要纵、横向同时设置时,可采用双向梁的形式进行结构布置。单向托梁、双向托梁连同上、下层较厚的楼板共同工作,可以形成刚度很大的箱形转換层。当上、下柱网轴线错开较多,难以用梁直接承托上下结构布置的转换时,则需将楼板做成厚板,形成板式转换。板式转换层的上下结构柱网可以进行灵活布置,毋需与上层结构对齐,但自重很大,且材料耗用较多。
3 施工工艺与技术要求
(1)若按常规方法施工主要难点有以下几方面:①地下室两层需要加固;②箱体内的模板支撑施工系统施工周期长、成本高、难度大,有一定风险,箱型梁箍筋需加密、顶板配筋较密集,中间预埋有隔板,且箱体内模封闭难以拆除,壁板预埋电管、拉杆较多,振捣难度太大,不能保证箱体底板混凝土密实;③大体积的混凝土工程的裂缝防止较难。
(2)柱钢筋到达转换层顶板面时,大部分要弯入楼板内锚固。柱竖直钢筋采用电焊压力焊,在绑扎柱钢筋时,按下列施工顺序施工:柱钢筋电渣压力焊连接→套柱外箍→柱2个方向每隔1条竖筋套1个核心箍。转换主梁纵贯三跨,总长为19.2m,截面尺寸1500mm×2400mm,端支座底筋32?准33mm,面筋及支座弯筋为4?准33mm,腰筋8mm。由于转换层主梁中?准40主筋长20m,按接头设置要求采用闪光对焊工艺。钢筋的绑扎时,主梁面筋要通长布置,且面筋在端支座处要弯入柱内,直到楼板面,弯钩长度为4.8m,在梁柱节点处,首先,在施工前,绘出绑扎位置大样图,施工顺序为:架放深梁上部1排筋→套梁外、内箍筋→穿插并固定深梁底筋→绑扎梁内箍筋→穿梁腰筋→扎外箍盘。梁柱接头处的钢筋在绑扎时,要注意梁各排筋的位置,留出插筋位置,以便剪力墙暗柱钢筋的施工。在柱筋弯入楼板或梁内锚固时,要根据梁面筋和支座钢筋的安装顺序,进行分层逐次弯入,不可一次全部弯曲锚固而造成该处楼板超高或梁筋无法安装。梁面通长主筋采用双面电弧焊,搭接钢筋截面积不应超过全部钢筋面积的25%,长度为5d。
(3)由于混凝土浇灌量较大,施工方案选择分两次浇筑大梁的施工方法,第一次浇筑高度900mm;第二次浇筑剩余高1500mm的部分。为保证浇筑层之间能在混凝土初凝前浇筑,混凝土初凝时间选为6h,终凝时间为8h,塌落度16~18cm。对于边柱、端柱梁节点处,由于柱顶钢筋的弯锚,纵横框的交叉,振动棒难以插入,一般采用35mm振动棒,并在绑扎梁筋时在柱内埋插2~3处48mm钢管以分隔钢筋,留出空隙,待浇注混凝土后再拔除。采用分层浇筑时,施工时应注意叠合面的处理,以保证转换层的整体承载力不降低。进行模板及支撑系统的配置设计时,要画出模板排列图。必须对模板支承、排列、施工顺序、拆装方法向班组人员作详细交底。材料是确保支模质量的前提,对运到现场的模板及配件应按规定、数量逐次清点及检查。拆模时,从上至下逐层拆除。在第一次或第二次混凝土灌筑时,混凝土灌筑高度稍比要求高5cm,浇灌后应用高压水冲刷施工缝,以便能将积淀物冲刷掉。水平施工缝面每隔1m嵌70×60mm方木使水平缝表面成凹凸形状,并插短钢筋和12#槽钢增加水平缝处的抗剪能力。转换层大梁施工时,混凝土强度未达到80%之前,其下支撑不能拆除。
4 混凝土浇筑及裂缝控制
(1)分层浇捣梁混凝土,每层厚30~50cm,连续浇筑,并在前一层混凝土初凝之前将后一层混凝土浇筑完毕。分区域浇筑,严禁一次性将柱混凝土浇筑完成后,再浇筑梁板混凝土。采用商品混凝土浇捣,选用低水化热水泥和严格控制粗细骨料含量,尽量减少混凝土水化热和干缩。加强养护工作,养护主要是为新浇构件保持适宜的温湿度条件。在梁、板混凝土浇筑完毕,二次收面后,应立即用塑料薄膜覆盖,其上再覆盖麻袋或草垫,指派专人定期浇水,保证混凝土表面湿润。
(2)转换层梁属大体积混凝土施工,混凝土浇筑过程中及完成后应加强温度监控。当混凝土内部温度与底面或表面温度差超过25℃时,及时采取降温、升温措施。当梁混凝土强度达100%时,可拆除梁板底模板和支撑。
5 需注意的质量问题
(1)要解决转换层大梁底部钢筋保护层不足的问题,首先要确保垫块的强度满足要求,同时在转换层大梁钢筋骨架就位前必须将垫块放置到位,严禁采用后垫垫块的方法。转换梁、框支梁、框支柱交接处容易出现混凝土振捣不密实、露筋的现象,解决此问题必须在该部位采用细石混凝土,施工时可采用小直径振动棒认真振捣。
(2)转换梁、框支梁交接处,在钢筋绑扎前必须综合考虑钢筋的放置和绑扎顺序,绝对不允许将一根梁绑扎完后再绑扎另一根梁,防止由于施工顺序不当而造成返工。确保一层剪力墙柱的预埋筋设置合理。
6 结 语
随着国民经济的发展,高层建筑蓬勃兴起。在建筑结构设计当中,为满足上下楼层不同建筑功能的要求,需在结构布置差异较大的楼层中间设置转换层。转换层的设置起到传承上部结构荷载,保持结构稳定的作用,是建筑结构中的重要部位,也是建筑施工中的重点和难点。其施工技术牵涉到力学、材料学、结构设计及工程管理学等多项学科,是一项极其复杂的系统工程。与此同时,高层建筑转换层的施工技术已越来越成为工程界关注的课题。目前绝大多数高层建筑根据功能及结构的需要都设有转换层。
参考文献
[1]黎河川.钢筋混凝土转换层结构[J].中国西部科技,2006,(12).
[2]吴育军.高层建筑转换结构施工技术研究[J].科技资讯,2008,(24).
[3]谢远崧.谈建筑转换层结构的施工技术问题[J].广东科技,2009,(10).
[4]王龙,孙伟.浅析高层建筑转换结构中模板结构设计[J].黑龙江科技信息,2009,(13).
关键词:高层建筑;转换层;施工技术
近年来,许多高层商住楼的结构设计,往往底下几层框剪内筒钢筋混凝土结构,以满足商场大空间的需要,通过结构转换层作为标准层隔墙的技术转换措施。此种类型结构主要特点为钢筋密集,混凝土一次灌入量大,施工缝留置难度大,模板、排架支承体系要求高,所以认真、周密、合理的采用施工措施,对保证结构转换层的质量及整个高层主体工程质量有着极其重要的作用。
1 结构转换层的特点
高层建筑水平力起控制作用,在地震区,一般要求楼层的质量和刚度均匀变化,不宜有突变,否则在地震作用下易产生薄弱层。高层建筑在转换层质量和刚度的变化导致该部位地震反应加大。另外,转换层的巨大截面还会给施工带来许多不方便。如武汉新世界中心,转换层采用1.6m厚的厚板,这种厚度的板不但配筋、混凝土浇筑困难,施工质量控制难度非常大,而且施工时对其下部的模板支撑体系要求严格。0.5kN/m2以上的浇筑重量,常规的模板支撑不适用,还需另行设计制作,增加了工程的费用。一般地,由于转换层以上是小开间的剪力墙结构,而转换层以下是以柱为主要承重的大空间结构。很明显,转换层以上的结构剪切刚度大于转换层以下的结构剪切刚度,这必须进行调整。
2 梁式和桁架式转换层
在结构设计中应用较多的转换层主要结构形式有:梁式(墙梁式)、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱形和板式等。其中梁式转换层应用最为广泛,它设计和施工简单,受力明确,一般应用于底部大空间剪力墙结构体系中。转换梁可沿纵向或横向平行布置;当需要纵、横向同时设置时,可采用双向梁的形式进行结构布置。单向托梁、双向托梁连同上、下层较厚的楼板共同工作,可以形成刚度很大的箱形转換层。当上、下柱网轴线错开较多,难以用梁直接承托上下结构布置的转换时,则需将楼板做成厚板,形成板式转换。板式转换层的上下结构柱网可以进行灵活布置,毋需与上层结构对齐,但自重很大,且材料耗用较多。
3 施工工艺与技术要求
(1)若按常规方法施工主要难点有以下几方面:①地下室两层需要加固;②箱体内的模板支撑施工系统施工周期长、成本高、难度大,有一定风险,箱型梁箍筋需加密、顶板配筋较密集,中间预埋有隔板,且箱体内模封闭难以拆除,壁板预埋电管、拉杆较多,振捣难度太大,不能保证箱体底板混凝土密实;③大体积的混凝土工程的裂缝防止较难。
(2)柱钢筋到达转换层顶板面时,大部分要弯入楼板内锚固。柱竖直钢筋采用电焊压力焊,在绑扎柱钢筋时,按下列施工顺序施工:柱钢筋电渣压力焊连接→套柱外箍→柱2个方向每隔1条竖筋套1个核心箍。转换主梁纵贯三跨,总长为19.2m,截面尺寸1500mm×2400mm,端支座底筋32?准33mm,面筋及支座弯筋为4?准33mm,腰筋8mm。由于转换层主梁中?准40主筋长20m,按接头设置要求采用闪光对焊工艺。钢筋的绑扎时,主梁面筋要通长布置,且面筋在端支座处要弯入柱内,直到楼板面,弯钩长度为4.8m,在梁柱节点处,首先,在施工前,绘出绑扎位置大样图,施工顺序为:架放深梁上部1排筋→套梁外、内箍筋→穿插并固定深梁底筋→绑扎梁内箍筋→穿梁腰筋→扎外箍盘。梁柱接头处的钢筋在绑扎时,要注意梁各排筋的位置,留出插筋位置,以便剪力墙暗柱钢筋的施工。在柱筋弯入楼板或梁内锚固时,要根据梁面筋和支座钢筋的安装顺序,进行分层逐次弯入,不可一次全部弯曲锚固而造成该处楼板超高或梁筋无法安装。梁面通长主筋采用双面电弧焊,搭接钢筋截面积不应超过全部钢筋面积的25%,长度为5d。
(3)由于混凝土浇灌量较大,施工方案选择分两次浇筑大梁的施工方法,第一次浇筑高度900mm;第二次浇筑剩余高1500mm的部分。为保证浇筑层之间能在混凝土初凝前浇筑,混凝土初凝时间选为6h,终凝时间为8h,塌落度16~18cm。对于边柱、端柱梁节点处,由于柱顶钢筋的弯锚,纵横框的交叉,振动棒难以插入,一般采用35mm振动棒,并在绑扎梁筋时在柱内埋插2~3处48mm钢管以分隔钢筋,留出空隙,待浇注混凝土后再拔除。采用分层浇筑时,施工时应注意叠合面的处理,以保证转换层的整体承载力不降低。进行模板及支撑系统的配置设计时,要画出模板排列图。必须对模板支承、排列、施工顺序、拆装方法向班组人员作详细交底。材料是确保支模质量的前提,对运到现场的模板及配件应按规定、数量逐次清点及检查。拆模时,从上至下逐层拆除。在第一次或第二次混凝土灌筑时,混凝土灌筑高度稍比要求高5cm,浇灌后应用高压水冲刷施工缝,以便能将积淀物冲刷掉。水平施工缝面每隔1m嵌70×60mm方木使水平缝表面成凹凸形状,并插短钢筋和12#槽钢增加水平缝处的抗剪能力。转换层大梁施工时,混凝土强度未达到80%之前,其下支撑不能拆除。
4 混凝土浇筑及裂缝控制
(1)分层浇捣梁混凝土,每层厚30~50cm,连续浇筑,并在前一层混凝土初凝之前将后一层混凝土浇筑完毕。分区域浇筑,严禁一次性将柱混凝土浇筑完成后,再浇筑梁板混凝土。采用商品混凝土浇捣,选用低水化热水泥和严格控制粗细骨料含量,尽量减少混凝土水化热和干缩。加强养护工作,养护主要是为新浇构件保持适宜的温湿度条件。在梁、板混凝土浇筑完毕,二次收面后,应立即用塑料薄膜覆盖,其上再覆盖麻袋或草垫,指派专人定期浇水,保证混凝土表面湿润。
(2)转换层梁属大体积混凝土施工,混凝土浇筑过程中及完成后应加强温度监控。当混凝土内部温度与底面或表面温度差超过25℃时,及时采取降温、升温措施。当梁混凝土强度达100%时,可拆除梁板底模板和支撑。
5 需注意的质量问题
(1)要解决转换层大梁底部钢筋保护层不足的问题,首先要确保垫块的强度满足要求,同时在转换层大梁钢筋骨架就位前必须将垫块放置到位,严禁采用后垫垫块的方法。转换梁、框支梁、框支柱交接处容易出现混凝土振捣不密实、露筋的现象,解决此问题必须在该部位采用细石混凝土,施工时可采用小直径振动棒认真振捣。
(2)转换梁、框支梁交接处,在钢筋绑扎前必须综合考虑钢筋的放置和绑扎顺序,绝对不允许将一根梁绑扎完后再绑扎另一根梁,防止由于施工顺序不当而造成返工。确保一层剪力墙柱的预埋筋设置合理。
6 结 语
随着国民经济的发展,高层建筑蓬勃兴起。在建筑结构设计当中,为满足上下楼层不同建筑功能的要求,需在结构布置差异较大的楼层中间设置转换层。转换层的设置起到传承上部结构荷载,保持结构稳定的作用,是建筑结构中的重要部位,也是建筑施工中的重点和难点。其施工技术牵涉到力学、材料学、结构设计及工程管理学等多项学科,是一项极其复杂的系统工程。与此同时,高层建筑转换层的施工技术已越来越成为工程界关注的课题。目前绝大多数高层建筑根据功能及结构的需要都设有转换层。
参考文献
[1]黎河川.钢筋混凝土转换层结构[J].中国西部科技,2006,(12).
[2]吴育军.高层建筑转换结构施工技术研究[J].科技资讯,2008,(24).
[3]谢远崧.谈建筑转换层结构的施工技术问题[J].广东科技,2009,(10).
[4]王龙,孙伟.浅析高层建筑转换结构中模板结构设计[J].黑龙江科技信息,2009,(13).