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摘要:本文结合工程实例,对高层建筑该类转换层结构的模板支撑方案、钢筋绑扎、混凝上浇筑措施等进行了探讨。并根据型钢混凝卜梁式转换结构施工过程的特点和要求,提出了值得注意的关键问题以及技术措施,供同行参考。
关键词:高层建筑;梁式转换层;混凝土梁;模板支撑
1引言
梁式转换具有传力路径清晰快捷,工作可靠,构造简单,施工方便等优点,是目前国内应用最广的转换层结构型式。而转换层结构能满足上部办公小空间,下部大开空间的综合性建筑功能使用要求。因此,近年来,随着我国经济和土木工程技术的发展,带转换层复杂结构已逐渐成为竖向不规则高层建筑中经常采用的一种满足其建筑功能及美学要求的结构布置方式。型钢混凝土由内部型钢与外包混凝土形成整体,共同受力,能够充分发挥材料各自的特性,具有强度高、刚度大、延性好、抗震能力强、防火、防腐性能好等一系列优点,鉴于转换层结构设计的特殊性以及型钢混凝土结构的优良特性,型钢混凝土结构应用到转换层结构设计中,能发挥型钢混凝土结构的优点,解决转换层结构设计所遇到的问题,尤其是结构抗震问题。
梁式转换中转换构件作为整个结构的关键部位,存在大跨度、重荷载的施工过程,其构造也越来越复杂,施工难度很大,许多情况下由于混凝土振捣困难造成工程质量难以保证。因此,在设计、施工方案的考虑上转换构件都应当作为保证工程质量、安全的关键控制点。型钢混凝土转换梁的施工,也就成为保证整个工程施工质量和整个工程结构安全的关键。
2工程概况
某综合楼是现代化综合性高层建筑。设有两层地下室,地上主体结构32层。底部两层为商业用房,3层以上为办公。为实现这种底部大开空间与上部剪力墙之间的转换,在3层设置结构转换层,结构主体采用钢筋混凝土框架剪力墙结构,部分转换构件采用型钢混凝土组合结构。型钢混凝土转换梁典型截面尺寸为800mm×1800mm,型钢混凝土框支柱截面尺寸为1200×900mm,构件内部钢结构主要为钢板焊接组成。转换层梁板混凝土标号为C50。
,本项目转换结构具有以下特点:结构自重大,转换梁线荷载达到39.6kN/m;钢筋施工量大,转换梁上下部受力主筋均为28粗直径钢筋,钢筋密度大,配筋间距很小:混凝土强度高,体积大;转换梁构造复杂,混凝土施工质量控制难度较大,尤其是梁底混凝土的振捣要求密实;支撑高度高。针对本工程转换层大梁断面大、钢筋密集、支模高等特点,必须制定周全转换层结构施工方案,以指导施工操作。
3模板支撑体系
由于转换层结构混凝土的自重及施工荷载较大,因此,确定转换层底模的支撑系统是转换层施工的关键之一。必须根据工程的实际情况选择合理的模板支撑方案,以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。根据工程中常用的几种模板支撑方案进行比较优选。
3.1荷载传递一次浇筑法
当对结构第三层转换层梁板采取一次浇筑施工时,结构第二层梁板必须进行加强处理,在将转换梁板的自重和施工荷载通过模板支撑系统传递给第二层梁板结构同时,必须把第一层满堂支撑不拆除作为安全储备。或者充分利用框支柱的传力作用,将绝大部分荷载通过梁两端柱面增设挑出的钢筋腿或柱面插出的多排斜撑杆构成的梁下斜撑支架体系传递给混凝土柱,剩余荷载通过楼面设置的竖向支撑传递给下部楼层。该方法由于设置了模板支撑系统,转换结构及下部楼层在施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的。应对转换梁极其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算,甚为复杂,不适用于本项目的施工。
3.2叠合浇筑法支模
应用叠合梁原理将转换梁(板)分2次或3次浇筑成型,第1次浇筑大梁到一定高度,并在第1次浇筑一定高度范围的上部加配负弯矩钢筋,使之形成可承受负弯矩的梁。以承受第2次浇筑时的荷载,支承层只考虑第2层设置满堂支撑,充分利用2层梁板结构承载。由于支撑系统只需考虑承受第一浇筑混凝土的混凝土自重和施工荷载,可减小其下部钢管支撑的负荷,减少大量模板材料。但因木项日内部设置了型钢月_钢筋密集,施工缝无法凿毛处理,大梁整体性差,第1次浇筑时被混凝土污染的钢筋设法清理干净,降低钢筋与混凝土的粘结力,同时还需对叠层浇筑的转换结构进行施工阶段的承载力验算,甚为复杂,亦不适用于本项目的施工。
3.3常规l次浇筑法
经分析比较,由于上述方案在支模上并不占优,且虑本项目转换层位置较低的实际情况。本工程选择从基础底板到转换层整体连续支撑,转换大梁及板混凝土1次浇筑的施工方案。搭设模板支撑时,要求上、下层支撑在同一位置。以保证荷载的正确传递。同时,为保证支撑体系的整体性。用碗扣式钢管搭设整体施工平台架子,在平台上进行梁和板模板施工。考虑转换层施工重荷载特点,在地下室顶板结构施工时,转换层投影范围内的顶板支撑体系不拆除,待转换层结构混凝土强度达到设计强度的75%后再拆除。
4型钢梁安装工程
转换梁内部型钢的制作、安装待别重要,且操作要求较高。本工程中,型钢混凝土转换梁内部焊接工字型钢梁的制作及梁表面的抗滑移栓钉,均由厂家根据现场情况制作。现场主要负责型钢的安装就位。针对多任务种施工交叉作业,制定了转换大梁施工顺序如下:
转换梁型钢制作→复核梁底标高、校正轴线位置→搭设转换大梁底的钢管网扣架和操作平台→分段吊装大梁型钢梁→分段校正型钢并就位→分段连接型钢螺栓→焊接整体型钢→整体型钢校正就位,两端与柱子焊接连接→搭设大梁底模→绑扎(焊接)钢筋→搭大梁侧模架子→浇注混凝土→养护(测温)。
型钢混凝土结构梁中钢结构梁安装完成后,焊缝需经超声波检测。验收合格后方可进行下道工序的施工。
5钢筋工程
转换层结构的钢筋用量大,间距密,特别是梁、柱节点处由于纵横方向梁内主筋锚入柱内,柱内主筋弯入梁内,钢筋重重叠叠,十分密集,绑扎难度极大。此外,转换梁承托的是剪力墙结构,插筋数量又非常人,施工时难以保证上部剪力墙的插筋准确定位,特别是型钢梁部位,任何一根主筋的就位错误,均会造成大量的返工。因此,正确地翻样、下料和制作,合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。所以,对转换层钢筋施工应引起高度重视。做好以下技术措施。
(1)钢筋翻样前必须弄清设计意图,审核、熟悉设计文件及有关说明,掌握现行规范的有关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避讓关系,以确定制作尺寸和绑扎次序。
(2)转换梁主筋接头因考虑到箍筋绑扎和梁主筋间的净排距因素,主筋25以下的采用闪光对焊接头,32以下主筋在现场就位后,采用套筒挤压机械连接接头,同一连接区域内的同一截面受拉区接头数量≤50%。
(3)梁上部的主筋接头位置。设置在跨中1/3的长度内,下部主筋的接头,设在支座内,且焊接接头离开弯折处应大于10d,由于主筋多,主筋下料时,必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置,以保证主筋的焊接接头相互错开并满足设计要求。
(4)因梁面、梁底主筋的弯曲锚固同时存在,因此要将梁面梁底的主筋,按所排的层次次序,每层分别缩减10d的水平长度,以避免锚固钢筋的弯曲部分位置重叠而增加施工难度。
(5)转换梁内主筋绑扎应在梁底模搭设完毕后进行,绑扎时在大梁的两端及中间用短钢管做成固定钢管排架,以免大梁钢筋偏位。
(6)转换梁钢筋绑扎应先主梁后次梁、交错摆放,主筋摆好后再穿入箍筋,待梁钢筋绑扎完毕后,垫放保护层垫块,再分段拆除钢管支架,并将梁筋放入梁模内。
(7)转换梁上下几排钢筋在绑扎时,一定要保证其上下对齐,垂直弯曲部份一定要插入预定的柱箍内,形成垂直的钢筋隙,以便混凝土浇筑和振捣。
(8)安放箍筋时,必须事先确定位置和数量,在主筋铺设的同时将柱箍放置在各层主筋之间,柱节点箍筋间距应均匀,不得少放、漏放。
6混凝土工程施工
本转换层结构柱墙梁板混凝土标号均为C50,因转换层钢筋稠密,错综复杂,给混凝土浇筑带来了一定的难度。因此,混凝土浇筑需要注意以下事项:
①因转换层中钢筋纵横交错,为保证浇筑质量,选择骨料粒径为l~3mm的细骨料混凝土。
②坍落度要求在180mm左右,以保证混凝土的流动性。
③混凝土浇筑时应在型钢两侧对称下料,确保型钢受力均衡,减少扭转。同时,为使模板支撑架受力均匀,混凝土浇筑方向采取对称散开。
④混凝土浇灌采用平面分层与斜面分层相结合的方法,使新浇的混凝土能够在前一层浇捣的混凝土初凝前覆盖上,不得出现施工冷缝。
⑤混凝土浇筑时应使用小口径振捣器振捣密实。振捣前须全面检查操作面,预先考虑振捣棒插入位置;振捣时注意对称多点振捣,不得出现漏振摊振现象。振捣混凝土时遵循“快插慢拔”特点,振捣点按“行列式”或“交错式’夕均匀排列,每次移位距离为30~40cm。每振捣点停留时间需20~30s,振捣以不再出现气泡,表面泛出灰浆为准。
⑥由于转换梁截面较高、宽度不大,且梁内部设置了焊接工字钢(350×1200×l6×l4)。因此梁底混凝土的振捣质量是重点。除常规技术措施及加强管理外,增加设置附着式振捣器,安排人员跟踪检查振捣质量及安全动态。
7结束语
总之,在带有梁式转换层的高层建筑中,型钢混凝土梁式转换构件作为整个结构的关键部位,存在大跨度、重荷载的施工过程,其构造也越来越复杂,施工难度很大,工程质量难以保证。本文结合实际工程。根据型钢混凝土梁式转换结构施工过程的特点和要求,提出了施工过程中值得关注的问题及技术措施,对同类工程施工具有一定的参考价值。
关键词:高层建筑;梁式转换层;混凝土梁;模板支撑
1引言
梁式转换具有传力路径清晰快捷,工作可靠,构造简单,施工方便等优点,是目前国内应用最广的转换层结构型式。而转换层结构能满足上部办公小空间,下部大开空间的综合性建筑功能使用要求。因此,近年来,随着我国经济和土木工程技术的发展,带转换层复杂结构已逐渐成为竖向不规则高层建筑中经常采用的一种满足其建筑功能及美学要求的结构布置方式。型钢混凝土由内部型钢与外包混凝土形成整体,共同受力,能够充分发挥材料各自的特性,具有强度高、刚度大、延性好、抗震能力强、防火、防腐性能好等一系列优点,鉴于转换层结构设计的特殊性以及型钢混凝土结构的优良特性,型钢混凝土结构应用到转换层结构设计中,能发挥型钢混凝土结构的优点,解决转换层结构设计所遇到的问题,尤其是结构抗震问题。
梁式转换中转换构件作为整个结构的关键部位,存在大跨度、重荷载的施工过程,其构造也越来越复杂,施工难度很大,许多情况下由于混凝土振捣困难造成工程质量难以保证。因此,在设计、施工方案的考虑上转换构件都应当作为保证工程质量、安全的关键控制点。型钢混凝土转换梁的施工,也就成为保证整个工程施工质量和整个工程结构安全的关键。
2工程概况
某综合楼是现代化综合性高层建筑。设有两层地下室,地上主体结构32层。底部两层为商业用房,3层以上为办公。为实现这种底部大开空间与上部剪力墙之间的转换,在3层设置结构转换层,结构主体采用钢筋混凝土框架剪力墙结构,部分转换构件采用型钢混凝土组合结构。型钢混凝土转换梁典型截面尺寸为800mm×1800mm,型钢混凝土框支柱截面尺寸为1200×900mm,构件内部钢结构主要为钢板焊接组成。转换层梁板混凝土标号为C50。
,本项目转换结构具有以下特点:结构自重大,转换梁线荷载达到39.6kN/m;钢筋施工量大,转换梁上下部受力主筋均为28粗直径钢筋,钢筋密度大,配筋间距很小:混凝土强度高,体积大;转换梁构造复杂,混凝土施工质量控制难度较大,尤其是梁底混凝土的振捣要求密实;支撑高度高。针对本工程转换层大梁断面大、钢筋密集、支模高等特点,必须制定周全转换层结构施工方案,以指导施工操作。
3模板支撑体系
由于转换层结构混凝土的自重及施工荷载较大,因此,确定转换层底模的支撑系统是转换层施工的关键之一。必须根据工程的实际情况选择合理的模板支撑方案,以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。根据工程中常用的几种模板支撑方案进行比较优选。
3.1荷载传递一次浇筑法
当对结构第三层转换层梁板采取一次浇筑施工时,结构第二层梁板必须进行加强处理,在将转换梁板的自重和施工荷载通过模板支撑系统传递给第二层梁板结构同时,必须把第一层满堂支撑不拆除作为安全储备。或者充分利用框支柱的传力作用,将绝大部分荷载通过梁两端柱面增设挑出的钢筋腿或柱面插出的多排斜撑杆构成的梁下斜撑支架体系传递给混凝土柱,剩余荷载通过楼面设置的竖向支撑传递给下部楼层。该方法由于设置了模板支撑系统,转换结构及下部楼层在施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的。应对转换梁极其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算,甚为复杂,不适用于本项目的施工。
3.2叠合浇筑法支模
应用叠合梁原理将转换梁(板)分2次或3次浇筑成型,第1次浇筑大梁到一定高度,并在第1次浇筑一定高度范围的上部加配负弯矩钢筋,使之形成可承受负弯矩的梁。以承受第2次浇筑时的荷载,支承层只考虑第2层设置满堂支撑,充分利用2层梁板结构承载。由于支撑系统只需考虑承受第一浇筑混凝土的混凝土自重和施工荷载,可减小其下部钢管支撑的负荷,减少大量模板材料。但因木项日内部设置了型钢月_钢筋密集,施工缝无法凿毛处理,大梁整体性差,第1次浇筑时被混凝土污染的钢筋设法清理干净,降低钢筋与混凝土的粘结力,同时还需对叠层浇筑的转换结构进行施工阶段的承载力验算,甚为复杂,亦不适用于本项目的施工。
3.3常规l次浇筑法
经分析比较,由于上述方案在支模上并不占优,且虑本项目转换层位置较低的实际情况。本工程选择从基础底板到转换层整体连续支撑,转换大梁及板混凝土1次浇筑的施工方案。搭设模板支撑时,要求上、下层支撑在同一位置。以保证荷载的正确传递。同时,为保证支撑体系的整体性。用碗扣式钢管搭设整体施工平台架子,在平台上进行梁和板模板施工。考虑转换层施工重荷载特点,在地下室顶板结构施工时,转换层投影范围内的顶板支撑体系不拆除,待转换层结构混凝土强度达到设计强度的75%后再拆除。
4型钢梁安装工程
转换梁内部型钢的制作、安装待别重要,且操作要求较高。本工程中,型钢混凝土转换梁内部焊接工字型钢梁的制作及梁表面的抗滑移栓钉,均由厂家根据现场情况制作。现场主要负责型钢的安装就位。针对多任务种施工交叉作业,制定了转换大梁施工顺序如下:
转换梁型钢制作→复核梁底标高、校正轴线位置→搭设转换大梁底的钢管网扣架和操作平台→分段吊装大梁型钢梁→分段校正型钢并就位→分段连接型钢螺栓→焊接整体型钢→整体型钢校正就位,两端与柱子焊接连接→搭设大梁底模→绑扎(焊接)钢筋→搭大梁侧模架子→浇注混凝土→养护(测温)。
型钢混凝土结构梁中钢结构梁安装完成后,焊缝需经超声波检测。验收合格后方可进行下道工序的施工。
5钢筋工程
转换层结构的钢筋用量大,间距密,特别是梁、柱节点处由于纵横方向梁内主筋锚入柱内,柱内主筋弯入梁内,钢筋重重叠叠,十分密集,绑扎难度极大。此外,转换梁承托的是剪力墙结构,插筋数量又非常人,施工时难以保证上部剪力墙的插筋准确定位,特别是型钢梁部位,任何一根主筋的就位错误,均会造成大量的返工。因此,正确地翻样、下料和制作,合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。所以,对转换层钢筋施工应引起高度重视。做好以下技术措施。
(1)钢筋翻样前必须弄清设计意图,审核、熟悉设计文件及有关说明,掌握现行规范的有关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避讓关系,以确定制作尺寸和绑扎次序。
(2)转换梁主筋接头因考虑到箍筋绑扎和梁主筋间的净排距因素,主筋25以下的采用闪光对焊接头,32以下主筋在现场就位后,采用套筒挤压机械连接接头,同一连接区域内的同一截面受拉区接头数量≤50%。
(3)梁上部的主筋接头位置。设置在跨中1/3的长度内,下部主筋的接头,设在支座内,且焊接接头离开弯折处应大于10d,由于主筋多,主筋下料时,必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置,以保证主筋的焊接接头相互错开并满足设计要求。
(4)因梁面、梁底主筋的弯曲锚固同时存在,因此要将梁面梁底的主筋,按所排的层次次序,每层分别缩减10d的水平长度,以避免锚固钢筋的弯曲部分位置重叠而增加施工难度。
(5)转换梁内主筋绑扎应在梁底模搭设完毕后进行,绑扎时在大梁的两端及中间用短钢管做成固定钢管排架,以免大梁钢筋偏位。
(6)转换梁钢筋绑扎应先主梁后次梁、交错摆放,主筋摆好后再穿入箍筋,待梁钢筋绑扎完毕后,垫放保护层垫块,再分段拆除钢管支架,并将梁筋放入梁模内。
(7)转换梁上下几排钢筋在绑扎时,一定要保证其上下对齐,垂直弯曲部份一定要插入预定的柱箍内,形成垂直的钢筋隙,以便混凝土浇筑和振捣。
(8)安放箍筋时,必须事先确定位置和数量,在主筋铺设的同时将柱箍放置在各层主筋之间,柱节点箍筋间距应均匀,不得少放、漏放。
6混凝土工程施工
本转换层结构柱墙梁板混凝土标号均为C50,因转换层钢筋稠密,错综复杂,给混凝土浇筑带来了一定的难度。因此,混凝土浇筑需要注意以下事项:
①因转换层中钢筋纵横交错,为保证浇筑质量,选择骨料粒径为l~3mm的细骨料混凝土。
②坍落度要求在180mm左右,以保证混凝土的流动性。
③混凝土浇筑时应在型钢两侧对称下料,确保型钢受力均衡,减少扭转。同时,为使模板支撑架受力均匀,混凝土浇筑方向采取对称散开。
④混凝土浇灌采用平面分层与斜面分层相结合的方法,使新浇的混凝土能够在前一层浇捣的混凝土初凝前覆盖上,不得出现施工冷缝。
⑤混凝土浇筑时应使用小口径振捣器振捣密实。振捣前须全面检查操作面,预先考虑振捣棒插入位置;振捣时注意对称多点振捣,不得出现漏振摊振现象。振捣混凝土时遵循“快插慢拔”特点,振捣点按“行列式”或“交错式’夕均匀排列,每次移位距离为30~40cm。每振捣点停留时间需20~30s,振捣以不再出现气泡,表面泛出灰浆为准。
⑥由于转换梁截面较高、宽度不大,且梁内部设置了焊接工字钢(350×1200×l6×l4)。因此梁底混凝土的振捣质量是重点。除常规技术措施及加强管理外,增加设置附着式振捣器,安排人员跟踪检查振捣质量及安全动态。
7结束语
总之,在带有梁式转换层的高层建筑中,型钢混凝土梁式转换构件作为整个结构的关键部位,存在大跨度、重荷载的施工过程,其构造也越来越复杂,施工难度很大,工程质量难以保证。本文结合实际工程。根据型钢混凝土梁式转换结构施工过程的特点和要求,提出了施工过程中值得关注的问题及技术措施,对同类工程施工具有一定的参考价值。