高层建筑转换层施工技术分析

高层建筑转换层施工技术分析【摘要】本文结合工程实例，对高层建筑转换层施工中模板支撑选择、钢筋施工、混凝土施工等技术措施进行探讨和分析。以供读者参考。【关键词】高层建筑；转换层施工；施工技术；措施1 工程概况某高层建筑工程总建筑面积50695m2 ，设计为钢筋混凝土框架剪力墙结构。建筑物总高度98.7m ，地上31 层，地下2 层，抗震等级为二级。地下室为停车场，1 层5层为商场，框架结构， 6 层 31 层为住宅标准层， 剪力墙结构。 2 转换层特点该工程 1 层 5 层为大柱距钢筋混凝土框架结构，第七层楼面为转换层，为梁板式结构。支承上部26 层钢筋混凝土剪力墙结构的全部荷载，将传递下部框架柱，是整座建筑的结构重要部位。主要工程特点有：2.1 结构构件的截面尺寸大、数量多、受力复杂。大部分大梁的高2m，宽 1m。最大梁高3m，宽 1.5m ，楼板厚度200mm 。转换层混凝土量比较大，属于大体积混凝土施工。结构布置复杂， 转换层梁纵横交错， 各种大截面梁数量较多，几乎所有纵横轴线均设有大截面梁，且多数大梁与下层框架梁不在同一轴线上，布置完全不相同，受力复杂。2.2 钢筋排布密集，穿插较复杂。大梁纵横交错，最密集的梁交汇处钢筋排布有32 层之多，钢筋最小间距只有1020mm 。施工时绑扎困难，保证混凝土浇筑密实度的难度比较大。2.3 混凝土强度高，浇筑量大。设计的框架柱、梁、板混凝土强度等级为C45，大体积高强度混凝土水化热高，构件内外温差大，必须采取抗裂措施防止混凝土产生温差裂缝，同时，混凝土一次浇筑量大，浇筑过程要采取措施连续浇筑，防止产生施工冷缝，保证混凝土的整体性。3 施工技术方案3.1 模板支撑系统设计本工程转换层结构自重比较大，达 5416t ，不均匀地分布在1560m2结构平面上。例如截面为1m 2m的大梁线荷载达 52kN/m2 左右，根据施工进度要求，在转换层能承受设计荷载前，要求模板支撑系统具有足够的承载能力承受上部楼层的结构自重和施工荷载。住宅标准层施工进度要求为每月 4 层，模板承重架所承受的总面荷载达在137kN/m2 。转换层梁板混凝土未达设计强度前，根据其下各层的楼板设计承载力，按传统常规方法支撑须加至底层地面。因此，采用分层支撑，通过其下各层楼板和模板的垂直支撑共同支承转换层。同时，利用叠合梁原理留置水平施工缝，将转换层大梁分两次浇筑，即利用第一次浇筑形成的钢筋混凝土梁和模板垂直支撑共同支承第二次浇筑的混凝土和施工荷载，形成叠合梁，减少施工荷载，降低支撑费用。3.2 钢筋施工本工程结构钢筋层次多，密度大，在框架梁柱节点部位，钢筋绑扎和混凝土下料及振捣较困难，如钢筋采用普通搭接法，造成钢筋节点过于密集，排距过小，无法正常浇捣。因此钢筋连接采用镦粗等强直螺纹接头，可以克服以上难题。3.3 混凝土施工为防止温差裂缝，减少混凝土水化升温，混凝土配合比采用高标号普通硅酸盐水泥和掺用粉煤灰降低水泥用量。为防止浇筑时产生施工冷缝，使用高效缓凝减水剂，控制初凝时间，有利于延长混凝土层间搭接覆盖时间。同时混凝土浇筑时要求投入的大产能机械设备和较多的人力才能保证混凝土的连续浇筑，并考虑混凝土设备应急方案。4 施工技术措施4.1 模板工程4.1.1 荷载计算( 1 ) 恒载标准值。混凝土结构： T 型梁最大断面为 1300mm 3000mm ，板宽 (5/3+4/3)=3000mm ，板厚 200mm ，则混凝土自重荷载为：106kN/m2 ，钢模板钢楞及连接件荷载0.75kN/m2 ；钢管支撑自重荷载0.25kN/m2 合计： 107kN/m2（ 2）活载标准值。施工人员及设备荷载：2.5kN/m2 ；振动冲击力：取2.0kN/m2 。；合计： 4.5kN/m2 荷载承载力设计值： P=1.2107+1.4 4.5=134.7kN/m24.1.2 模板支撑方案选择利用叠合梁原理，将转换层梁板作两次浇筑成型。第一次先浇筑施工至板底，达到 90强度后， 和其下各层模板支撑系统形成统一的受力体系一起支承上一层的施工荷载。转换层施工计划工期为4O 天，通过荷载和楼板承载力校核计算表明，转换层以3、4、5 层楼板的共同承载力能够承受转换粱第一次浇筑高度的荷载。待第一次浇筑的混凝土达到90强度后，能与3、 4、5 层楼板形成共同支撑承受第二次浇筑混凝土和上一层施工的荷载。4.1.3 模板的支撑结构设计（1）本工程采用覆膜木胶合板模板，支撑用由 48m3.5mm 钢管搭设。假定转换层荷载由下部各楼层均匀承受，转换层混凝土约为2300m3，重 5416t ，楼层结构面积1560m2 ，每 m2 结构荷载为 3.470t ，此荷载由三、 四、五共三层承担，各楼层对应高度大于 2.5m 的转换层粱位置处按原纵横间距设立杆和水平撑杆，加垫及楔顶紧。（ 2）模板钢管支撑架主要验算立杆承载力及其稳定性，可简化为按两端铰接的受压杆件计算。考虑到立杆本身存在弯曲，对接扣件的偏差和荷载的不均匀，可按偏心受压杆件计算。（ 3）各立杆布置双向水平撑，上中下共三道，并适当布置重直剪刀撑。按上面计算得的荷载设计值进行计算，结果为立杆间距 0.3m，排距 0.7m ，对于梁高小于 1m 的，其立杆下需垫 18mm 200mm 200mm 木胶板，粱高大于 1m 的，支撑排架扫地杆下隔一排垫50mm l00mm 2000mm 的木方。4.1.4 模板的安装及加固（ 1）梁底铺 50mm l00mm 2000mm 木方和 18mm 厚木胶板，梁高大于 2m 的梁，木方间距 250mm；梁高为 2m以下的梁，木方间距为300mm ；粱高大于1.5m 的梁，其侧模需按间距 300m 竖向安装 50mm 100mm 的木方，其外装 2 条 48mm 3.5mm 钢管，距梁底 250mm 为第一层，扫地杆和立杆均设置纵横向水平杆连接以保证在巨大施工荷载的作用下不发生破坏性失稳。（ 2）由于结构转换层与三、四、五层梁板结构布置的不同，故在三、四、五层梁板支撑结构对应于转换层 (3)、(7)、(10)、(14)、(17)、 (23)、(25)等轴转换梁的相应楼板部位增加竖向支撑，保证转换梁传递至其下各楼层。（ 3）转换层混凝土浇筑从西侧向东侧推进，支撑结构逐渐受力，由于施工荷载大及荷载的不均匀性，产生较大侧向推力，支撑排架需加剪刀撑和平撑以加强的侧向稳固整体性。混凝土浇筑开盘时，必须首先浇相邻两条以上大梁。（ 4）转换梁截面大且混凝土连续浇筑，梁侧模板的侧压力很大 (近 60KN)，另按竖向间距 450mm ，水平间距 450 600mm ，设 M12 对拉螺栓和直径14mm 的对顶钢筋共同固定，加强梁侧支撑，以防止混凝土浇筑后位移和胀模。4.2 钢筋工程4.2.1 大梁纵向钢筋安装绑扎按“底筋箍筋腰筋第二排底筋各排纵向箍筋面筋”的顺序进行。在计算钢筋下料长度时应充分考虑钢筋的相互关系，在规定有设计的范围内 (保证锚固长度不变)按“主筋次筋预埋件”的先后次序作适当调整，使钢筋能顺利就位。4.2.2 由于钢筋粗，间距密，自重大，单靠钢箍不能承担钢筋自重，因此用钢管制作钢筋支架辅助钢筋(包括箍筋 )绑扎，绑扎完毕，安装梁侧模板时拆除。保护层垫块用高强度砂浆，大尺寸，防止混凝土垫块压碎而造成保护层不足或露筋。4.2.3 直径大于22mm 的钢筋连接采用镦粗等强直螺纹连接工艺，套筒为T45。对于钢筋密集处，钢筋转动困难，采用正反丝扣式直螺纹套筒连接，即将两钢筋端部分别与套筒对接，然后无需转动钢筋，只拧动套筒，在钢筋不转动的情况下实现钢筋连接。4.3 混凝土工程转换层大部分粱断面在1.2m 2.0m 以上，个别达1.3m 3.0m ，断面大混凝土强度等级高，混凝土分两次浇筑仍属大体积混凝土，混凝土内部水化热高，据初步估算，粱内混凝土中心的最高温度可达70以上，浇筑期间正值ll 月份，气温低，混凝土内外温差达30以上，易产生温差裂缝，必须采取抗裂措施。转换层混凝土强度等级高，浇筑量大，要求一次连续浇筑成型，浇筑过程中应采取措施防止出现施工冷缝。4.4 混凝土配合比控制4.4.1 选择水化热低和安定性好的普通硅酸盐42.5 水泥，掺入 20的 I 级粉煤灰替代部分水泥用量，以减少水泥水化热。4.4.2 为提高混凝土的抗拉强度，采用级配良好的骨料，控制碎石和砂的含泥量不超过1和 2。4.4.3 掺入高效泵送混凝土缓凝减水剂，使混凝土缓凝，推迟水化热峰值期，降低水化热峰值，使缓凝时间延长到5h以上，避免浇筑施工中出现冷接缝现象。5 结语该转换层混凝土连续浇筑5d 时间，混凝土强度达到了设计要求，没有出现施工冷缝，拆模时和拆模后相当长时间到交付使用至今，没有发现温度裂缝。模板支撑系统充分利用了下层钢筋混凝土楼板的承载力，加上采用了二次浇筑的方案，大大降低了支模的周转材料用量，其施工质量为本工程获得优良工程打下了良好的基础。