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文章介绍了梁式转换层结构特点及形式,并结合实例重点对梁式转换层施工的三大分项(模板工程、钢筋工程、混凝土工程)进行了分析探讨,以供交流。
关键词:梁式转换层;模板;钢筋;混凝土;施工技术文章编号:1009-2374 #8197;(2010)28-0147-02
近年来,我国的高层及超高层建筑迅速发展,而且很多高层及超高层建筑上部为较小开间的住宅或旅馆,中间为较大开间的办公用房,下部为尽可能大的自由灵活的酒店或商场。而结构受力上,正常的结构布置是下部刚度大、墙体多、柱网密。上部墙、柱数量逐步减少。为了完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换,转换层结构的建筑就由此被广泛推广开了。转换层结构形式包括桁架转换结构、梁式转换结构、箱形粱转换结构、空腹桁架转换结构和厚板转换结构等。其中,梁式转换层结构是目前高层建筑中使用最多的转换层结构形式。
1梁式转换层结构特点及形式分析
梁式转换层结构是一种利用下部的转换大梁,将上部剪力墙落在框支梁上,再由框支柱支撑框支梁的结构体系,也称为梁式框支剪力墙结构。其传力途径为墙→梁→柱(墙),由于传力直接、明确,便于工程计算、分析和设计,且施工较为简单,在底部大空间的框支剪力墙结构体系中被广泛应用。但是,不足之处在于,如果上下轴线错位布置,则需增设较多的转换次梁,空间受力就较为复杂了。
在实际工程中,梁式转换层结构形式多样。如:以跨数划分,可分为单跨、双跨及多跨;以转换梁功能划分,可分为托柱和托墙;以上部墙体形式划分,可分为满跨和不满跨、开门洞和开窗洞以及开洞和不开洞;以转换梁结构材料划分,又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土和钢骨混凝土、钢结构等;以转换梁形式划分,可分为加腋和不加腋。根据其受力特点,可以将梁式转换层的结构形式归纳为图1所示的几种形式。
2梁式转换层的施工
2.1模板工程
混凝土梁式转换层的模板工程技术是施工技术的重要组成部分,离不开施工技术的基本属性和特点,这就是条件的多变性、参数的难控性和理论与实际情况的差异性。追求最大程度地与实际情况相符合,是技术研究的基本要求。模板工程的设计包括:模板装置的设置和装拆设计及模板装置的使用和周转设计;模板装置(或工程模板及支架)的结构和构造设计。
2.2钢筋工程
高层建筑转换梁截面大梁上下钢筋布置错综复杂;梁式转换层钢筋用量大、型号多。准确放样与下料、合理安排好钢筋连接和绑扎尤为重要。
2.3混凝土工程
在转换层结构混凝土施工中有一次浇筑和二次浇筑。一次浇筑的优点是结构整体性好,钢筋安装质量易保证,施工速度快;缺点是支模难度大,支撑材料用量大。二次浇筑的优点是浇筑第二层混凝土时的自重可充分利用第一层已达到一定强度的混凝土承担,支撑用量少;缺点是对结构的整体性有一定影响,分层面处理较困难,施工速度慢。
3工程实例
3.1工程概况
某建筑,建筑总面积为28000m2,地下室1层,地上22层。其中1～4层为商业楼层,1层层高是5.1m,2～4层层高均是4.2m,5～22层为住宅,层高均为3m。 在第4层与第5层之间设置结构转换层兼设备层,转换层以上为住宅楼。该建筑位于六度抗震区,建筑场地为Ⅱ类。
3.2工程施工关键点及难点
(1)框支梁模板支撑系统的设计与施工;
(2)框支梁钢筋正确翻样、下料、就位,梁柱节点的质量控制;
(3)框支梁混凝土温差裂纹和收缩裂纹的控制。
3.3施工方案选择
由于采用叠合法成型会在转换层结构中产生因施工原因导致的附加内力,而且这个附加内力并不随施工过程的终结而消失,而是永久的叠加在结构中;此外由于分层浇筑对梁混凝土的整体工作不利。经过综合分析,所以最终决定采用一次浇筑混凝土的方法,采用满堂扣件式钢管进行支撑,并由第4层与第5层之间的结构转换层来承受施工荷载。
3.4转换梁的截面计算
转换梁的截面尺寸可按下列公式确定:
Vmax≤0.15βcfcbh0/γRE
式中:Vmax——转换梁截面组合的最大剪力设计值;
βc——混凝土强度影响系数;
γRE——构件承载力抗震调整系数;
fc——混凝土轴心抗压强度设计值
b——转换梁截面宽度:
h0——转换梁截面有效高度。
本工程转换梁截面尺寸取b=900mm,h=2500mm。
3.5承载力计算
转换梁斜截面受剪承载力主要由混凝土和箍筋承担,水平腹筋对斜截面受剪承载力有一定贡献,约占11%。因此,可不考虑水平腹筋的作用,将其作为安全储备。斜截面受剪承载力可按下列公式计算:www.tmgc8.com
Vυ=f1bh0 0.47λ
式中:λ——计算剪跨比;
f1——混凝土抗拉强度设计值;
fyv——箍筋抗拉强度设计值
Asv一一配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积;
S——箍筋的间距;
b——转换梁截面宽度;
H0——转换梁截面有效高度。
此外,转换梁在结构中是非常重要的结构构件,是保证结构安全的关键之一,在正常使用状态,一般不允许出现斜裂缝,截面尺寸还应满足:
Vs≤0.5fykbh
式中:Vs——不考虑地震作用的转换梁支座截面剪力短期效应组合值。
3.6施工质量控制要点
3.6.1模板工程为了保证荷载的正常传递,搭设模板支撑时,要求上、下层支撑在同一位置,同时为了使施工段结构受力达到最小,应确定合理的拆除支撑的次序。在转换混凝土强度达到100%之前,下两层楼板的加强支撑均不得拆除,转换层大梁底模须待同条件养护的混凝土试块强度达100%设计强度后方可拆除,以保证转换层在施工过程中的安全性和稳定性。
3.6.2钢筋工程转换层大梁配筋多而密,且粱又比较高,在钢筋制作时,要加强检查,确保钢筋制作准确无误,受力钢筋的接头位置符合规范要求,并挂牌标示,以免错用。
钢筋绑扎安装顺序也是非常重要。本工程按如下方法进行钢筋安装绑按:转换层梁底模→保护层垫块(用φ32钢筋段@1500)→底筋→支撑钢筋(马凳筋@1500)→面筋→箍筋→底二排、三排(各排用φ48钢短段垫起)→面二排筋→腰筋→支设转换梁模板及所在层模板→安装固定上部结构插筋。
3.6.3混凝土工程
(1)优化配合比。由于支撑大梁的柱及转换大梁钢筋非常密集振捣困难稍有疏忽就容易造成混凝土不密实甚至造成蜂窝、孔洞、露筋等质量问题,为了降低砼温升,提高砼的和易性、密实性及体积稳定性,本工程采用高效减水剂及I级粉煤灰,降低水泥用量。优化砂石级配,严格控制砂、石中的含泥量不超过1。
(2)混凝土浇筑。混凝土施工尽量安排在白天进行,并确保混凝土的输送不间断。混凝土浇筑应分层进行,每层高度控制在300～500mm。每层间隔时间1.5～2h。
转换层大梁的钢筋密集,特别是梁柱节点处密度更大,在混凝土振捣时应注意分层捣实,避免过振、漏振。当钢筋较密、振动棒不能插入振动时,应由工人用钢纤仔细插捣,确保混凝土的密实性。
为了使大梁受力均衡,大梁混凝土浇筑时采用两台泵机,两端同时向中间浇捣。第二次浇捣上层混凝土时,必须等第一次混凝土强度达到75%时再与楼板一起浇筑,浇筑前迭合面必须按施工缝进行处理。
(3)混凝土测温与养护。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。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,养护时间不小于14天。
4结语
本工程所采用的梁式转换层施工方法,保证了转换层的支模系统稳定可靠,混凝土温差控制严密、无裂纹产生,确保了工程质量,加快了施工工期,而且取得了良好的社会和经济效果,值得推广。
参考文献
[1] 唐秀玉.梁式转换层结构施工关键技术研究[J].福建建筑,2009,(9).
[2] 谢国章.高层建筑结构转换层施工质量监理控制[J].福建建材,2010,(1).
[3] 王锦洪.高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术研究[J].广东科技,2010,(2).
