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摘 要 :本文结合笔者多年施工经验,通过某工程实例,分析阐述了厚板结构转换层施工技术要现代高层中的应用,以供同行参考.
关 键 词 :高层建筑;厚板转换层;钢筋混凝土
1.引言
在高层建筑结构当中,转换层的跨度以及承受的竖向荷载都非常的大,这就加大了混凝土的连续浇捣难度,提高了施工难度.通过总结以往高层建筑转换层的施工经验,需要在结构转换的楼层上设置相应的转换层结构来降低施工难度.高层建筑的结构转换层不仅是整个建筑下部结构的封顶,同时也是上部结构的“空中基础”,所以在整个建筑物结构体系当中起着非常重要的连接作用.本文就高层建筑转换层结构施工过程遇到的技术问题展开讨论.
2.工程实例
该项目工程是一座具有综合功能建筑,总体建筑面积达到了25040平方米,地上建筑一共包括19层,地下建筑为1层,其中地上1-4层用作大空间商场,在第4层设置了厚度达到1.9米的厚板转换层,在转换层之上都是剪力墙结构,全部用作住宅楼.转换层厚板具体的平面尺寸达到了1252平方米,钢筋的重量达到了825t,混凝土的总量大约有2379立方米,选择的混凝土强度等级为0.
3.厚板转换层的具体施工方案
⑴通过使用叠合梁原理当中的二次浇筑法进行施工:把厚板转换层当中的混凝土分开两次进行浇筑然后将其叠合成型,要求第一次浇筑的厚度控制在0.9米,等该层的强度上升到90%之后再开始浇筑第二层,要求第二层混凝土的厚度控制在1.0米,在这过程中可以利用第一层先浇筑板承载第二层后浇筑板,这样的话支撑系统只需要考虑第一次浇筑过程中混凝土的自重以及其他施工荷载即可,有效的降低了下部钢管支撑承受的负荷,并且节约了施工材料,在一定程度上降低了大体积混凝土当中的水化热.不过在使用该施工方法的时候还存在一些不足之处:主要有施工工期较长;钢筋布置较为密集,在处理施工缝的时候会遇到较大的困难等.
⑵通过荷载传递法进行施工:
通过分层卸载能够把厚板本身的自重以及施工过程中的其他荷载有效的利用竖向支撑传递到下部的楼层当中,比如说在本工程当中就一定要从地下室底板开始搭建4层支撑架,然后依靠每一层楼面的具体变形协调将受到的荷载进行有效的传递和扩散.通过该方法能够一次性完成转换层的所有施工,而且还可以充分的发挥下层支撑系统的承载能力.不过该方法也存在一些不足之处:主要包括不够经济实惠;无法有效的降低大体积混凝土的水热化;如果支撑系统的施工不可靠,还很可能导致结构楼板出现开裂的现象.而且该工程的转换板相对来说比较厚,工程工期比较充裕,考虑到工程的经济性以及为了有效降低大体积混凝土的水热化,所以选择了二次浇注法进行施工.
4.支撑系统的具体布置方法
在选择转换层的底部模板以及侧面模板的时候需要选择厚度为18mm的胶合板:模板的次楞选择规格为50mm×100mm的木枋,在经过仔细的计算之后,将间隔距离确定为400mm;主楞选择的规格为100mm×100mm木枋,间隔距离确定为700mm;立杆的间隔距离保持在300mm×700mm,要求转换层的立杆进行竖向的连接,所以只可以采用对连的方式,避免搭接连接.除此之外,为了提高支撑系统具有的稳定性和可靠性,就需要全部设置成为纵横扫地杆,并且在柱轴线的两侧位置上都设置一道剪刀撑,要求从最底部开始一直到最顶部进行连续设置.
5.模板以及支撑系统的具体计算方法
在设计支撑系统的时候需要考虑以下几个荷载:
新浇筑混凝土的自重:0.9×25kN/m3等于22.5kN/m2
钢筋的自重:4.5kN/m2
施工荷载:2.5kN/m2
模板支撑体系重:0.5kN/m2
荷载组合:(①+②+④)×1.2+③×1.4等于36.5kN/m2
次楞采取的计算方法:q等于36.5×(1÷2.5)等于14.60kN/m(每米2.5根);
主楞采取的计算方法:q等于36.5×(1÷1.43)等于25.55kN/m(每米1.43根)
(由于在整个施工期间荷载会相对复杂,不需要考虑荷载设计值的具体折减情况)
①木枋参数:b等于50mm,h等于100mm.
I等于bh3/12等于4.17×106 mm4
Wn等于I/(h/2)等于4.17×106/50等于8.3×104 mm3
fm等于25MPa fv等于1.4MPa E等于9000MPa
②木枋参数:b等于100mm,h等于100mm.
I等于bh3/12等于8.34×106 mm4
Wn等于I/(h/2)等于8.34×106/50等于1.67×105 mm3
fm等于25MPa fv等于1.4MPa E等于9000MPa
③木模板参数:b等于400mm,h等于18mm.
I等于bh3/12等于1.94×105 mm4
Wn等于I/(h/2)等于1.94×105/9等于2.16×104 mm3
fm等于25MPa fv等于1.4MPa A等于7.2×103 mm2
5.1 模板强度验算
板净跨l等于400mm q等于25.55kN/m
Mmax等于 ql2等于 ×25.55×0.42等于0.51kNm
σ等于Mmax/Wn等于5.1×105/2.16×104≈23.89MPa fv等于 ql/A等于 ×25.55×0.4×103÷(7.2×103)≈0.71MPa<1.4MPa ∴模板的强度达到要求. 5.2 模板下木枋(次楞)的具体验算方法 木枋净跨:l等于700mm q等于14.60kN/m Mmax等于 ql2等于 ×14.60×0.72等于0.89kNm σ等于Mmax/Wn等于8.9×105/8.3×104等于10.72 MPa fv等于 ql/A等于 ×14.60×0.7×103÷(50×100)等于1.022MPa<1.4MPa ∴木枋强度达到要求. 挠度验算wE等于5ql4/384EI等于5×14.60×7004/(384×9000×4.17×106)≈1.22mm 5.3 次楞下木枋(主楞)的具体验算方法 木枋净跨:l等于300mm q等于25.55kN/m Mmax等于 ql2等于 ×25.55×0.32≈0.29kNm σ等于Mmax/Wn等于2.9×105/1.67×105≈1.74MPa fv等于 ql/A等于 ×25.55×0.3×103÷(100×100)≈0.383MPa<1.4MPa ∴木枋强度达到要求. 挠度验算wE等于5ql4/384EI等于5×25.55×3004/(384×9000×8.34×106)≈0.036mm 5.4 钢管立杆的具体验算方法 ∵厚板底部在每平方米都需要设置大约9根立杆,也就是说36.5÷9≈4.06kN/m2. ∴钢管立杆稳定性符合要求,不必计算. 6.采取的构造措施 在进行转换层施工的过程中,不要把1-3层楼层当中的模板支撑都拆除,并且还应该进一步加固这些模板支撑.只有在第二层厚度为1.0m的混凝土强度满足了施工设计要求之后才能将这些模板支撑全部拆除. 7.钢筋施工工程 由于转换层当中的钢筋都是纵横交错的,在就位以及绑扎的过程中会遇到很大的困难,所以在钢筋放样之前就一定要搞清设计师的设计意图,做好审核工作,熟悉设计文件中的各项内容以及说明,严格的按照现行的钢筋规范进行施工,保证钢筋工程的施工质量能够满足设计要求.在该工程厚板转换层的钢筋施工中,需要将绑扎工作分为两次完成,首先需要对下层0.9米范围里面的两层钢筋进行绑扎,等混凝土的浇筑工作完成之后再对上部1.0m范围内的钢筋进行绑扎.要求煤层钢筋都需要利用规格为Φ32的短钢筋进行立杆,确保上下层钢筋网片都处于合适的位置.要求钢筋在接头的时候全部都采用闪光对焊的施工方式. 在进行钢筋绑扎的时候需要做好自检工作,在前面一部分的施工还没有验收合格之前,是不能开始下一道施工工序的,所以一定要确保混凝土浇筑范围里的所有钢筋都验收合格之后才可以开仓浇筑混凝土. 8 混凝土工程的施工过程 8.1 确定混凝土的具体配合比 要求选择强度等级为0的转换层混凝土,该工程的施工材料需要全部采用商品混凝土,并且生产厂家选择强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥.提前做好混凝土的配合比实验,确保粗细骨料的质量达到施工要求,掌握合适的用量,并在其中掺加合适的粉煤灰,在一定程度上减少水泥的具体用量,有效的降低水泥水化热,避免由于温度的原因导致混凝土出现裂缝,有效的改善其和易性;此外再掺加一定量的缓凝早强减水剂,可以有效的提高混凝土早期具有的强度,将初凝时间控制在合适的范围内. 8.2 针对混凝土施工缝采取的处理措施. 为了避免厚板转换层的承载能力不会由于分层浇筑混凝土的原因出现下降的现象,一定要在两个浇筑层的结合面位置采用特殊的处理方式进行处理,确保混凝土板能够互相协调. 预留坑槽:首先需要在先浇层板的表面预留设置间隔距离为1米混凝土坑槽,该坑槽要呈现梅花形状分布,要求将其深度控制在100mm,平面边长保持在300mm. 对混凝土表面处理过程中采取的措施:在混凝土初凝之前需要在先浇筑混凝土的表面涂刷一道界面剂,并且在混凝土终凝之后立刻将其冲洗,露出表面的石子,在下一次混凝土浇筑开始之前进行水润,再次涂刷界面剂. 8.3 对大体积混凝土采取的养护措施以及测温方式 在转换层的混凝土初凝结束之后,需要在表面立即覆盖塑料薄膜以及草袋等,进行混凝土的保温以及保湿养护工作.为了及时的掌握混凝土的温度变化状况,需要按照混凝土的实际配合比以及施工现场的气温条件等,通过三维有限元温度分析程序,把温度测试仪的探头预埋到大体积混凝土结构当中.根据转换层的底面、中心以及上表面情况一共需要设置48个温度传感器探头,实时跟踪并测量混凝土结构的温度. 在混凝土浇筑12个小时之后开始测量温度,按照混凝土温度升高的速度确定出测量温度的频率次数.在浇筑之后的1到5天内,需要每隔两个小时测量一次温度,之后的6天到28天里需要每隔四个小时测量一次温度,并做好相关的记录工作.经过实际测量之后得出板中心峰值温度在4天的时候达到了61.5℃,与此同时测量板底混凝土的温度达到了57℃,板面混凝土的温度达到了43.5℃. 9 结语 在高层建筑当中,转换层结构是一个非常重要的组成部分,转换层的跨度以及所承受的竖向荷载都非常大,所以施工具有一定的复杂性,施工难度较大.因此在施工之前为了确保工程的施工质量,有效的降低项目的成本,加快工程项目施工进度,就一定要制定一套科学合理的施工方案,并对方案进行验证,充分考虑施工过程中的各种影响因素,分析利弊.本文以某工程厚度为1.9m的厚板转换层施工为例,对钢筋混凝土厚板转换层结构采取的具体施工技术进行了详细的阐述.该工程通过采取对转换层进行施工,采用叠合梁原理、钢筋网的绑扎、混凝土配合比的设计和调整以及预留施工缝采取的处理措施等,有效的解决了厚板施工荷载传递过程中遇到的问题,并且防止大体积混凝土出现裂缝的现象,最终达到了控制转换层整体施工质量的效果.