超大截面转换梁结构设计与架体搭设

发表时间:2020/6/8   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:高伟1 张露2
[导读] 摘要:梁式转换层是目前高层建筑中使用最为广泛的结构形式之一,它具有传力明确、受力性能好、工作可靠、构造设计简单、施工方便且造价节省等优点。
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        摘要:梁式转换层是目前高层建筑中使用最为广泛的结构形式之一,它具有传力明确、受力性能好、工作可靠、构造设计简单、施工方便且造价节省等优点。广泛应用于大空间框支剪力墙结构体系,是常见的一种转换层结构形式。
        关键词:梁式转换层;大体积混凝土;施工方法
        梁式转换层一般均存在大体积混凝土转换梁,而这种转换梁往往存在自重大,支撑体系要求高,钢筋分部密集,节点交错多,难以浇筑密实;易产生温度裂缝和收缩裂缝等问题。
        为确保转换梁的施工质量和整体结构的安全,我们在总结多年经验的基础上,利用科技创新手段,结合工程实际,经过设计、计算、试验、探索,总结了高层建筑转换层超大型转换梁施工的方法,和大家分享一下。
        施工工艺流程及操作要点
        1 施工工艺流程
        施工准备→转换梁定位放线→承载能力验算及各层支撑体系搭设→支设梁底模板→梁下部纵向钢筋、箍筋及腰筋等的穿插绑扎→梁侧模支设、加固→浇筑梁下部混凝土→水平施工缝(叠合面)插筋、凿毛→测温、保温、养护→梁上部纵向钢筋、箍筋等的穿插绑扎→梁侧模支设、加固→浇筑梁上部混凝土→测温、保温、养护
        2 转换层模板的支设
        2.1支撑体系选择
        1)转换层大截面框架梁模板安装属于转换层施工的关键部位。模板支撑体系采用满堂扣件式钢管脚手架模板支撑,在支撑系统底部设置厚度不小于5cm的木垫板,使受力均匀扩散,待立杆平杆全部搭设完后,大梁剪刀撑设置在梁两侧的立杆垂直平面上,沿梁长连续设置,以增加支撑体系的稳定性。
        2)考虑到转换梁施工自重大,施工荷载大,下层楼板随已有一定的强度,但不足以支撑上部荷载。经过荷载验算、逐层折减,需要设置向下三层的连续支撑,方能满足承载力分散要求。
        3)下面三层反支撑排架严格按施工方案搭设,所有支撑排架底部均垫设厚度不小于5cm的木垫板,使受力均匀扩散。同时在转换梁投影两侧加设竖向剪刀撑,每隔3m加设水平剪刀撑,以增加整体稳定性。转换梁混凝土强度达到设计要求后才能将下层支撑排架拆除。
        2.2 支撑体系材料选择
        1)支撑体系采用Ф48×3.0mm扣件式钢管脚手架。
        2)模板面板采用木质胶合板,厚度12mm,小楞采用40×70木方 ,木方间距为200mm ,主楞采用φ48×3.0的双钢管。立杆间距为900×900,横杆步距1.5米,立杆顶均为顶托支撑。
        3)梁侧内龙骨采用40×70方木(扁用)水平放置,梁侧外龙骨采用Ф48×3.0mm的钢管双钢管竖向放置,螺栓为M12;梁底木方规格均为40×70(立用)。
        3 转换梁钢筋工程
        3.1 钢筋下料、制作
        钢筋到场后按等级、规格分类堆放,并及时取样送检,现场挂标识牌。现场收料人员应注意钢筋表面不得有裂纹,结疤和折叠、钢筋表面允许有凸块,但不超过横肋高度,钢筋表面允许的其它缺陷,如深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差,钢筋每1m弯曲度不应大于4mm。当钢筋送检结果及外观等不符合要求时,不得用在本工程主体上,特别是转换层结构。
        3.2 上部纵筋的预插、绑扎
        转换层柱子封顶后,上部结构采用为剪力墙结构,所有剪力墙钢筋需要从转换层梁内预插,大部分柱竖筋伸到转换层后封顶,其上部结构竖向钢筋基本上截面变小,其处理措施如下:
        1) 封顶柱竖筋的处理
        柱竖筋直径<14mm时,采用绑扎搭接接长,钢筋抽料时应注意每根竖筋到顶的搭接长度、竖直段的长度、弯锚长度等。
        根据图纸说明要求,钢筋直径大于等于22mm的采用机械形式连接。而16~22的竖向钢筋可采用电渣压力焊接,钢筋抽料、制作时注意每根竖筋按实际长度增长25mm(25mm为柱竖筋电渣压力焊熔断的长度),同时也应注意每根竖筋到顶的竖直段长度、弯锚长度等。
        柱竖筋直径>22mm时,采用机械连接接长,钢筋抽料时应注意每根竖筋到顶的竖直段长度、弯锚长度等。
        柱竖筋的弯锚部分一次制作成型,不得将竖直段和弯锚段分开制作,套筒拧紧时应注意上部弯钩的朝向。
        柱顶纵筋应自框支柱边缘算起,弯锚入框支梁或楼层板内≥LaE。
        柱顶纵筋应锚固在顶层梁内,当柱宽大于梁宽,梁宽范围之外的柱纵筋无法锚入梁内时,应将这部分纵筋锚入现浇板中。
        2)重新预插的的墙竖筋的处理
        插入下层柱内的剪力墙竖筋埋入下层柱内的深度为一个LaE(从楼板面向下计算):插入框支梁、框架梁内的剪力墙竖筋埋入楼面梁内的深度要求为竖直段≥0.5LaE:另外其约束作用的竖向墙筋应插入下部1.2LaE,具体锚固长度参见11G101-1图集规定。
        上部剪力墙落在下部剪力墙上时,在墙顶面标高以下锚固范围内的剪力墙水平筋应按要
        求设置。当钢筋可以贯通且直径级别小于两级时应沿用下部墙钢筋。


        4 钢筋的安装与绑扎
        1)钢筋绑扎顺序:模板清扫、刷隔离剂→梁、柱交叉处柱箍筋就位→主梁钢筋绑扎→次梁筋绑扎→板下层筋→马凳、水电管预埋→板上层筋→验收。
        2)同层构件先绑扎墙柱筋,后绑扎梁板钢筋,一般梁主筋锚入墙柱内时,墙柱主筋在梁主筋外侧,所以遇到梁宽与墙暗柱厚相同的联系梁锚入暗柱时,需要把暗柱箍筋宽度适当加大5mm,以保证连梁的截面宽度。当墙柱主筋与梁板筋发生冲突时,一定要保证柱主筋位置。双向板的底筋,短向筋放在下层,长向筋放在短向筋上。
        3)梁、柱墙板筋的接头位置、锚固长度、接驳长度要满足设计和规范要求。钢筋绑扎时要仔细,绑丝选用22#钢丝,每个交叉点均应绑扎,不得有落扣现象;搭接接头范围内在绑扎时至少要有三道双股绑丝。钢筋绑扎要由质量检查人员实施施工全过程的监督监控。
        4)梁和柱的箍筋,应与受力钢筋垂直设置,箍筋弯钩叠合处,应沿受力钢筋方向错开设置。
        5)主次梁在交叉处钢筋的绑扎:次梁的下部纵向受力钢筋应支撑在主梁的纵向受力筋之上;主梁与次梁的上部纵向钢筋相遇时,次梁钢筋应放在主梁钢筋之上,吊筋应按图纸及11G101规范设置。
        6)转换层梁柱点处,钢筋分布较为密集,应先穿高梁钢筋,然后再穿低梁钢筋,使低梁钢筋锚入高梁中。
        7)梁钢筋保护层厚度采用塑料垫块(墙筋增加水泥撑条)。钢筋绑扎完毕后注意成品保护,不得污染,并避免被重物砸弯。
        8)为保证竖向构件受力主筋的位置以及墙柱模板的支设方便,在墙柱钢筋施工完后,要进行钢筋的二次调整。
        5 转换层混凝土施工
        5.1 砼浇筑方法及顺序
        砼施工采取“水平分段分层、薄层浇筑、循序渐进、一次到顶”的方法。保持砼梁全高均匀上升,每层浇筑厚度控制在300~400mm以内。并保证上下层浇筑时间间隔不超过砼初凝时间。
        浇筑时应采取合理的线路,防止出现冷缝。第一层结束后,又回到起点位置,按第一层方向再浇筑第二层砼和第三层砼。
        5.2 砼的振捣方法
        1)使用插入式振捣器应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到均匀振实,移动步距不大于振捣作用半径的1.5倍(一般为30~40cm),振捣上一层时应插入下层5cm,以消除两层间的接缝。
        2)梁柱节点等钢筋密集处,一方面不好下料,另一方面不好振捣,且最容易出现质量事故,为此要求:一方面管理人员对该处浇筑必须跟班监督,确保料下到底且振捣不漏振;另一方面,若遇到钢筋非常密集导致料下不去或振动棒插不下去,应事前准备2台平板振动器挂在外模侧振动,同时准备一些钢管(一端事前打平),用该钢管人工将梁的主筋稍微翘开,以便振动棒插下去,但注意完成操作后应尽量将被翘开的梁主筋恢复。
        3)转换大梁底部、柱顶,钢筋净距小于振动棒直经,φ50振动棒不能伸入。由于砼流动性大,几乎无孔不入,此时振动钢筋即可保证砼密实,并辅助φ30小振动棒。由于砼流动性大,入模后坡度较缓,应注意对斜坡底部的振捣。值得提醒的是,第一次砼下料厚度必须高于底层受力主筋100mm以上,同时用铁锤敲打梁底和柱顶,据声音判断砼是否处于“全充满”状态。若发现砼未充满,开窗补料。梁下部受力主筋被砼覆盖后,其上砼浇筑就十分容易。
        4)混凝土浇筑,为便于沿水平逐层上升并方便检查,应在大梁内侧模板上每隔一定距离,测上标高,划上分层线,使之便于观测和控制;同时应注意使各浇灌区段浇筑、下灰进度应大体均衡,以避免各区层次不一,高低不平,造成较大高差;或振动低处,使高处已振实的混凝土受侧振而松塌。
        5)转换层楼板砼在浇筑时,必须用木枋多次砸夯密实,铁板压实收平,待楼板砼初凝后终凝前实行“二次振捣”,避免楼板砼收缩开裂。
        6 转换梁叠合面施工缝的处理
        6.1 施工缝留置
        转换梁分二次浇筑,并在水平施工缝位置设置抗剪钢筋和水平通长筋。第一次转换梁砼和柱剪力墙砼一次性浇筑,待转换梁混凝土达到设计标号的60%后再浇筑剩余转换层梁板混凝土。
        为了增加梁抵抗剪切力的能力,在大梁水平施工缝叠合面增加通长负筋及“┏┑”形箍筋,“┏┑”形箍筋与原箍筋满足搭接长度。
        6.2 施工缝处理
        转换层大梁的含钢量大、主筋根数多、间距布置密,在梁两端相交的柱节点区,钢筋更加密集且层数多。这给第一次砼浇筑后施工缝处理难度加大,因此采取以下措施进行施工缝处理。
        1)水平施工缝(叠合面)处,设40mm×40mm@100小木方,第一次浇筑混凝土初凝后,将小木方取出,形成凹槽,以达到与凿毛基本相同的效果。
        2)为使第一次和第二次浇筑的砼有良好结合面,二次浇筑前,将施工缝用高压水冲洗干净,湿透表面并浇2~3cm厚同配合比无石子砂浆。
        本施工方法,支撑体系采用普通钢管扣件脚手架,支、拆简单便捷、稳定可靠,可提高效率、经济适用、缩短工期。转换层自重及施工荷载由下两层梁板及传递支撑架共同承担,科学、安全、经济、合理。采用叠合梁+荷载传递法支模,减小下部支撑荷载,减少大量模板及支撑材料的投入,缩短工期,减少大体积混凝土水化热的不利影响,可以抑制有害裂缝的产生,有利于保证质量。
        结束语
        本施工方法在工程上的成功实施,解决了转换层支撑体系的稳定性、大体积混凝土浇筑等一系列的技术难题,提高了施工组织的科学性及严密性,确保了施工生产的顺利进行。为将来类似工程的施工积累了宝贵经验,取得了一定的社会效益,具有重要的意义和使用价值。
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