高层建筑转换层结构施工技术

中图分类号：TU974 文献标识码：A 文章编号：1008-925X(2011)06-0098-02

摘 要 :带转换层的高层建筑施工的关键在于转换层的施工方案的确定,它直接影响到施工阶段的结构安全、工程质量和施工成本.本文介绍了转换结构的施工特点以及施工控制要点.重点对其中的混凝土工程的施工技术进行了分析.

关 键 词 :转换层；混凝土工程；施工技术

1.转换层结构的施工特点

部分竖向构件在转换层处被打断,使竖向力的传递被迫发生转折,而转换层就是实现转折功能的大型水平构件.带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系,该结构及其支撑系统有自身的特点.

结构尺寸大,楼面支撑荷载重

带转换层体系内力的改向是通过引发截面内力来实现的,结构内力分布比较复杂,同时为保证上部结构水平剪力顺利传往下部,对转换层楼面水平刚度有严格要求规范一般要求楼板厚度不小于,故一般转换层的结构构件尺寸较大、楼面荷载较重.

1.1 分层浇筑,利用先浇部分构件承载.

转换层水平构件高跨比大,截面弯曲时水平纤维相对错动不可忽略,平截面检测定不再适用,一般呈现短深梁或厚板的受力特性.采用二次叠浇法进行施工时应对叠和构件进行仔细分析,考虑分层处水平剪力对构件的影响,必要时应与设计单位配合,进行一次设计,确保一次叠浇构件在施工阶段和正常使用状态下的承载能力.

1.2 结合下部结构,灵活布置支撑系统.

为减少对结构抗震的不利影响,避免转换结构上下层发生刚度突变和剪力突变,设计不落地支撑系统时可以结合下部结构进行灵活合理的布置.

1.3 通过下部竖向构件卸荷.

根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则,结构设计加强转换层下部主体结构刚度、弱化上部结构刚度,转换层结构在由地震荷载参加组合的工况下,下部竖向构件轴压比限值有严格的控制,以保证结构具有足够的延性这使转换层下部竖向构件在施工阶段比一般竖向构件具备更大的延性和承载力储备,可以利用下部承载力富余的竖向构件作为支撑的传力构件.

1.4 利用钢骨架或预应力卸荷.

在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能.设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载,极大改善支撑受力性能,这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式.

2.施工技术控制要点

基于混凝土转换结构的上述特点,在确定施工方案时应重点考虑以下几个方面的问题

2.1 转换板的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载往往非常大,所以应选择合理、可行的模板支撑方案,并根据转换板的结构特点进行模板支撑体系的设计.

2.2 设置模板支撑系统以后,转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段的不同,应对转换层及下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算.转换板本身受下部支撑体系的作用或混凝土施工方法的影响,在板中易产生设计时未考虑到的附加内力,故需对转换板在施工阶段的受力状态做具体的分析和计算,必要时可采取一定的构造措施来抵抗这些附加内力.

2.3 对于大体积混凝土转换板,施工时应考虑采取减小混凝土温度差值、温度变化以及混凝土收缩徐变的措施,防止新浇混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝.

2.4 转换板承受的荷载很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定.

2.5 应及时做好转换板施工期间板的变形、混凝土施工温度的监测,及时掌握各种对施工质量不利的情况,并及时采取措施进行预防和纠正.

3.混凝土工程施工措施

转换层施工中,混凝土浇筑量大,浇筑速度快,所需时间长,特别需要注意温度应力的影响,防止温度裂缝的产生.

3.1 混凝土的配合比设计.在配合比设计中,为了保证混凝土结构的强度,宜采用0以上的混凝土,水化热的产生是大体积混凝土浇筑的通病,为了降低水化热和改善混凝土的和易性,可以在混凝土配比中加入16%-18%的粉煤灰；为了降低温度应力产的影响,可以在混凝土进行配比时加入减水剂,减少水泥,使混凝土缓凝,推迟水化热的峰值的出现,降低混凝土的表温度梯度；严格控制好混凝土搅拌时间,每次搅拌时间保证不少于90S,以降低浇捣的难度.

3.2 为了防止浇筑混凝土出现大面积的水化热现象,有条件的单位可以根据气候和现场条件,采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序（3D-TFEP）进行温度监控,能够及时掌握混凝土温度变化的实际情况并随时加以必要的控制.

3.3 控制混凝土内外温差小于25℃：要采取合理的方法控制混凝土的内外温差,保证其温差不超过25℃,最常用的是蓄热保温法、内降外保法、蓄水养护法.其中蓄热保护法是最为常规的方法；而内降外保法是在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温,并在大体积混凝土转换结构的上表面及其地面采取保湿措施；蓄水养护法顾名思义就是在混凝土上进行洒水,保证蓄水高度达100mm,这种控制内外温差的方法使用与转换厚板混凝土的养护.

3.4 施工方法：混凝土浇筑前,应该检查模板的受力情况,并洒水润湿模板,保证混凝土的浇筑质量；在浇筑过程中应该分层下料、分层振捣,每段长度控制在20m以内,每层高度控制在1m以内,并用直径为50mm的振动棒进行振捣,直插厚度不得超过500mm,振捣时要做到快插、慢拔,每点振捣时间需20s到30s；梁中混凝土浇筑应该从中间向两边扩展的方式进行,同时尽量安排在白天进行,分层进行浇筑时,每层高度控制在300mm-500mm,每层间隔时间1.5h-2.0h.

冬季施工时,避免使用未冷却的高温水泥,在施工中采用叠加梁原理浇筑转换结构,可缓解大体积混凝土水化热高、温度应力过大的问题,提高混凝土浇筑质量.

3.5 在当今混凝土配合比设计和施工中通常采用如下几点措施:①低水化热的水泥和尽量减小水泥用量；②尽量减少用水量,提高混凝土强度；③合理使用混凝土外加剂；④选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径；⑤预冷原材料；⑥合理分缝、分块,减轻约束；⑦在混凝土中预埋冷却水管；⑧在混凝土表面绝热,调节表面温度下降速率；⑨抛投石块.

从上面通常采用的措施可看出,这多种措施中,除施工过程中可采取的措施外,从混凝土配合比设计的角度看,主要应从①一③着手,进行配合比设计.进行配合比设计时注意:①设计配合比时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度,以满足减少水泥用量的要求.但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求.②混凝土配合比,应根据使用的材料通过试配确定.水灰比应小于等于0.6.砂率应控制在0.33-0.37(泵送时宜为0.4-0.45).坍落度应根据配合比要求严加控制.当采用商品混凝土泵送时,坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决,严禁在现场随意加水以增加坍落度,并应将坍落度控制在10-14cm为宜.

4.混凝土的养护

混凝土拌和物浇筑成型后应及时进行养护.养护的目的是为混凝土正常硬化创造必要的温度、湿度条件,防止收缩开裂,保证混凝土达到设计要求的强度.混凝土浇筑完毕后,应在12h内加以覆盖和浇水.具体要求是,普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14d,矿渣水泥、火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21d.养护方法分为降温法和保温法两种.降温法即在混凝土浇筑成型后,用蓄水、撒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后,使用保温材料覆盖养护(如塑料薄膜、草袋等)及薄膜养生液养护,可视具体条件选用.