高層建筑厚板式轉(zhuǎn)換層分析的論文
1工程概況
湖南某商住綜合樓工程地下3層,地上30層,建筑物總高度102m,建筑面積65000m2。工程設(shè)有3層裙房,裙房為框架結(jié)構(gòu),做商務(wù)辦公和大型超市。在塔樓四層上設(shè)有厚板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層,其上部為剪力墻結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層平面尺寸為38.80m×38.16m,建筑面積1480m,厚度在邊柱部位3.1m,其它部位2.2m,核心筒部位為雙層板(圖1),混凝土強(qiáng)度等級為C40,澆注量為2850m3。
2施工方案分析
經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換層施工時在邊柱部位最大垂直荷載88kN/m2,其它部位68kN/m2。為承受轉(zhuǎn)換層的施工荷載,設(shè)計(jì)考慮將三層樓板加厚到250mm,并將配筋加強(qiáng),設(shè)計(jì)承載力70kN/m。邊跨梁高3.1m的部位,考慮模板荷載較大,為了便于施工,在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下,建議設(shè)計(jì)將邊跨梁設(shè)計(jì)成雙層梁。只要保留二、三層模板的支撐體系,通過二層、三層樓板的連續(xù)支撐,將施工荷載分散傳遞到下面的豎向結(jié)構(gòu)上,就能保證轉(zhuǎn)換層施工的安全。因此采用900mm×1400mm邊梁先行澆筑,2.2m厚板式轉(zhuǎn)換層混凝土不留施工縫,一次性澆筑的施工方案。大體積混凝土工程采用大摻量粉煤灰,摻加聚丙烯纖維技術(shù),降低水化熱,控制混凝土的溫度裂縫。
3轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)
3.1模板工程
該工程結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層混凝土澆筑一次性完成,施工速度快,但模板支撐數(shù)量大。選擇模板支撐方案主要考慮以下因素:保證轉(zhuǎn)換層混凝土的結(jié)構(gòu)質(zhì)量,滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求模板支撐體系穩(wěn)定可靠,確保高大模板施工的安全:選材方便,降低工程成本。
3.1.1底模板及支撐
選擇定尺的48×3.5mm鋼管腳手架支撐體系,通過計(jì)算確定模板支撐體系立桿的間距、步高及剪刀撐的間距。立桿下鋪墊板,上端設(shè)可調(diào)頂托,主楞骨為100mm×100mm方木,密排50mm厚木方作次楞骨,選用12mm竹膠合板模板,膠合板模板上面鋪設(shè)一層0.6mm厚的塑料薄膜,用以對混凝土底面的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。支撐采用雙立桿布置的方法,除滿足荷載要求外,還應(yīng)考慮操作方便。縱距為550mm,雙立桿間距250mm,間隔布置(即La=550mm),步高(h)為850mm,橫距(b)為400mm。設(shè)置雙向掃地桿,每3600mm設(shè)置雙向剪刀撐(圖2)。
邊梁部位轉(zhuǎn)換層厚度3.1m,且較三層外挑1080mm,豎向支撐在三層樓板上布置[16#槽鋼@800作挑梁。槽鋼外挑1300mm,內(nèi)壓1700mm,遇墻時在墻上穿孔。在懸挑槽鋼上通長布置6根[10#槽鋼,立桿按設(shè)計(jì)要求布置在上面,支撐邊梁底部,邊梁900mm高混凝土先行澆筑后與梁底支撐系統(tǒng)共同作用,支撐2.2m厚板式轉(zhuǎn)換層的施工荷載。
3.1.2側(cè)模支撐
轉(zhuǎn)換層在15.65m標(biāo)高上,為了防止出現(xiàn)脹膜現(xiàn)象,保證混凝土外觀質(zhì)量,側(cè)模采用了全鋼大模板。模板高度3240mm,設(shè)錨固螺栓固定側(cè)模,螺栓與支撐系統(tǒng)、豎向及水平混凝土結(jié)構(gòu)連接固定(圖3)。二、三道螺栓在有柱的部位焊接在柱的鋼筋上,在無柱的部位,第二道螺栓焊接在梁上的預(yù)埋筋上,第三道螺栓焊接在10槽鋼上。
由于鋼大模板散熱較快,混凝土側(cè)表面與環(huán)境的溫差極易超過25℃。為了滿足溫差要求,及時采取了拆除鋼模板,覆蓋、保濕、保溫的措施。
3.1.3樓梯支模
由于樓梯及預(yù)留孔洞的承載力比其它部位低,所以采取了槽鋼和斜撐輔助加固的措施(圖4)。調(diào)整三層樓梯板的設(shè)計(jì),增大其承載力,腳手架支撐從一層開始加固,以確保該部位支撐的穩(wěn)定。
3.2鋼筋工程
結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層鋼筋用量大約1100t,全部采用HRB400型,鋼筋密集,鋼筋直徑大。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層縱橫各設(shè)置11道暗梁,暗梁寬度1000～2600mm,梁上層鋼筋雙排28mm,下層筋雙排28mm。板筋上下層采用25mm和28mm兩種,雙排雙向。為抵抗混凝土局部強(qiáng)度收縮應(yīng)力,在板中上下排鋼筋間設(shè)16@200雙向鋼筋網(wǎng),無暗梁區(qū)域上下排鋼筋間設(shè)16@400抗剪兼架立筋。
板內(nèi)布筋原則:橫向筋放于外排,豎向筋放于內(nèi)排,上部筋在跨中連接,下部筋在暗梁處連接。
由于鋼筋層數(shù)較多,為保證鋼筋連接質(zhì)量和方便施工,板中所有受力鋼筋均采用直螺紋連接。板主筋保護(hù)層取50mm,梁主筋保護(hù)層取30mm,轉(zhuǎn)換層厚板內(nèi)的鋼筋,不得在暗梁內(nèi)截斷,施工時不得留施工縫。排水管采用4根DN250無縫鋼管套管,排水管安裝時遇鋼筋時鋼筋彎曲,不得截斷鋼筋。暗梁鋼筋安裝搭設(shè)臨時腳手架鋼管支架,先安裝同一方向的暗梁,再安裝另一方向的暗梁,避免鋼筋縱橫交叉,架空疊加超高。因轉(zhuǎn)換層鋼筋單位面積重量大,特別是暗梁部位,采用現(xiàn)場特制的高強(qiáng)保護(hù)層墊塊,并增加墊塊數(shù)量,以保證鋼筋保護(hù)層的厚度。
3.3混凝土工程
轉(zhuǎn)換層混凝土強(qiáng)度等級為C40,為控制大體積混凝土的裂縫,設(shè)計(jì)要求采用循環(huán)冷卻水管降溫,并加膨脹劑。考慮轉(zhuǎn)換層內(nèi)鋼筋密集,循環(huán)水管施工困難,造價高。膨脹劑在保濕養(yǎng)護(hù)條件下,能較好補(bǔ)償混凝土的收縮,但在轉(zhuǎn)換層側(cè)面和底部受養(yǎng)護(hù)條件限制,膨脹劑對此較難發(fā)揮作用。經(jīng)論證,決定取消循環(huán)冷卻水管和摻加膨脹劑的方案,采用大摻量粉煤灰降低水化熱,并在混凝土中增加聚丙烯纖維控制混凝土的早期收縮裂縫。
3.3.1配合比設(shè)計(jì)
經(jīng)試驗(yàn),選用強(qiáng)度等級42.5普通硅酸鹽水泥,其質(zhì)量穩(wěn)定,具有保水性好、泌水性小的特點(diǎn),適用于泵送混凝土。為了減少水泥用量,降低水化熱,控制混凝土溫度及收縮產(chǎn)生裂縫,用Ⅱ級粉煤灰取代30水泥,粉煤灰的`超量系數(shù)為1.35。碎石的粒徑為5~35mm;河砂的細(xì)度模數(shù)2.7。同時摻加0.9kg/m3的KDZ-II型聚丙烯纖維,纖維密度0.91g/cm3,線密度偏差率5%,斷裂強(qiáng)度659MPa,斷裂延伸率16%,伸長率5%時的初始模量7171MPa。
配合比水膠比為0.38,砂率41。選用LX一1(T)型外加劑延緩混凝土的凝結(jié)時間,推遲水化熱峰值時間,初凝時間(自然條件下薄膜覆蓋)約為20h左右,終凝時間約為40h。出機(jī)坍落度為205mm,1.5h后為180mm(白天25～31℃)。混凝土配合比見表1。標(biāo)養(yǎng)試塊按60d強(qiáng)度評定。
3.3.2混凝土
轉(zhuǎn)換層厚度2.2m,面積約為1480m2,共需混凝土2850m3,均采用商品混凝土。現(xiàn)場配備混凝土輸送泵3臺,混凝土供應(yīng)能力60m。采用平面分層澆筑方案,有利于支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定,降低水化熱。
混凝土分3層整體連續(xù)澆筑,每層約700mm。大摻量粉煤灰纖維混凝土應(yīng)屬于高性能混凝土范疇,混凝土坍落度較大,采用50mm插入式振搗棒,嚴(yán)格控制層間搭接振搗,不過振漏振,振搗以混凝土表面不再顯著下降,不出現(xiàn)氣泡,表面泛漿為準(zhǔn),初凝前需進(jìn)行二次振搗。梁、柱、墻相交的部位,由于鋼筋較密應(yīng)采用30mm的振搗棒。
大體積混凝土表面水泥漿較厚,澆筑后應(yīng)進(jìn)行處理。初凝前1～2h,先用長刮桿刮平;終凝前,再用鐵滾筒碾壓數(shù)遍,并用木抹子打磨壓平,以閉合表面收縮裂縫。核心筒部位混凝土澆筑:核心筒部位是雙層板,根據(jù)該部位的結(jié)構(gòu)形式,分二次澆筑。
3.3.3大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)及測溫
轉(zhuǎn)換層混凝土初凝后,表面即覆蓋一層塑料薄膜和保溫毯,實(shí)施保溫、保濕養(yǎng)護(hù),并根據(jù)測溫情況隨時調(diào)整保溫措施,使混凝土中心與表面、表面與環(huán)境的溫差均不大于25℃。混凝土內(nèi)部溫度低于峰值后,采用澆水養(yǎng)護(hù)的措施。
為能及時有效地了解混凝土的溫度變化情況,轉(zhuǎn)換層共設(shè)16個測溫單元,共48個溫度傳感器,用電子測溫儀測量讀數(shù),對混凝土溫差實(shí)施跟蹤和監(jiān)測。混凝土澆筑12h后開始測溫,根據(jù)混凝土升溫的速率決定測溫頻次。澆筑后3～5d時間內(nèi),2～4h測一次,其后4～6h測一次,并作好記錄。實(shí)測結(jié)果表明板中心峰值溫度62.5℃,在第4d出現(xiàn),同時測得板底混凝土溫度58℃,板面混凝土溫度45℃。
4結(jié)束語
本工程在轉(zhuǎn)換層混凝土施工前后對模板支撐體系進(jìn)行了詳細(xì)的檢查,支撐體系穩(wěn)定可靠,變形均在允許范圍之內(nèi)。混凝土施工時間為9月下旬,氣溫較高。通過采用大摻量粉煤灰、聚丙烯纖維混凝土技術(shù),有效地控制了大體積混凝土的裂縫,較冷卻循環(huán)水管降溫方案,造價明顯降低。
大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱較大、溫度較高,強(qiáng)度上升比拆模試塊要快得多。而結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層占有周轉(zhuǎn)材料較多,為了既節(jié)約周轉(zhuǎn)材料的費(fèi)用,又能保證混凝土的拆模強(qiáng)度。建議采用回彈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層側(cè)模混凝土,并結(jié)合測溫記錄求得的混凝土等效齡期強(qiáng)度來判斷混凝土達(dá)到的實(shí)際強(qiáng)度。
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