随着高层建筑的多功能、综合用途的发展,下部需要为较大柱网空间(商铺、酒店),上部则需要小开间剪力墙轴线布置房间(住宅、公寓、办公)的功能需求越来越多。结构设计为满足此需求而采用“转换层”,特别是上部为小户型住宅时,墙体布置复杂多变,竖向结构轴线对不齐,设计往往采用厚板结构转换层。本文以中天广场住宅楼厚板转换层采用叠合法施工技术为例,对厚板结构施工技术进行探讨。
长沙市中天广场工程,由A1写字楼、A2公寓楼、B1、B2住宅楼四栋组成,总建筑面积172186m2,结构高度98.6m,为大底盘多塔楼结构,其中B1、B2栋地下3层,地上32层,1、2层为商铺,层高分别为5.2m、5.9m,3~32层为层高2.9m纯剪力墙结构住宅。3层楼板除核心筒、楼梯外,均设计为厚板,面积约1400m2,为由框支剪力墙结构支撑的1600mm厚混凝土板式结构转换层(带1000×1600mm暗梁),内配!28@125双层双向钢筋,-1、1、2层楼板板厚分别为120mm、150mm、120mm,内配!10@150、12@150、!10@150双层钢筋,均为C40混凝土。厚板以下支撑结构大部分为南北向布置的400mm厚剪力墙,个别部位为1000×1000的混凝土柱。板中间设300mm宽变形缝,将其上分为B1、B2栋两个独立体。
(1)厚板模板支撑系统的设计与施工;
(2)厚板内墙柱、暗梁、板钢筋正确翻样、下料、就位,梁柱节点的质量控制;
(3)厚板温差裂纹和收缩裂纹的控制。
(1)常规支模一次浇捣混凝土,因2层楼板无法承受如此大的施工荷载,初步估算荷载需通过支撑逐层传递到地下室底板,共需搭设5层支模架,占用大量支模材料,不经济,工期也将拖后;
(2)在2层剪力墙和柱上预埋钢板,安装钢牛腿,通过型钢支撑体系将大部分施工荷载传递至墙柱上,其余的小部分荷载通过搭设普通支撑架传递给下层楼板,此法施工较复杂,需大量钢板和型钢,工期较长;
(3)利用叠合法施工原理将转换层板分两次浇灌,第一次浇筑700厚,待其强度增至90%后再浇筑第二层900厚混凝土,支撑架考虑承受700厚混凝土自重和施工荷载,通过-1、1、2层楼板变形协调来分担施工荷载,只需从-1层楼板起搭设三层支模架(-1层支模架不拆即可),投入少,成本低,施工工期能满足业主要求。
本着施工简便、安全可靠、经济合理的原则,通过征求专家意见和方案比较,决定采用方案3)。
根据楼层的支模排架布线→逐层安装钢管立柱及铺设找平木垫板-铺设板底模→测量放线→安设部分梁及四周侧模→钢筋支架搭设、暗梁钢筋绑扎→加固支撑体系及加剪刀撑、水平连系杆、斜抛撑等→绑扎第一层板钢筋、温度筋、验收→各层支撑体系的检查及加固→0.7m厚板混凝土浇筑、养护→第二层板筋及剪力墙插筋(安装埋管)→验收钢筋及混凝土浇灌准备→浇捣第二层混凝土一保温保湿养护及各层模板体系的巡检。
采用满堂红钢管脚手架支撑体系,!48×3.5mm钢管立杆间距为纵距600mm,横距600mm,步距1500mm,立杆上加可调式顶托,在顶托上用!48×3.5mm钢管作主龙骨,50×100mm,间距150mm木枋作次龙骨,采用1800×915×18mm木胶合板为面板的支撑方案。架体每隔1500mm设置一道水平拉杆,上下道水平拉杆距立杆杆端部不大于200mm。
(1)荷载设计值:(1)700厚混凝土自重(含钢筋重量取26.8k N/m3)0.7×26.8=18.76k N/m2;(2)模板及支架荷载按9.0k N/m2计;(3)施工人员及设备荷载按2.5k N/m2计;(4)混凝土冲击荷载按2.0k N/m2计;则荷载设计值为q=1.2×(18.76+9)+1.4×(2.5+2.0+2.0)=42.41k N/m2;
(2)立杆承载力计算:P=φAf=0.274×489×205=27.47k N(其中i=15.78,λ=l0/i=(h+2a)/i=(1500+2×500)/15.78=158.4,查稳定系数表φ=0.274);
(3)立杆间距计算:,2层取纵横间距均为600mm,,1层取纵横间距均为900mm,-1层为1200×1200,在-2层用φ100圆木在1/3板跨处支承-1层楼板,即能满足要求,经计算,采用上述方案,各构件强度、刚度均能满足要求;
(4)各层楼板承载力复核:考虑多层支模架分流荷载,变形协调、协同受力,经设计院复核,-1、1、2层楼板(无粉刷、找平及吊顶时)此三层楼板极限承载力为Σqu=14.34+0.9×22.45+0.75×14.34=45.3k N/m2>q=42.41k N/m2,为保险起见,在转换层以下各层支模架应进行相应的加固,搭设要求与2层相同。
(1)每隔4排立杆设置剪刀撑(纵横向均设),并每排设与水平角成60°抛撑传递部分荷载至剪力墙;
(2)在距地200处加设扫地杆,下部采用80×100方木作垫块,所有立杆下设200×200×35mm硬木垫块,以扩散立杆集中应力,避免楼板被冲切破坏;
(3)立杆上部采用可调丝杆顶托连接,丝杆中心与小横杆中心对齐,U形处用木楔子楔紧,以使立杆轴心受压;
(4)立杆接长接头全部错开,接长杆小于总立杆数的25﹪,各层立杆排布时保证竖向对齐;
(5)模板跨中要求起拱3‰,用可调顶托调节。
(1)厚板含钢量大,布置较密,主筋长,接头多,尤其在梁柱节点区,绑扎难度相当大。因此正确的翻样和下料,合理安排好钢筋就位顺序是钢筋安装的关键。钢筋翻样前必须设计意图,掌握现行规范的有关规定,翻样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系,指定制作尺寸和绑扎次序。
(2)设计技术措施:经与设计协商,转换层暗梁和板钢筋全部采用直螺纹套筒连接,接头位置及截面接头率按Ⅰ级接头相关规范施工,所有套筒接头用扭力扳手100﹪检验;梁板下层钢筋东西方向在下排,南北方向在上排且同排位于同一标高,上层与下层钢筋对称布置;上部结构插筋伸至第一次施工混凝土面并弯锚15d,且不小于LaE,厚板上下层纵筋之间设#14@500拉勾,兼支撑架立筋;钢筋过于密集时,可采用开口箍,纵筋穿完后再焊接封闭。
(3)钢筋施工:施工时在模板上划出各钢筋位置线,先安装暗梁钢筋,绑扎暗梁钢筋前先搭钢管支架,间距为1.5m,搁架下横杆高出板底300~350mm,上横杆比板面高100~150mm,在搁架下横杆上铺设最下排纵筋后,上横杆上铺放暗梁最上排纵筋,暗梁主筋铺完后套箍筋,逐排将纵筋与箍筋固定。放置暗梁底保护层垫块(采用#28钢筋作垫块,间距为1.5m,长度同暗梁宽),松动扣件,放下搁架的上横杆使骨架就位。混凝土浇筑后,对垫块表面作防锈处理。钢筋绑扎安装后需经过班组自检,质检员检查合格后报监理工程验收合格后方可隐蔽。转换层以上的剪力墙钢筋定位应严格按轴线拉线进行绑扎电焊固定。
(4)因带弯钩钢筋转动困难,采用正反丝扣式直螺纹套筒连接,即将两钢筋端部相互对接,然后拧动套筒,在钢筋不转动情况下实现连接,不带弯钩钢筋采用标准型直螺纹套筒连接。
(5)与预留套管的配合:因上部标准层的排水套管穿过转换层,要求在预留管和洞口的数量准确,轴线位置、垂直度相当精确,为此先在模板上弹出轴线位置经过复验后,安装工再据此在模板上定位并用油漆划出标记。当套管与钢筋相碰,钢筋无法绕开,与设计院协商将相碰钢筋割断,在套管两侧各增加一根同规格钢筋补强,长度为套管直径加2倍LaE。
厚板转换层混凝土属大体积混凝土,为防止温差、收缩裂纹的出现,主要采取以下技术措施:
(1)原材料控制:水泥选用水化热较低的42.5矿渣水泥,在保证混凝土设计强度的条件下,尽可能减少水泥用量。拌制时还需要掺水泥用量11﹪UEA、Ⅰ级粉煤灰及缓凝型减水剂,掺量根据试验室配合比确定,使混凝土缓凝,升温过程处长,水化热峰值降低。
(2)严格控制水灰比,现场严禁加水,入模坍落度为140+20mm,采用二台混凝土固定泵输送,浇捣方式为斜面分层分皮法,即按其混凝土自然流淌形成的斜坡面进行,以每层0.5m厚、10~12m长钢丝网分隔出浇捣段,采用按“分段定点,一个坡度、分层浇筑,循序渐进”的顺序进行浇捣,以保证泵送混凝土质量,上下两层混凝土浇捣不超过初凝时间。
(3)转换层板混凝土随浇随振,插入式振动器沿斜面自上而下振捣,每一振点须保持15~20s时间,移动间距应控制在振动棒作用半径的1.5倍,振动棒应插入下层混凝土5cm,确保上下层混凝土密实。
(4)在梁柱节点及钢筋异常密集处,除了按常规操作工艺认真操作外,必要时选用φ35mm振动棒配合振捣,来保证其密实度。振捣以表面水平不再显著下降,不再冒气泡,表面泛浆为准。
(5)商品混凝土流动性大,泌水多,会影响混凝土的密实性。为此在板的四周侧模的底部、上部开设排水孔,使多余的水分从孔中自然排空。商品混凝土表面浮浆较厚时,浇筑后要做处理。在初凝前l~2h,先用刮杠按标高刮平,终凝前再用铁滚筒碾压数遍,并用木抹子打磨压平,以闭合收缩裂缝。
(1)0.7m厚混凝土浇筑后,利用φ16抗剪钢筋搭设约1.6m高的密闭保温养护棚,棚顶及四周均用黑色塑料薄膜和麻袋封闭,养护期间,麻袋和棚内均保持潮湿状态。
(2)第二次0.9m厚的混凝土,在板上部钢筋绑扎之前,在距板面以下0.5m处埋设φ40mm,间距为1500mm的两端相互连通的冷却用黑铁管,在混凝土浇筑后,在其表面盖黑色塑料膜和麻袋,在冷却管中通入冷水降低混凝土的中心温度,将冷却水管中排出的热水浇到混凝土表面的保温层内,使表面处于湿热养护状态,养护时间不少于14d。
本工程按要求须进行测温。
(1)测温目的:监测大体积混凝土在凝结硬化过程中的内部温度,以便控制内外温差,防止有害裂缝的产生。
(2)测温设备:采用WZC-010测温传感器,埋入混凝土后通过SRE-64数字温度巡测仪可直接测出混凝土内部各测温点的温度。
(3)测温点分布(见附图):测温点均匀布置在厚板长向的1/4处,每个支架上竖向设置3个测温传感器,上、下点离板面和板底各100mm,板中设一点。
(4)测温支架在板中固定方法:浇捣前,先将传感器固定在16mm的钢筋支架上,然后根据编号按布置图插入厚板钢筋网焊接固定。
(5)测温要求:自浇灌时起第1~7d,每2h测定一次,自浇灌时起第8~14d,每4h测定一次环境温度和各测点温度,并作好记录存档,实时报告。
(6)本工程经测:厚板中心温度最高为72℃,表面温度最高为58℃,温差均在规范允许范围内。
为使转换板的整板抗力不因混凝土分两次浇筑而下降,必须在结合面采取特殊处理措施,保证两层混凝土板协同工作。
(1)在两层混凝土之间留设抗剪墩(见附图),抗剪墩尺寸为500×500×150,间距1.5m,呈梅花桩形布置,每个墩上插9根!16的钢筋头,长750@500,伸入混凝土面以下375mm,均匀分布。
(2)第二次混凝土施工前,凿除多余浮浆,并用高压水冲洗干净结合面,并刷水泥浆一道。
(3)与设计协商,在第一层混凝土上表面增设一层!12@100双向钢筋网以提高结构的抗裂性,避免第二层混凝土因受先浇的第一层混凝土的表面约束而产生裂缝,同时有助于减少因水化热引起的温度裂缝。
在高层建筑中厚板转换层是工程结构的重要部位,不但施工难度大,而且质量控制也难以实施。本工程通过采用叠合板施工法,合理设计模板支撑体系,节约了大量支撑材料,降低了施工成本,取得了较好的经济效益和社会效益。
在施工过程中正确翻样与下料,合理安排钢筋施工顺序及采取一系列针对性强的措施,保证了钢筋顺利施工和施工质量;通过对大体积混凝土的配制、浇筑、测温、养护采取多项措施,温差控制到位,未出现有害裂纹,解决了厚板转换层施工中各种难题,确保了转换层的施工质量和施工安全,形成了成熟的技术理论,可作为类似工程推广应用。
摘要：厚板转换层是工程结构的关键部位,施工难度大,本文结合中天广场工程实例,对厚板结构利用叠合法施工原理支撑系统的设计与施工进行了研究,阐述了厚板暗梁、板钢筋及大体积混凝土的施工方案及防止温差、收缩裂纹的各项技术措施,为同类结构工程提供参考及施工经验。
关键词：厚板,转换层,叠合法,大体积混凝土,裂纹控制
推荐阅读：
高层建筑消防水池研究07-05
高层建筑施工技术研讨06-08
高层建筑施工心得体会06-15
混凝土衬砌施工方法06-12
混凝土冬季施工方案06-28
混凝土施工实习报告06-14
水利水电工程混凝土施工技术探索论文06-30
强化混凝去除水源水中天然有机物的研究进展06-11
高层管理人员培训方案-培训工作方案06-07
关于城建混凝土的调查报告06-19
