洛陽國際貿易中心梁式轉換層支撐體系施工技術

PAGEPAGE1洛陽國際貿易中心梁式轉換層支撐體系施工技術內容提示：轉換層是高層建筑的重要結構層,其施工方案直接決定了工程的施工質量、安全、工期和效益。結合洛陽國際貿易中心工程實踐,對梁式轉換層結構施工方案尤其是支撐體系進行了優(yōu)化設計,通過類比分析,綜合采用了荷載傳遞、埋設鋼管、疊合澆筑方法。同時進行了支撐體系承載力驗算、主要桿件受力驗算,并對支撐體系采取框支柱根部設置預埋件、立桿下墊鋼板等加強措施,保證工程質量,并取得明顯的經濟效益。延伸閱讀：優(yōu)化支撐體系施工技術梁式轉換層洛陽國際貿易中心高層建筑轉換層是綜合性高層建筑工程中用于層間空間轉變的重要結構層,梁式轉換層是其中常用的結構形式。文獻[1-3]對梁式轉換層施工進行了研究,涉及模板工程、混凝土工程等內容,取得了一定經驗。轉換層施工過程中支撐體系的科學與合理設置是決定施工質量及工程安全性的關鍵環(huán)節(jié),然而現(xiàn)有的支撐體系大多建立在經驗基礎上,缺乏理性分析與計算。因此結合洛陽國際貿易中心工程,對高層房屋建筑工程梁式轉換層結構施工技術方案進行優(yōu)化設計、方案比選和計算分析,力圖建立科學合理的支撐體系,為同類工程設計及施工提供參考。（參考《》）1工程概況洛陽國際貿易中心工程地上29層、地下1層,建筑面積79026m2,總高度103middot;8m。地下1層~地上5層是框支剪力墻結構,6~29層是剪力墻結構;轉換層設在5層,層高6middot;0m。整個工程由3個結構體系基本一致的塔樓組成,中間采用寬350mm的抗震縫分開。2結構特點1)本工程轉換層采用梁式結構,設計在5層(結構層頂標高為27middot;60m),達到此類鋼筋混凝土結構設計的上限,結構極為重要。2)轉換層梁的規(guī)格種類繁多,梁高600~2400mm,變化跨度較大。框支梁截面尺寸最大達到800mmtimes;2400mm,板厚250mm,整個結構荷載較大。3)框支梁、柱配筋直徑大、數(shù)量多,非常密集。根據(jù)《平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖》03G101規(guī)定,柱和框支梁主筋錨固較復雜;上部結構短肢剪力墻的所有豎向受力鋼筋須插筋預埋,鋼筋定位較困難。4)轉換層混凝土澆筑量大,施工人員多,澆筑方法和施工荷載也是轉換層施工需要重點解決的問題。3施工方案比選梁式結構轉換層因其特殊性,結構施工中必須合理選用模板支撐方案。綜合考慮支撐布置對轉換層下部結構梁板承載力的影響,確定支撐體系的布置形式,是轉換層施工技術方案選擇的主要內容。3middot;1一次性支模體系模板支撐從轉換層底部一直支撐到底層地面。這種方案簡單但需要大量的模板支撐材料,很不經濟。3middot;2疊合梁將1根框支梁分為2~3次澆筑,先澆筑下部梁,待混凝土強度達到100%后,再澆筑中部梁和上部梁。采用此方案,支撐體系只考慮承受第1次的混凝土自重和施工荷載,可減小下部鋼管支撐的荷載,減少一定量的周轉材料。但是,這種方案梁的高度變化大,無法統(tǒng)一澆筑,很難保證施工縫的規(guī)范留置,容易污染和破壞已成型的鋼筋骨架;混凝土工序延長使工期加長,轉換層以下第3、4層梁板模板及其支撐體系拆除時間延長,增加了施工費用。3middot;3附加型鋼或桁架支撐體系首先施工框支柱、剪力墻至框支梁底標高處,在框支柱和剪力墻上提前埋設鐵件,然后在鐵件上焊接牛腿,用牛腿承托型鋼或軍用桁架,形成附加支撐體系,待柱、墻的混凝土強度達到設計的80%后,承擔轉換梁的施工荷載。這種方案需要投入大量鋼材,一次性投資非常大,施工工藝較復雜,焊接和埋件埋設精度高,工藝增加使工期加長,既不經濟、施工速度又慢。3middot;4荷載傳遞、埋設埋件、疊合澆筑綜合法工程設計時,考慮到由于轉換層荷載傳遞變化引起的應力不均勻性,轉換層板厚設計為250mm,第4層板厚設計為160mm,且增大了第4、5層板的配筋率;采用商品泵送混凝土,施工分3個區(qū)單獨進行,確?；炷潦┕みB續(xù);后期工程中設計的鋼板埋件較多,可以提前購進加工成小尺寸鋼板,作為豎向支撐桿件的墊板。1)荷載傳遞轉換層自重和施工荷載通過模板和支撐體系傳向豎向構件和下部結構頂部梁板。支撐體系要求解決下部支撐的剛度和穩(wěn)定性,尤其是轉換梁的支撐和荷載分散問題。經估算,第4層頂板強度能夠滿足要求,僅將第4層梁板支撐立桿縱橫間距在第4層施工時加大為0middot;7~0middot;9m,每跨結構間剪刀撐不少于2道,支撐立桿均加設掃地桿,其余墻柱模板支撐按原施工方案不變。2)埋設埋件和轉換梁支撐荷載傳遞中重點解決的是轉換梁的荷載傳遞,其荷載在向下部結構傳遞的同時,也向豎向構件傳遞和分散。轉換梁支撐采用埋設附加鋼管支撐桁架和梁下鋼管排架的綜合受力支撐體系。轉換層自重和施工荷載由兩部分承擔:①利用轉換層下部結構柱的傳力作用來分擔由柱根部預埋的4排鋼管斜撐桿組成的平面桁架支撐(見圖1),桁架斜撐桿間距為600mm,水平拉桿間距均le;1200mm;②由梁下設置的排架體系承擔(見圖1)排架立桿間距600mm,大橫桿間距850mm,梁底用水平鋼管和方木間隔密布作為模板背楞。所有支撐材料采用Phi;48mmtimes;3middot;5mm的Q235鋼管,為確保支撐架施工過程中使用安全可靠,驗算支撐受力性能時,鋼管降低規(guī)格(按Phi;48mmtimes;3middot;0mm)驗算復核,即截面面積A=423middot;9mm2,截面系數(shù)W=4490middot;69mm3。圖1轉換梁支撐示意Fig.1Transferbeamsupport3)疊合澆筑澆筑混凝土過程中,采用分層施工,每層厚400~600mm,短時間間斷澆筑,在下層混凝土初凝前,將上一層混凝土澆筑完畢。這樣減小混凝土的側壓力,保證框支梁側模安全。經過對以上4種施工技術方案比選,決定選用第4種,即荷載傳遞、埋設埋件、疊合澆筑綜合法。4支撐體系承載力驗算4middot;1施工荷載確定荷載包括鋼筋混凝土自重和施工活荷載,以及混凝土振搗產生的豎向荷載。根據(jù)規(guī)范規(guī)定,恒荷載分項系數(shù)取1middot;2,活荷載分項系數(shù)取1middot;4。1)各分項荷載:模板及支架重1middot;1kN/m2;新澆混凝土24kN/m3;混凝土中鋼筋自重1middot;5kN/m3;人員及設備2middot;5kN/m2;振搗荷載2middot;0kN/m2。2)按框支梁寬0middot;8m、高2middot;47m、長1middot;0m考慮,最大荷載q=64middot;848N/mm。4middot;2主要桿件受力驗算空間排架由多個平面排架組成,由小橫桿的受力方向和撓度確定。計算時可以先考慮0middot;8m寬的梁設4排平行排架,立桿間距為600mm,小橫桿間距為600mm,跨度為600mm,水平桿和方木小楞間隔密排(水平桿5根),水平桿主要承受模板傳遞的豎向均布荷載,大橫桿最大間距為850mm,中間設剪刀撐;其中立桿、水平桿、大橫桿、小橫桿均為Phi;48mmtimes;3middot;5mm鋼管。梁底支撐截面如圖2所示。圖2框支梁梁底支撐截面Fig.2Sectionofframe-supportedbeam4middot;2middot;1梁底水平桿(模板背楞)1)抗彎強度驗算(按均布荷載三等跨連續(xù)梁計算)M=0middot;177ql2=4middot;132times;106Nmiddot;mm;sigma;=M/W=920middot;126N/mm2lt;f=5times;205=1025N/mm2,滿足要求。式中:M為梁底彎矩;l為小橫桿間距,取600mm;f為鋼材抗彎強度設計值,f=205N/mm2。2)撓度驗算omega;=0middot;0099ql4/(EI)=0middot;375mmlt;l/250=2middot;4mm,滿足要求。式中:E為鋼材彈性模量,E=206000N/mm2;I為鋼管截面慣性矩(mm4)。采用同樣方法驗算小橫桿的抗彎強度和撓度,均符合要求。4middot;2middot;2斜(豎)支撐由背楞傳來的集中荷載分布在背楞的每個支點上,每榀排架支撐鋼管受力即可確定。按穩(wěn)定性分析,每m荷載N1:N1=64848/4=16212Nlt;N=phi;1A1[f]=69085middot;1N,滿足要求。式中:N為每根鋼管立桿允許荷載;phi;1為構件軸心受壓穩(wěn)定系數(shù),查表得phi;1=0middot;795;A1為鋼管截面面積;[f]為鋼材抗壓強度設計值,取205N/mm2。斜撐最大壓力(按斜撐分擔50%荷載考慮)N2為:N2=N1times;1middot;2times;50%=9727Nlt;N.由以上得知,支撐體系能夠滿足強度和剛度要求。5支撐體系加強措施5middot;1斜支座桁架斜撐桿支座處,框支柱根部預埋短鋼管或32鋼筋,將其與斜撐桿連接后支承斜撐桿(見圖3)。圖3框支柱根部埋件示意Fig.3Rootembeddedpartsofframe-supportedcolumn5middot;2支座為減小立桿對混