高層建筑厚板式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)探討

摘 要:本文結(jié)合工程實(shí)例，在施工技術(shù)方案分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理選用支撐體系，并采用大摻量粉煤灰、聚丙烯纖維混凝土技術(shù)，有效地保證了厚板式轉(zhuǎn)換層的施工質(zhì)量，并對(duì)模板工程、鋼筋工程、混凝土澆筑施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞:高層建筑;厚板式;結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層;一次性澆筑;模板支撐

中圖分類(lèi)號(hào):TU974

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1008-0422(2009)07-0178-02

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1480 m，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(jí)為C40，澆注量為2850 m³。

2施工方案分析

經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換層施工時(shí)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(guò)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(guò)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(duì)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=550 mm )，步高(h)為850mm，橫距(b)為400 mm。設(shè)置雙向掃地桿，每3600 mm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(shí)在墻上穿孔。在懸挑槽鋼上通長(zhǎng)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(wú)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(guò)25℃。為了滿足溫差要求，及時(shí)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(kāi)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(wú)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?cái)?，施工時(shí)不得留施工縫。排水管采用4根DN250無(wú)縫鋼管套管，排水管安裝時(shí)遇鋼筋時(shí)鋼筋彎曲，不得截?cái)噤摻睢０盗轰摻畎惭b搭設(shè)臨時(shí)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(chǎng)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(jí)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?？紤]轉(zhuǎn)換層內(nèi)鋼筋密集，循環(huán)水管施工困難，造價(jià)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(duì)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(jí)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(jí)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(shí)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(zhǎng)率5%時(shí)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(shí)間，推遲水化熱峰值時(shí)間，初凝時(shí)間(自然條件下薄膜覆蓋)約為20h左右，終凝時(shí)間約為40h 。出機(jī)坍落度為205mm，1.5h后為180mm( 白天25～31℃)?；炷僚浜媳纫?jiàn)表1 。標(biāo)養(yǎng)試塊按60d強(qiáng)度評(píng)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?，F(xiàn)場(chǎng)配備混凝土輸送泵3臺(tái)，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(guò)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(zhǎng)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(cè)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(cè)溫情況隨時(shí)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℃?；炷羶?nèi)部溫度低于峰值后，采用澆水養(yǎng)護(hù)的措施。

為能及時(shí)有效地了解混凝土的溫度變化情況，轉(zhuǎn)換層共設(shè)16個(gè)測(cè)溫單元，共48個(gè)溫度傳感器，用電子測(cè)溫儀測(cè)量讀數(shù)，對(duì)混凝土溫差實(shí)施跟蹤和監(jiān)測(cè)?；炷翝仓?2h后開(kāi)始測(cè)溫，根據(jù)混凝土升溫的速率決定測(cè)溫頻次。澆筑后3 ～5d時(shí)間內(nèi)，2～4h測(cè)一次，其后4～6h測(cè)一次，并作好記錄。實(shí)測(cè)結(jié)果表明板中心峰值溫度62.5℃，在第4d出現(xiàn)，同時(shí)測(cè)得板底混凝土溫度58℃，板面混凝土溫度45℃。

4結(jié)束語(yǔ)

本工程在轉(zhuǎn)換層混凝土施工前后對(duì)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)?；炷潦┕r(shí)間為9月下旬，氣溫較高。通過(guò)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(jià)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)?；炷?，并結(jié)合測(cè)溫記錄求得的混凝土等效齡期強(qiáng)度來(lái)判斷混凝土達(dá)到的實(shí)際強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn):

[1] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.JGJ3-2202.[S].

[2] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.GB 50010-2002.北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[3] 唐興榮.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[4] 謝曉鋒.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式的應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題[J].廣東土木與建筑，2004.

[5] 建筑施工腳手架實(shí)用手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.