建筑轉(zhuǎn)換層超重梁的排架體系設(shè)計(jì)和施工

張 聰

1. 上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術(shù)研究中心 上海 201103

1 工程概況

上海黃浦區(qū)107地塊項(xiàng)目位于市中心新天地板塊，東鄰嵩山路、南至太倉路、西鄰黃陂南路、北靠興安路，建成后為樓高99.99 m共24層的白金五星級國際酒店。

本項(xiàng)目地下5層，地上24層，其中1～3層裙房部分為框架結(jié)構(gòu)，5層以上的主樓部分為剪力墻結(jié)構(gòu)，故4層為框架結(jié)構(gòu)向剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換層。

轉(zhuǎn)換層為梁式結(jié)構(gòu)，混凝土梁的截面尺寸主要有3 800 mm×2 300 mm、2 800 mm×2 300 mm、2 500（1 500、1 300） mm×2 000 mm、1 500（1 000、1 400） mm×1 500 mm、1 400（1 000） mm×1 000 mm、600（400） mm×900 mm等，其中轉(zhuǎn)換層中還設(shè)置了14根型鋼梁，型鋼采用1 600（1 900） mm×500 mm×60 mm工字形型鋼（圖1）。

2 排架體系的難點(diǎn)與特點(diǎn)

1）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)梁、板構(gòu)件較一般工程截面大、配筋多。大梁自重最大達(dá)到218.5 kN/m（即截面3 800 mm×2 300 mm），較普遍的為161 kN/m（即截面2 800 mm×2 300 mm）。其中跨度最大的梁達(dá)到19.6 m。

2）上、下層結(jié)構(gòu)形式多變，部分區(qū)域大梁荷載直接由下層樓板承受，而非傳遞到下層對應(yīng)位置的梁上。結(jié)構(gòu)施工的排架體系在搭設(shè)時(shí)，不僅要滿足本層施工需求，還必須保證其上、下各層結(jié)構(gòu)施工時(shí)的荷載可以順利地向下傳遞。在施工過程中，針對排架立桿的設(shè)置，應(yīng)一一對應(yīng)，避免上、下層立桿位置交錯(cuò)，使樓板產(chǎn)生局部受剪破壞（圖2）。

圖1 107地塊轉(zhuǎn)換層局部超重梁平面示意

圖2 結(jié)構(gòu)剖面示意

3）轉(zhuǎn)換層施工在整個(gè)上部結(jié)構(gòu)施工中占關(guān)鍵線路，如果按照傳統(tǒng)的排架搭設(shè)方法，將轉(zhuǎn)換層大梁排架全部落到基礎(chǔ)大底板上，則計(jì)算后發(fā)現(xiàn)其較合同要求工期整整推遲了近3個(gè)月，對整個(gè)工期的影響相當(dāng)大，無法滿足業(yè)主要求。

3 超重梁排架體系設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

荷載傳遞線路主要是將大梁荷載傳遞至下層的水平構(gòu)件，再將水平荷載傳遞至豎向構(gòu)件，最后將荷載傳遞至大底板。

3.2 設(shè)計(jì)型式

圖3 3層局部梁側(cè)加勁肋示意

3）型式三：3層結(jié)構(gòu)有和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的大梁，采用軟件復(fù)核3層大梁的配筋，與施工圖設(shè)計(jì)配筋相對比，設(shè)計(jì)配筋小于所計(jì)算配筋。利用原設(shè)計(jì)下方不再上升的結(jié)構(gòu)柱或原圍護(hù)系統(tǒng)未拆除的短跨混凝土支撐重新插筋施工構(gòu)造柱，將其接高至3層的板高度，減小了3層梁構(gòu)件的跨度，將單跨梁調(diào)整為多跨梁，提高了梁的承載能力。并對構(gòu)造柱處的支座上部鋼筋進(jìn)行驗(yàn)算，如不足的應(yīng)在支座處增設(shè)鋼筋（圖4）。

4）型式四：轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)大梁相對應(yīng)的下方為結(jié)構(gòu)孔洞，則在3層結(jié)構(gòu)設(shè)置鋼平臺，轉(zhuǎn)換層排架荷載通過鋼平臺傳向豎向結(jié)構(gòu)（圖5）。

1）型式一：3層結(jié)構(gòu)有和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相對應(yīng)且截面相同的大梁，采用軟件復(fù)核3層大梁的配筋，與施工圖設(shè)計(jì)配筋相對比，設(shè)計(jì)配筋大于所計(jì)算配筋則計(jì)算通過。

2）型式二：3層結(jié)構(gòu)有和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的大梁，但是3層結(jié)構(gòu)梁的截面寬度沒有轉(zhuǎn)換層大梁的截面寬度大，采用軟件復(fù)核3層大梁的配筋，與施工圖設(shè)計(jì)配筋相對比，若設(shè)計(jì)配筋大于所計(jì)算配筋則計(jì)算通過。需要將轉(zhuǎn)換層大梁范圍內(nèi)的3層板加厚至250 mm，并且增設(shè)寬200 mm混凝土加勁肋，間距2 000 mm（圖3）。

圖4 局部結(jié)構(gòu)增加立柱示意

圖5 局部增加鋼平臺示意

5）型式五：3層結(jié)構(gòu)沒有和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的大梁，則將其排架傳至基礎(chǔ)大底板。

4 施工工藝要點(diǎn)

4.1 工藝流程

確定梁軸線→確定支撐立桿縱向、橫向位置點(diǎn)→復(fù)核軸線、立桿間距→搭設(shè)支撐體系→確定梁底標(biāo)高、搭設(shè)支撐小橫桿→安裝梁底模、綁扎鋼筋→復(fù)核梁底標(biāo)高、梁截面尺寸、安裝側(cè)模→梁底起拱→澆筑混凝土→模板拆除

4.2 施工要點(diǎn)

1）由于轉(zhuǎn)換層的部分梁為弧形結(jié)構(gòu)，故梁軸線定位非常重要，同時(shí)標(biāo)出排架立桿的縱向、橫向位置點(diǎn)。

2）施工前，對施工班組進(jìn)行交底，重點(diǎn)部位應(yīng)重點(diǎn)交底。施工中的重、難點(diǎn)，應(yīng)在交底中明確，并記錄在案。

3）主梁下方的排架立桿縱、橫向間距及搭設(shè)區(qū)域需要符合設(shè)計(jì)方案要求。

4）由于轉(zhuǎn)換層梁的跨度較大（超過4 m），故跨中梁底處按設(shè)計(jì)要求需要起拱，起拱高度為梁跨度的0.2%。

5）由于轉(zhuǎn)換層梁截面尺寸較大，梁內(nèi)鋼筋分布很密、梁上起柱的插筋很多，故鋼筋間距控制要精準(zhǔn)、插筋位置準(zhǔn)確。

6）模板的接縫不得漏漿；在澆筑混凝土前，木模板應(yīng)澆水濕潤，但模板內(nèi)不應(yīng)有積水。

4.3 施工要求

4.3.1 材料要求

1）搭設(shè)前嚴(yán)格篩選所用材料。鋼管、扣件、角鐵、螺栓等質(zhì)量均應(yīng)符合規(guī)范要求。

2）不得采用嚴(yán)重銹蝕、薄壁、彎曲、有裂縫的桿件；不得采用嚴(yán)重銹蝕、變形、脆裂、滑絲的扣件。扣件的緊固力矩宜控制在45～60 N·m。

3）排架體系統(tǒng)一使用φ48 mm×3.5 mm的鋼管，嚴(yán)禁將其他規(guī)格鋼管混用。

4.3.2 梁模板施工要求

模板采用九夾板，厚度為18 mm，設(shè)置2～3道對拉螺栓。木料規(guī)格50 mm×100 mm，間距300 mm。

4.3.3 立桿施工要求

1）梁高h(yuǎn)＞1 500 mm的，梁下排架間距為350 mm（沿梁寬度方向）×400 mm（梁縱向）；1 000 mm＜h≤1 500 mm的，梁下排架搭設(shè)間距為500 mm（沿梁寬度方向）×400 mm（梁縱向）；600 mm＜h≤1 000 mm的，梁下排架搭設(shè)間距為400 mm（沿梁寬度方向）×800 mm（梁縱向）。

2）立桿應(yīng)豎直設(shè)置，2 m高度的垂直允許偏差為15 mm，掃地桿必須同預(yù)埋的地錨樁可靠連接，上下層的支架的立桿應(yīng)對準(zhǔn)，并鋪設(shè)墊板。

4.3.4 水平桿施工要求

1）水平杠縱、橫間距根據(jù)立柱間距設(shè)置，步距控制在1 800 mm以內(nèi)，縱、橫兩個(gè)方向的牽杠在同一節(jié)點(diǎn)與立柱連接。

2）搭接扣件應(yīng)交錯(cuò)布置，2根相鄰縱向水平桿的接頭不宜設(shè)置在同步或同跨內(nèi)；2個(gè)相鄰接頭在水平方向錯(cuò)開的距離不應(yīng)小于500 mm。各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離不大于縱距的1/3。搭接長度不應(yīng)小于1 m，應(yīng)等間距設(shè)置2個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定，端部扣件蓋板邊緣至搭接縱向水平桿桿端的距離不應(yīng)小于100 mm。

4.3.5 剪刀撐設(shè)置

1）縱、橫向均須連續(xù)設(shè)置，剪刀撐與地面夾角為45°～60°，每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且不應(yīng)小于6 m。

2）剪刀撐鋼管的搭接長度不得小于1 000 mm，并用不少于2個(gè)扣件進(jìn)行連接。剪刀撐下端均需支承在墊板上。

3）剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離不大于150 mm。

4.4 排架體系的驗(yàn)收

1）排架體系搭設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案及規(guī)范要求施

工[1-3]。

2）排架體系搭設(shè)完畢后，項(xiàng)目部各專業(yè)人員須對排架支撐體系進(jìn)行自檢，自檢合格后報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)檢，合格后方可進(jìn)行下一步工作。

4.5 混凝土澆筑

1）澆筑混凝土前，模板、鋼筋、預(yù)埋件及管線等全部安裝完畢；檢查模板尺寸和預(yù)埋件等的規(guī)格、數(shù)量和位置，其偏差值應(yīng)符合GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定；檢查模板支撐的穩(wěn)定性以及接縫的嚴(yán)密情況；清除模板內(nèi)的垃圾、泥土等雜物及鋼筋上的油污；并檢查鋼筋的墊塊是否墊好；辦完隱、預(yù)檢手續(xù)。澆筑前將木模板濕潤。

2）混凝土梁與板的截面高度相差較大。為防止因荷載差異過大而出現(xiàn)不均勻沉降裂縫，在混凝土梁和板交界的板面設(shè)置鋼絲板網(wǎng)，向兩側(cè)各搭接500 mm，總寬為1 000 mm。

3）梁混凝土要分層澆搗，且每層的厚度不應(yīng)超過800 mm，嚴(yán)禁一次到頂，或分層過少。同時(shí)要控制好2層混凝土澆筑時(shí)間的間隔。

4）混凝土澆筑完成后，應(yīng)立即開始澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于7 d。

5 結(jié)語

經(jīng)過幾年的研究探索和實(shí)施，黃浦區(qū)107地塊項(xiàng)目工程已順利完成，不僅完成了預(yù)期目標(biāo)，也贏得了良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。通過本工程的施工實(shí)踐，在今后的施工過程中有以下幾點(diǎn)可以借鑒：

1）施工應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)，選用正確的技術(shù)手段、工藝方法，保證各工序的施工質(zhì)量和施工安全。

2）在地下室施工時(shí)預(yù)先考慮上部大梁排架的加固，在結(jié)構(gòu)施工過程中就按上部的排架搭設(shè)要求搭設(shè)，可節(jié)約2次搭設(shè)及拆除費(fèi)用。

3）利用圍護(hù)系統(tǒng)中的支撐鋼立柱和結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱，減小了梁構(gòu)件的跨度，將單跨梁轉(zhuǎn)換成了多跨梁，跨度的減小能大大提高梁的承載能力。

4）設(shè)置鋼平臺，將排架荷載通過鋼平臺傳向豎向結(jié)構(gòu)，減少排架搭設(shè)的工作量。