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预应力转换梁在高层建筑混凝土柱中的应用
2008-11-12  作者:

摘要:本文着重介绍转换大梁节点处理与模板支撑体系设计。在梁柱节点处理上花了大量的功夫并形成了两次施工图深化设计图,为后续顺利施工扫除了障碍。在模板支撑体系设计方面,经过严格的受力设计,成功地解决了转换大梁自重大、施工荷载大的施工支撑问题。
  关键词:劲性混凝土柱;预应力;转换大梁
  1 工程概况
  某工程是一栋智能化超高层建筑,地下2层,地上32层,总建筑面积74117m2,建筑高度144.7m。该工程为框架-剪力墙结构,造型新颖,主裙楼均呈圆弧形,整体呈橄榄状。建筑物平面中部设有四根劲性混凝土柱,其中两根支承位于主楼3~4层(11.770~16.470)的特大型转换梁(22.2m×1.1m×4.7m)。该转换梁是三根LKZ401(850mm×1100mm)的承力空中基础,LKZ401从标高16.470直达建筑物30层顶板118.570标高处。
  2 施工重点及难点分析劲性混凝土柱、转换梁施工,是保证整个工程的施工质量和整个工程结构安全的关键。
  (1)劲性混凝土柱梁节点处理。劲性混凝土柱的平面布置(见图1),其钢骨呈“十”字形,两根弧线型梁和折线型梁的部分纵筋需贯穿钢骨腹板、劲性混凝土柱箍贯穿钢骨牛腿(见图2)。贯穿孔的数量多,孔型多,既有普通热轧钢筋孔,又有预应力筋孔。转换梁处,单层钢骨开孔达102个,所有这些贯穿孔的标高和轴线定位要准确,制孔精度要求高,如何保证转换大梁处梁柱节点施工质量是施工重点之一。

(2)转换大梁模板及支撑系统设计。截面尺寸为1.1m×4.7m跨度为3×7.5m属大跨度梁。转换大梁自重大、施工荷载大,支撑体系设计需重视。
  (3)转换大梁混凝土(强度160)施工。施工缝的留设、混凝土浇捣的密实度及其养护。
  3 劲性混凝土柱预应力转换大梁施工技术
  3.1 劲性混凝土柱施工
  3.1.1 劲性混凝土柱梁节点施工图深化设计
  根据以上特点及要求,结合柱梁节点内各种钢筋的相对空间位置,运用CAD进行施工图深化设计,将柱梁节点交汇处所有柱筋、梁筋与钢骨的相对位置准确施放在图纸上,以保证钢骨上贯穿制孔标高、轴线的准确性。此外,除需贯穿钢骨腹板的部分纵筋和预应力钢铰线外,对于其他普通混凝土钢筋的布置,施工单位提出以下特别措施:在柱内型钢上加焊工字形钢牛腿,其长度需满足梁纵筋焊接长度要求,除贯穿筋外其余纵筋焊于钢牛腿。经与设计多次讨论,最后同意采取该方案。在此阶段,确定梁内钢骨牛腿几何尺寸,形成钢骨柱钢筋定位制孔图(见图3)。

3.1.2 劲性混凝土柱施工时的重点工艺
  (1)劲性钢柱加工制作、变形控制及焊缝质量控制。根据钢骨柱钢筋定位穿孔图确定钢结构各节点、构件分段细节,做好钢骨细部加工详图设计工作;构件在加工厂制作,制孔皆采用钻床制孔,严禁现场制孔;对需开的孔进行编号、核查,再制孔,制孔过程中孔壁保持与构件表面垂直;制孔完毕后孔周围的毛刺、飞边用砂轮打磨平整。
  (2)劲性钢柱吊装安装垂直度控制及对接焊缝质量控制。构件吊装前对土建纵横轴线、标高、预埋件水平度等进行检查、复测、验收,并标示清晰;上下结构的钢骨对接,吊装就位后,必须立即将其固定,以便钢骨焊接;临时固定措施的可靠性是保证质量的关键。本工程采用螺栓、连接板将上下吊装耳板作临时连接。钢骨重量大,最大达5.6t,经计算,吊装耳板采用201mm×140mm×330mm钢板,连接板采用16mm×80mm×700mm钢板。吊装耳板与钢骨四个方向翼板沿长度方向焊接,在耳板上开直径为26mm的三个圆孔,连接板上开直径为26mm的六个圆孔。耳板既可用于吊装耳板用,又可调节上部钢骨的底部标高,留出熔透焊焊缝尺寸,标高调节好后,装上连接板与螺栓,即可水平施焊。
  3.2 转换大梁施工
  3.2.1 施工工艺流程
  针对多工种施工交叉作业,制定了转换大梁施工顺序:复核梁底标高、校正轴线位置→搭设梁底模支架→底模就位→放底筋→搭大梁侧模架子→放大梁上部四层面筋(从下往上,分别锚入大梁底标高下40d)→放箍筋→放中间水平筋及无粘结预应力筋→上下开口箍单面搭接焊10d→绑吊筋→放25厚大理石垫块!大梁钢筋检查→大梁钢筋笼整体下降至设计标高→支吊模(在三层板面1700高)→第一次混凝土浇筑并养护(大梁2500高处留设水平施工缝)→搭大梁顶部所在层的框架梁底模脚手架及支底模→绑大梁顶部所在层另一个方向的框架梁筋→插上部柱插筋→关大梁剩余侧模→浇第二次大梁混凝土→养护→拆模→无粘结预应力筋张拉。
  3.2.2 转换梁模板及支撑体系的设计
  本工程从一层板开始,由于预应力张拉的需要,逐层都留有许多后浇带与后浇板块,一层后浇带与后浇板块后浇部分在转换梁施工前早已施工完毕,且混凝土强度已达100%,考虑自重及其它荷载,夹层与二层板标高处由于后浇带而断开的梁底模均不能拆除。为了保证施工安全,转换层垂直荷载要能有效地传递到地下室顶板,即一层板,故转换大梁模板及支撑系统设计为关键问题所在。针对大梁支模荷载大的问题,曾考虑过在梁中增加劲性钢代替部分钢筋,或用钢桁架支模,但这两种方案需增加工程投资。故施工时应用叠合梁原理,采用二次浇筑。第一次浇筑完梁高的2500mm(即至标高14.270m),留设水平施工缝,同时加插Φ16@500×500钢筋600mm,上下各300mm,待已浇混凝土强度达到50%时,浇筑余下的2200mm,利用第一次浇筑的钢筋混凝土大梁、三层柱、脚手架支撑第二次浇筑的钢筋混凝土大梁的上部自重和施工荷载。
  3.2.3 梁内普通钢筋施工
  梁主筋均采用直螺纹接长,转换梁由于高4.7m,箍筋φ14采用开口箍。转换大梁钢筋翻样与制作同常规框架梁。由于梁筋重量大,一般的砂浆垫块无法承受,采用25mm厚的大理石做垫块,呈梅花型布置,以保证保护层厚度及各层钢筋的排距要求。钢筋由于是镦粗直螺纹,主筋穿过钢骨时注意不要损坏直螺纹丝口,严格按照钢筋定位图与钢筋配料表进行绑扎。由于前期的施工图深化设计中将普通钢筋与预应力筋位置已布置妥当,故受力钢筋之间不存在挤位现象。
  3.2.4 无粘结预应力施工
  转换大梁内预应力筋分布多,梁内无粘结预应力分13排4列共52根无粘结预应力筋分布在转换大梁内,其中有29根φj15.2钢铰线贯穿钢骨腹板。
  (1)预应力筋下料。熟悉图纸,计算预应力筋的下料长度,下料长度应包括孔道长度、锚具厚度及张拉操作长度。对预应力筋进行统一的编号,并挂上标识牌,在下料过程中若发现无粘结预应力筋护套破皮,应用胶带包裹好。
  (2)在绑扎钢筋的同时,根据施工图将预应力支架钢筋焊接在相应部位。预应力筋在非预应力钢筋绑扎好后穿筋。
  (3)当混凝土强度达到设计强度的75%后,进行预应力张拉。
  (4)对预应力筋施加应力。张拉前必须向甲方、监理提交千斤顶检验证书。
  (5)安装锚具,按对称原则从中间向两边张拉。千斤顶穿过钢绞线,缓慢施加荷载程序为0.2→1.0→1.03com记录张拉伸长值,松开千斤顶。
  3.2.5 转换大梁混凝土工程
  转换梁高为4.7m,第一次浇筑高度为2.5m,采用水平分层浇筑,每层浇筑厚度为500mm,浇至与板底平后,与板一起浇筑,浇筑到板面时也应水平分层浇筑。混凝土在浇注及静置过程中,由于多种因素的综合作用极易产生非结构性裂纹,因此混凝土宜两次收光扫毛;第一次在初凝前3h,主要是把底部的水拍出表面 第二次在初凝前,宜边收光边用塑料薄膜覆盖,然后再用干麻袋、草袋,表面再加上彩条布覆盖,完毕浇水养护。混凝土终凝后即应保湿养护14d。混凝土收平后,即应洒水润湿,混凝土表面采用二层草袋、一层干麻袋另加一层薄膜养护,在养护期喷洒雾状水保持环境相对温度在80%以上,以减小混凝土干缩。 

 

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