对预应力混凝土转换梁施工技术的探讨-建筑设计论文发表

对预应力混凝土转换梁施工技术的探讨
刘子武¹ 胡蓉蓉²
摘要：预应力混凝土转换梁结构施工的关键在于施工方案的确定，它直接影响到施工阶段的结构安全、工程质量和施工成本。本文对大跨夫预应力混凝土转换梁的施工技术进行了分析、探讨。
关键词：大跨度；预应力；混凝土；转换梁；工程施工
转换层是为满足业主的特殊使用功能和传递结构荷载的需要而产生的结构变化形式。目前常用的转换层结构形式有梁式转换、板式转换、桁架式转换等，其中以梁式转换层用得最多。在目前高大建筑日益增多的情况下，预应力混凝土转换梁结构的应用则更加广泛。从以往工程的实践经验来看，转换层施工质量的好坏直接关系到整个工程结构的质量品质和成本造价，因此应对大跨度预应力混凝土转换梁的施工过程进行严格控制。预应力混凝土转换梁结构施工的关键在于施工方案的确定，它直接影响到施工阶段的结构安全、工程质量和施工成本。本文从支撑工程、混凝土工程、预应力及钢筋工程和施工监测等几个方面详细分析预应力混凝土转换梁结构的施工技术。
一、临时支撑的施工
转换梁的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载较大，因此确定其梁底模板的临时支撑方式是转换梁施工的关键。目前，实际工程中转换梁底模板的临时支撑体系施工多采用以下几种方法：常规支撑法、叠合浇筑支撑法、荷载传递法、设立钢结构支撑法和埋设型钢法等几种，也可由几种方法相结合作为转换大梁进行施工期间的临时支撑方案。临时支撑体系的设计一般按以下几个步骤进行：
确定结构荷载。在实际工程中，预应力混凝土转换梁所承担的结构荷载巨大，为保证转换梁结构部分与周围结构不会由于不均匀沉降而产生变形的不协调等情况，可在转换结构部分设置后浇带，与周围结构隔离，在各自沉降完全后再浇筑后浇带处的混凝土。此时，转换梁上部结构荷载可取后浇带范围内的结构荷载进行计算，再加上部分转换梁自重和施工荷载，即得支撑体系所承担的荷载。
支撑体系方案的选择。钢管脚手架的常规支撑体系仅适用于转换梁结构跨度和截面不太大的情况。当转换梁跨度和截面较大时，需采用荷载传递、设立钢结构支撑和埋设型钢及钢析架等作为主要支撑体系，与钢管脚手架体系共同承担上部荷载，但相应的施工费用也较高。因此，在选择临时支撑形式时，应综合考虑以上几种支撑形式的优缺点，在施工成本允许的范围内依照效费比最优的原则来进行方案的选定。在进行方案比较时，就要对支撑体系进行验算，对于直接承受荷载的构件，如钢管脚手架，需验算其强度、刚度及稳定性；而对间接承受荷载的构件，如楼板，则主要验算其强度。
附加内力的分析与计算。转换梁在临时支撑体系的作用下易产生附加的内力，其内力状态与使用阶段不同。在结构设计中易忽略或无法考虑施工阶段附加内力对转换梁的影响，因此在支撑方案设计中，须对转换梁在施工阶段的内力状态进行科学的分析与计算，并在施工中采取相应的措施强化转换梁以确保工程质量。
二、混凝土工程施工
大跨度预应力混凝土转换梁的混凝土工程施工中，其重点在于避免或减少各种有害裂缝的产生。由于转换大梁的混凝土体量大，属于大体积混凝土构件，混凝土的温度变化和收缩变形产生的温度裂缝及收缩裂缝出现的几率，较大，因此转换梁的混凝土工程施工主要对温度裂缝和收缩裂缝进行控制，主要从五个方面重点进行：(1) 混凝土配合比设计及材料选用。在保证混凝土强度及流动性的前提下，应优化混凝土的配合比设计，减少水泥用量，优先选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥，适当掺入粉煤灰和减水剂等外加剂改善材料性能，并优先选用具有连续级配的粗骨料和中、粗砂为细骨料来进行混凝土的配置；(2) 混凝土施工方法。首先要对转换梁整个施工过程中的温度状况进行分析和计算，为转换梁的混凝土施工方法提供科学的依据，然后要从以下几方面采取措施以防止混凝土温升值过大和提高混凝土抗拉强度：控制混凝土的出机温度和浇筑温度，采用分层次浇筑施工的方法，及采用叠合梁原理将转换梁按叠合构件进行施工；(3) 构造措施。由于梁体截面尺寸较大，通常需设置一定数量的横向构造钢筋。构造钢筋在混凝土面层中起到强化作用，可以增大混凝土的极限拉伸，与混凝土一同抵抗混凝土中的温度应力和收缩应力，有效控制裂缝的开展；(4) 混凝土养护措施。在进行转换梁的大体积混凝土施工后，应采取养护措施控制混凝土内部与外表面温度，使其温差小于250C;并延缓混凝土降温速率，防止混凝土降温速度过快，实际工程中可采用蓄热保温法进行养护[1]；(5) 裂缝的检测与处理。对裂缝的观测可采用专门的读数显微镜来进行，应对各施工阶段例如转换梁预应力钢筋张拉前后的混凝土裂缝宽度均进行观测，掌握其宽度变化规律，为后期裂缝处理方案的制定提供依据，为提高转换梁的耐久性，需对梁体的裂缝进行表面的封闭，可采用向宽度大于0.2mm的裂缝注入环氧树脂或特细水泥浆等胶凝材料对构件进行密封补强。
三、预应力及钢筋工程施工
1、预应力工程
转换梁上承受数层甚至数十层结构的荷载，预应力钢筋用量较多，须采取措施防止张拉阶段梁体预拉区开裂或反拱过大，可有以下几种方法：采用择期张拉技术，即待转换结构上部施工数层之后再张拉预应力，在此之前必须加强转换梁下的临时支撑；在转换梁预拉区配置一定数量的预应力钢筋，以控制张拉阶段的梁体裂缝及过大的反拱；采用分阶段张拉技术。分阶段张拉是逐渐施加预应力以平衡各阶段结构荷载的预应力施工技术，由于张拉次数较多，其施工费用略高。具体采取何种方法应根据实际情况确定。在预应力工程施工过程中，需要注意以下技术要点：(1) 在施工前必须严格检查钢绞线、锚具、夹片、波纹管等材料的质量；(2) 转换梁由于截面大、预应力筋长且配筋较多，因此工程中常采用先穿预应力筋法，此时要注意在混凝土初凝以前须经常抽动预应力筋以防止其被漏浆粘住，并采取保护措施防止预应力钢筋锈蚀；(3) 排水孔宜用增强塑料管留设，为防止其在浇捣混凝土时压扁，管内宜应再穿入小一号的塑料管，以增强其刚度；(4) 做好隐蔽工程检查，着重检查波纹管有无破损、预应力筋线性是否符合设计要求、张拉端和固定端的安装是否妥当。
2、钢筋工程
预应力转换梁的含钢量大，主筋长而且布置较密。其中预应力筋是主要的受力钢筋，其就位是否准确将影响到转换大梁的整体受力性能，因此梁筋及波纹管的排布是钢筋工程中的重点。施工中波纹管和非预应力筋的排布应合理穿插进行，有时为了保证预应力筋矢高及端部锚垫板的位置正确，对梁柱非预应力筋的位置须作相应的调整。梁普通钢筋定位的原则是“普通钢筋服从波纹管，波纹管依靠普通钢筋”，即在绑扎普通钢筋时需事先让出波纹管孔道位置，而波纹管又通过普通钢筋的布置来进行准确定位和固定。由于转换梁的配筋较多，在梁柱节点处有时会有上百根主筋在此“相聚”，加上波纹管、腰筋、吊筋、水平分布筋等，众筋抢位的现象十分突出。任何一根钢筋的就位错误，均会造成大量的返工甚至无法返工。因此，正确地进行转换梁梁体及梁柱节点处钢筋的定位、翻样和下料，合理安排好钢筋就位次序是钢筋工程施工的关键。钢筋翻样前必须弄清设计意图，审核、熟悉设计文件及有关说明，掌握现行规范的有关规定。翻样时须考虑好钢筋之间的穿插避让关系，正确确定其绑扎次序。

参考文献
[1] 周光毅, 刘进贵. 结构转换层大体积混凝土施工技术[J]. 施工技术, 2006(4).
[2] 唐兴荣. 高层建筑转换层结构设计与施工[M]. 中国建筑工业出版社, 2005(10).
[3] 向晓蓉. 预应力混凝土转换梁的变形控制分析探讨[J]. 四川建材, 2008(1)