浅析218米超高层建筑转换层施工技术

所属栏目：建筑设计论文
发布时间：2012-05-07 10:12:14  更新时间：2012-05-07 10:09:10

　　【摘要】通过介绍某工程运用高强度螺栓与自身钢骨梁连接传递转换层荷载的施工技术，期望对类似建设工程有所借鉴。

　　【关键词】支撑体系 转换层钢骨梁高强度螺栓

　　1、工程概况

　　丽原•天际城工程位于南宁市,是广西地区最高的商住楼，建筑面积11.9万m2，地下3层，地上57层,建筑高度为218m，框支剪力墙结构。该工程一至五为裙楼，在第六层设置转换层，以上为标准层。本工程转换层水平构件最大跨度10500mm，构件的最大截面尺寸和支撑高度如下表。本文取GL1梁为计算对象。

　　构件类型 构件编号 构件截面尺寸 (mm) 层高(m) 跨度(mm)

　　板 B1 250 6.1 6370

　　三角区板 B2 2400 2275

　　GL1梁 KZL706 1400*2500 10500

　　2、施工方案的比较与选择

　　确定转换层模板支撑体系是转换层的施工关键，它直接影响结构安全、工程质量、施工速度和工程施工成本。经估算，若采用常规模板支撑体系，靠下层楼板承受如此大的施工荷载,势必破坏下层楼面结构;若采用分层卸荷的方法，则必须在施工层下保持有九层支撑，靠各层楼板的变形协调来传递分卸荷载，这显然既不经济也不能保证楼板不产生开裂等质量问题;若在转换板下直接用钢桁架体系作底模，虽然解决了上述问题，但增加了墙体水平施工缝，给施工缝处理带来困难，同时现场焊接安装工程量较大，工期相对较长，且桁架拆除后二次使用的机会不大，浪费了材料。

　　经分析比较和计算，结合工程工程特点，确定如下施工方案：采用M22×1100@600高强螺栓与工程自身钢骨梁连接形成支架体系，梁的施工荷载不通过支撑传递。

　　3、施工方法

　　3.1工艺流程

　　测量放线→安装柱、墙钢筋→柱、墙模分段支设、分段浇筑柱、墙混凝土，浇至梁底50mm→搭设模板支撑脚手架→铺梁底、侧模板→铺板底模板→梁、板钢筋安装→水电配合→板面钢筋绑扎、柱、墙模支设→检查验收→浇筑梁、板、柱、墙混凝土→混凝土养护。

　　3.2混凝土工程

　　3.2.1：混凝土浇筑顺序：

　　浇筑竖向结构构件后(竖向构件分两次浇筑，第一次是浇筑到梁底，待所有模板支撑系统、钢筋绑扎完成后再进行第二次浇筑)，支立水平向构件模板支撑，再浇筑水平向构件混凝土。混凝土浇筑时应先墙柱后梁板;不同强度等级混凝土交接面应先高强度等级后低强度等级。

　　3.2.2：浇筑要求

　　1、梁砼浇筑时，防止施工荷载过分集中，而造成支撑架失稳。浇筑时需分块分层进行，速度不宜过快，每层厚度控制在500～600mm左右，待主梁浇筑完毕后，再进行楼板的浇筑。

　　2、楼面梁板混凝土浇筑时，泵管出口应随出料随铺摊，不应过多堆积于泵管出口，堆积高度不应超过结构面上100mm。

　　3、严格按浇筑顺序控制每层砼的浇筑时间，确保下层砼初凝前浇筑上层砼。浇筑上层砼时，振动棒应伸入下层砼50～100mm深，消除上、下层砼可能产生的冷缝。

　　4、模板支撑体系验算：代表梁构件1400×2500

　　4.1、梁木模板与支撑计算书

　　4.1.1、梁侧模板基本参数

　　计算断面宽度1400mm，高度2500mm，两侧楼板高度250mm。内龙骨布置11道，内龙骨采用50×80mm木方。外龙骨间距400mm，外龙骨采用双钢管48mm×3.25mm。对拉螺栓布置4道，在断面内水平间距400+400+600+600mm，断面跨度方向间距400mm，直径14mm。详见附图1

　　4.1.2、梁侧模板荷载标准值计算

　　新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:

　　经计算取混凝土侧压力标准值 F1=46.080kN/m2

　　4.1.3、梁侧模板面板的计算

　　面板为受弯结构,要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算,计算宽度0.40m。

　　荷载计算值 q = 1.2×46.080×0.400+1.4×4.000×0.400=24.358kN/m

　　面板:W = 40.00×1.80×1.80/6 = 21.60cm3;I = 40.00×1.80×1.80×1.80/12 = 19.44cm4;

　　计算简图弯矩图(kN.m)

　　剪力图(kN)变形图(mm)

　　经过计算得到从左到右各支座力分别为

　　N1=2.113kN，N2=6.077kN，N3=5.166kN，N4=5.411kN，N5=5.344kN

　　N6=5.366kN，N7=5.344kN，N8=5.411kN，N9=5.166kN，N10=6.077kN，N11=2.113kN

　　最大弯矩 M = 0.124kN.m，最大变形 V = 0.3mm

　　(1)抗弯强度计算

　　经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.124×1000×1000/21600=5.741N/mm2

　　面板的抗弯强度设计值 [f]，取15.00N/mm2;面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!

　　(2)挠度计算:面板最大挠度: v = 0.315mm面板的最大挠度小于220.0/250,满足要求!

　　4.2、转换梁内SRC35×1500×500×35钢骨的技术参数

　　按现场实际情况(详见附图2)：跨度为L=10.5m，施工均布线荷载取q=150KN/m，则：

　　M= =

　　W= =0.03641m3

　　I=

　　Q345B，E=2.1×105N/mm2

　　转换梁总线荷载q=1.2×[0.6×(1.40+2×2.5)+24.00×1.40×2.50+1.50×1.40×2.50]+1.4×2.50×1.40=116.61kN/m

　　可以确定，转换梁施工总均布荷载小于150KN/m时，利用钢骨Q345承担施工荷载是满足要求的。

　　4.3:转换梁支撑系统计算

　　基本尺寸为：梁截面 B×D=1400mm×2500mm，梁支撑立杆的纵距(跨度方向) l=0.80米，立杆的步距 h=1.80米，梁底增加5道水平横向钢管，承重立杆3道。详见附图3

　　图1 模板组装示意图 图2 钢骨示意图

　　图三：梁模板支撑架立面简图

　　4.3.1、梁底支撑钢管计算

　　4.3.1.1 梁底横向钢管计算

　　纵向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取横向支撑钢管传递力。

　　支撑钢管计算简图 支撑钢管弯矩图(kN.m)

　　支撑钢管变形图(mm)支撑钢管剪力图(kN)

　　经过连续梁的计算得到

　　最大弯矩 Mmax=0.843kN.m，最大变形 vmax=0.920mm，最大支座力 Qmax=17.202kN

　　抗弯计算强度 f=0.843×106/4788.0=175.98N/mm2

　　支撑钢管的抗弯计算强度<205.0N/mm2,满足要求!最大挠度<600.0/150与10mm,满足要求!

　　4.3.1.2梁底纵向支撑槽钢计算

　　槽钢采用双[14a槽钢,力学性能为:截面抵抗矩为W=161.28cm3,惯性矩I=1127.4cm4.

　　作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

　　1.荷载的计算：

　　(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1 = 25.000×2.500×0.600=37.5kN/m

　　(2)模板、钢管、槽钢等的自重线荷载(kN/m)：

　　q2 = 0.600×0.600×(2×2.500+1.400)/1.400=1.65kN/m

　　(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN)：

　　经计算得到，活荷载标准值 P1 = (1.000+2.000)×1.400×0.600=2.520Kn/m

　　均布荷载 q = 1.20×(37.5+1.65)+1.40×2.52=50.5kN/m

　　L=400mm、a=50mm，则支座反力R1=

　　R2=

　　则支座反力R=R1+R2=45.449KN,,Mmax=

　　双槽钢[14a抗弯强度满足要求。

　　2.92mm ,满足要求。

　　吊杆螺栓连接钢骨与梁底的纵向双[14a槽钢，双排间距400mm，M22@600mm×1100。

　　计算公式

　　N < [N] = fA

　　其中f —— 吊杆螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2;

　　吊杆螺栓的直径(mm):22，吊杆螺栓有效直径(mm):20

　　吊杆螺栓有效面积(mm2): A = 282.000 ，吊杆螺栓最大容许拉力值(kN): [N] = 47.940

　　吊杆螺栓所受的最大拉力(kN):N =支座反力R=R1+R2=45.449KN

　　吊杆螺母为双螺母，垫片为35mm厚的钢板(同翼板厚)，吊杆螺栓强度验算满足要求!

　　5、小结

　　5.1转换层为本工程结构的关键,施工前编制了详细的专项施工方案并认真遵照实施。转换层施工顺利，混凝土观感良好，未发现裂缝。

　　5.2转换层荷载传递路线合理，避免了下层楼面在施工过程中因超载而出现质量问题,确保了工程质量。

　　5.3架体体系受力明确，便于精确计算，对模板支撑体系的强度、刚度、稳定性都有安全保障。

　　参考文献

　　[1]《建筑施工计算手册》 中国建筑工业出版社2007

　　[2]《实用建筑工程系列手册》中国建筑工业出版社2005