浅谈某高层建筑梁式转换层施工支撑体系的优化

　　浅谈某高层建筑梁式转换层施工支撑体系的优化
　　田卫国
　　株洲圆方建筑工程有限责任公司
　　[摘要]转换层是高层建筑的重要结构层，转换层的施工技术方案直接决定了工程的施工质量、安全、工期和效益。本文结合所做实际项目，对梁式转换层结构的施工方案尤其是支撑体系进行了优化设计，并对支撑体系的加强措施进行了设计，保证了工程质量，取得了明显的经济效益。
　　[关键词]高层建筑；梁式转换层；支撑体系；施工技术
　　1引言
　　转换层是综合性高层建筑工程中用于层问空间转变的重要结构层，梁式转换层结构又是高层建筑工程中常用的转换层结构型式。在转换层施工过程中，支撑体系的合理设置是保证施工质量及工程安全的关键环节，然而现有的支撑体系大多建立在经验基础之上，缺乏理论分析与计算。为此，笔者结合工程实践，对高层建筑梁式转换层结构的施工技术方案进行优化设计和方案比选，并进行计算分析，力图建立科学合理的支撑方案，为同类工程的设计与施工提供参考。
　　2梁式转换层结构的特点
　　2．2结构特点及技术难点
　　1)该工程-1～5层为框支剪力墙结构，转换层采用梁式结构，设计在第5层(结构层顶标高为27．60m)，达到此类钢筋混凝土结构设计的上限，结构极为重要。
　　2)转换层梁的规格种类繁多，梁高由600～2400mm不等，变化幅度较大。
　　3)框支梁、框支柱配筋直径大、数量多，非常密集。
　　4)转换层混凝土浇筑方量大，施工人员多，浇筑方法和施工荷载也是转换层施工中需要重点解决的问题。
　　3施工方案优化
　　梁式转换层结构的特点决定其必须合理选用结构施工中的模板支撑方案。综合考虑支撑的布置对转换层下部结构梁板的承载力的影响，确定支撑体系的配置形式，是转换层施工技术方案选择的主要内容。
　　3．1一次性支模体系方案
　　转换层的模板支撑从转换层底部一直支撑到底层地面。这种方案简单但是需要大量的模板支撑材料，很不经济。
　　3.2叠合梁施工方案
　　将一根框支梁分为2～3次浇筑，先浇筑下部的梁，待混凝土强度达到100％后，再浇筑中部梁和上部梁。采用此方案，支撑系统只考虑承受第1次的混凝土自重和施工荷载，可减小下部钢管支撑的负荷，可减少一定量的周转材料。但是，这种方案梁的高度变化大，无法统一浇筑，很难保证施工缝的规范留置，容易污染和破坏已成型的钢筋骨架；混凝土工序延长使施工工期加长，转换层以下第3、4层梁板模板及其支撑系统拆除时间延长，也增加了施工费用。
　　3.3附加型钢或桁架支撑系统施工方案
　　在结构施工中首先施工框支柱、剪力墙至框支梁底标高处，在框支柱和剪力墙上提前埋设铁件，然后在铁件上焊接牛腿，用牛腿承托型钢或者军用桁架，形成附加支撑体系，待柱、墙的混凝土强度达到设计强度的80％后，承担转换梁的施工荷载。这种方案需要投入大量钢材，一次性投资很大，施工工艺较复杂，焊接和预埋件埋设精度高，工艺增加使工期加长，既不经济、施工速度又慢。
　　3.4荷载传递、埋设埋件、叠合浇筑综合法施工方案
　　工程在设计时，考虑到由于转换层的荷载传递变化引起的应力不均匀性，转换层板厚设计为250mm，第4层板厚设计为160mm，且增大了第4、5层的钢筋配筋率：采用商品泵送混凝土，混凝土施工分三个区单独进行，确保混凝土施工的连续性；后期工程中设计的预埋件钢板较多，可以提前购进加工成小尺寸的钢板，用其作为竖向支撑杆件的垫板。该方案的具体设计如下：
　　1)荷载传递。转换层的自重和施工荷载通过模板和支撑体系传向竖向构件和下部结构顶部的梁板。转换层支撑体系要求解决下部支撑的刚度和稳定性，尤其是转换梁的支撑和荷载分散问题。经估算，第4层顶板负荷强度能够满足要求，仅将第4层的梁板支撑立杆纵横间距在第4层施工时加密为0.7～0．9m，剪刀撑每跨结构之间不少于两道，支撑立杆均加设扫地杆，其余墙柱模板支撑按原施工方案不变。这种设计为转换层的支撑体系提供了强有力的支撑平台，主要解决转换梁的支撑和荷载传递问题。
　　2)埋设埋件和转换梁支撑。在荷载传递中重点解决的是转换梁的荷载传递，其荷载在向下部结构传递的同时，也向竖向构件传递和分散荷载。转换梁的支撑，采用埋设附加钢管支撑桁架和梁下钢管排架的综合受力支撑体系。3)叠合浇筑。在浇筑混凝土过程中，采用分层浇筑施工，每层厚400~600mm，短时间间断浇筑，在下层混凝土初凝之前，将上一层混凝土浇筑完毕。这样可减小混凝土的侧压力，保证框支梁侧模的安全。
　　通过对以上四种施工技术方案比选，决定选用第四种施工技术方案，即荷载传递、埋设埋件、叠合浇筑综合法施工方案。
　　4支撑体系加强措施
　　4．1斜支座加强措施
　　在框支柱根部预埋短钢管或Φ32的钢筋，用其与斜撑杆连接后支撑斜撑杆。
　　4．2支座加强措施
　　为减小立杆对混凝土面的局部压应力，采取以下加强方案：框支梁下排架立杆均垫不小于150mm×150mm×12mm的钢板，纵向加设扫地杆和剪刀撑：400mm×1200mm框支梁下立杆垫不小于150mm×150mm×10mm的钢板；其余梁板部分均垫150mm×150mm×9mm的竹胶板，并在扫地杆下垫长100～300mm的短方木分散压力。
　　5应用效果评定
　　5．1经济效果评价
　　实施最后方案，只保留了2层的支撑体系，转换层施工安全顺利。施工的节奏没有加长，节约了近4层的周转料具，减少误工1600个，工期节省14d，节省钢板8.2t、竹胶板11000m2，直接降低费用68万元。
　　5．2施工过程
　　施工过程检测结果表明，模板、支承稳定，未发现支撑滑移和挠屈，楼板混凝土表面平整坚实，施工期间的沉降观测正常。混凝土施工经四次连续浇注，无施工冷缝，浇捣密实，在浇注过程中专人负责对每个构件进行监控。
　　5．3施工质量
　　转换层结构模板及支撑体系拆除后，经市有关机构实际测量并进行结构检测，混凝土强度及钢筋的保护层厚度均达标准，结构构件尺寸偏差符合规范要求，混凝土内实外美。
　　6结语
　　根据高层建筑工程特点和施工现场的实际情况，经过对施工技术方案进行比选和优化，综合采用荷载传递、埋设钢管、叠合浇筑等方法的支撑体系支模，并对支撑体系采取相应的加强技术措施，未增加额外工序且工序紧凑，使用工程材料作为周转料而降低了成本，较好地解决了转换梁施工中模板支撑的难题，保证了工程的施工质量、安全和工期，经济效益明显。
　　参考文献
　　[l]金睿，朱恰巧，李倩，顾仲文．大跨度大空间梁式结构转换层施工[J]建筑技术，2002，33(12)9：18-919．
　　[2]瞿启忠，成彦，瞿宏程．高层建筑21．m厚混凝土板式结构转换层施工技术[J]．建筑技术，2003，34(11)：820-822．
　　[3]张静，张俊，纪扬．高层建筑结构转换层施工技术要点[J]施工技术，2007，36(4)：36—37．
　　[4]唐兴荣．高层建筑转换层结构设计与施工[M]．北京：中国建筑工业出版社，2002．
　　[5]杜荣军．混凝土工程模板与支架技术[M]．北京：机械工业出版社2004341—435．