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預應力轉換樑在高層建築混凝土柱中的應用
2008-11-12  作者:

摘要:本文着重介紹轉換大梁節點處理與模板支撐體系設計。在樑柱節點處理上花了大量的功夫並形成了兩次施工圖深化設計圖,爲後續順利施工掃除了障礙。在模板支撐體系設計方面,經過嚴格的受力設計,成功地解決了轉換大梁自重大、施工荷載大的施工支撐問題。
  关键词:劲性混凝土柱;预应力;转换大梁
  1 工程概况
  某工程是一棟智能化超高層建築,地下2層,地上32層,總建築面積74117m2,建築高度144.7m。該工程爲框架-剪力牆結構,造型新穎,主裙樓均呈圓弧形,整體呈橄欖狀。建築物平面中部設有四根勁性混凝土柱,其中兩根支承位於主樓3~4層(11.770~16.470)的特大型轉換樑(22.2m×1.1m×4.7m)。該轉換樑是三根LKZ401(850mm×1100mm)的承力空中基礎,LKZ401從標高16.470直達建築物30層頂板118.570標高處。
  2 施工重點及難點分析勁性混凝土柱、轉換樑施工,是保證整個工程的施工質量和整個工程結構安全的關鍵。
  (1)勁性混凝土柱樑節點處理。勁性混凝土柱的平面佈置(見圖1),其鋼骨呈“十”字形,兩根弧線型樑和折線型樑的部分縱筋需貫穿鋼骨腹板、勁性混凝土柱箍貫穿鋼骨牛腿(見圖2)。貫穿孔的數量多,孔型多,既有普通熱軋鋼筋孔,又有預應力筋孔。轉換樑處,單層鋼骨開孔達102個,所有這些貫穿孔的標高和軸線定位要準確,制孔精度要求高,如何保證轉換大梁處樑柱節點施工質量是施工重點之一。

(2)轉換大梁模板及支撐系統設計。截面尺寸爲1.1m×4.7m跨度爲3×7.5m屬大跨度樑。轉換大梁自重大、施工荷載大,支撐體系設計需重視。
  (3)轉換大梁混凝土(強度160)施工。施工縫的留設、混凝土澆搗的密實度及其養護。
  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 勁性混凝土柱樑節點施工圖深化設計
  根據以上特點及要求,結合柱樑節點內各種鋼筋的相對空間位置,運用CAD進行施工圖深化設計,將柱樑節點交匯處所有柱筋、樑筋與鋼骨的相對位置準確施放在圖紙上,以保證鋼骨上貫穿制孔標高、軸線的準確性。此外,除需貫穿鋼骨腹板的部分縱筋和預應力鋼鉸線外,對於其他普通混凝土鋼筋的佈置,施工單位提出以下特別措施:在柱內型鋼上加焊工字形鋼牛腿,其長度需滿足樑縱筋焊接長度要求,除貫穿筋外其餘縱筋焊於鋼牛腿。經與設計多次討論,最後同意採取該方案。在此階段,確定樑內鋼骨牛腿幾何尺寸,形成鋼骨柱鋼筋定位制孔圖(見圖3)。

3.1.2 勁性混凝土柱施工時的重點工藝
  (1)勁性鋼柱加工製作、變形控制及焊縫質量控制。根據鋼骨柱鋼筋定位穿孔圖確定鋼結構各節點、構件分段細節,做好鋼骨細部加工詳圖設計工作;構件在加工廠製作,制孔皆採用鑽牀制孔,嚴禁現場制孔;對需開的孔進行編號、覈查,再製孔,制孔過程中孔壁保持與構件表面垂直;制孔完畢後孔周圍的毛刺、飛邊用砂輪打磨平整。
  (2)勁性鋼柱吊裝安裝垂直度控制及對接焊縫質量控制。構件吊裝前對土建縱橫軸線、標高、預埋件水平度等進行檢查、複測、驗收,並標示清晰;上下結構的鋼骨對接,吊裝就位後,必須立即將其固定,以便鋼骨焊接;臨時固定措施的可靠性是保證質量的關鍵。本工程採用螺栓、連接板將上下吊裝耳板作臨時連接。鋼骨重量大,最大達5.6t,經計算,吊裝耳板採用201mm×140mm×330mm鋼板,連接板採用16mm×80mm×700mm鋼板。吊裝耳板與鋼骨四個方向翼板沿長度方向焊接,在耳板上開直徑爲26mm的三個圓孔,連接板上開直徑爲26mm的六個圓孔。耳板既可用於吊裝耳板用,又可調節上部鋼骨的底部標高,留出熔透焊焊縫尺寸,標高調節好後,裝上連接板與螺栓,即可水平施焊。
  3.2 转换大梁施工
  3.2.1 施工工艺流程
  針對多工種施工交叉作業,制定了轉換大梁施工順序:複覈樑底標高、校正軸線位置→搭設樑底模支架→底模就位→放底筋→搭大梁側模架子→放大梁上部四層面筋(從下往上,分別錨入大梁底標高下40d)→放箍筋→放中間水平筋及無粘結預應力筋→上下開口箍單面搭接焊10d→綁吊筋→放25厚大理石墊塊!大梁鋼筋檢查→大梁鋼筋籠整體下降至設計標高→支吊模(在三層板面1700高)→第一次混凝土澆築並養護(大梁2500高處留設水平施工縫)→搭大梁頂部所在層的框架樑底模腳手架及支底模→綁大梁頂部所在層另一個方向的框架樑筋→插上部柱插筋→關大梁剩餘側模→澆第二次大梁混凝土→養護→拆模→無粘結預應力筋張拉。
  3.2.2 转换梁模板及支撑体系的设计
  本工程從一層板開始,由於預應力張拉的需要,逐層都留有許多後澆帶與後澆板塊,一層後澆帶與後澆板塊後澆部分在轉換樑施工前早已施工完畢,且混凝土強度已達100%,考慮自重及其它荷載,夾層與二層板標高處由於後澆帶而斷開的樑底模均不能拆除。爲了保證施工安全,轉換層垂直荷載要能有效地傳遞到地下室頂板,即一層板,故轉換大梁模板及支撐系統設計爲關鍵問題所在。針對大梁支模荷載大的問題,曾考慮過在樑中增加勁性鋼代替部分鋼筋,或用鋼桁架支模,但這兩種方案需增加工程投資。故施工時應用疊合樑原理,採用二次澆築。第一次澆築完樑高的2500mm(即至標高14.270m),留設水平施工縫,同時加插Φ[email protected]×500鋼筋600mm,上下各300mm,待已澆混凝土強度達到50%時,澆築餘下的2200mm,利用第一次澆築的鋼筋混凝土大梁、三層柱、腳手架支撐第二次澆築的鋼筋混凝土大梁的上部自重和施工荷載。
  3.2.3 梁内普通钢筋施工
  樑主筋均採用直螺紋接長,轉換樑由於高4.7m,箍筋φ14採用開口箍。轉換大梁鋼筋翻樣與製作同常規框架樑。由於樑筋重量大,一般的砂漿墊塊無法承受,採用25mm厚的大理石做墊塊,呈梅花型佈置,以保證保護層厚度及各層鋼筋的排距要求。鋼筋由於是鐓粗直螺紋,主筋穿過鋼骨時注意不要損壞直螺紋絲口,嚴格按照鋼筋定位圖與鋼筋配料表進行綁紮。由於前期的施工圖深化設計中將普通鋼筋與預應力筋位置已佈置妥當,故受力鋼筋之間不存在擠位現象。
  3.2.4 无粘结预应力施工
  轉換大梁內預應力筋分佈多,樑內無粘結預應力分13排4列共52根無粘結預應力筋分佈在轉換大梁內,其中有29根φj15.2鋼鉸線貫穿鋼骨腹板。
  (1)預應力筋下料。熟悉圖紙,計算預應力筋的下料長度,下料長度應包括孔道長度、錨具厚度及張拉操作長度。對預應力筋進行統一的編號,並掛上標識牌,在下料過程中若發現無粘結預應力筋護套破皮,應用膠帶包裹好。
  (2)在綁紮鋼筋的同時,根據施工圖將預應力支架鋼筋焊接在相應部位。預應力筋在非預應力鋼筋綁紮好後穿筋。
  (3)當混凝土強度達到設計強度的75%後,進行預應力張拉。
  (4)對預應力筋施加應力。張拉前必須向甲方、監理提交千斤頂檢驗證書。
  (5)安裝錨具,按對稱原則從中間向兩邊張拉。千斤頂穿過鋼絞線,緩慢施加荷載程序爲0.2→1.0→1.03com記錄張拉伸長值,鬆開千斤頂。
  3.2.5 转换大梁混凝土工程
  轉換樑高爲4.7m,第一次澆築高度爲2.5m,採用水平分層澆築,每層澆築厚度爲500mm,澆至與板底平後,與板一起澆築,澆築到板面時也應水平分層澆築。混凝土在澆注及靜置過程中,由於多種因素的綜合作用極易產生非結構性裂紋,因此混凝土宜兩次收光掃毛;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,宜邊收光邊用塑料薄膜覆蓋,然後再用幹麻袋、草袋,表面再加上彩條布覆蓋,完畢澆水養護。混凝土終凝後即應保溼養護14d。混凝土收平後,即應灑水潤溼,混凝土表面採用二層草袋、一層幹麻袋另加一層薄膜養護,在養護期噴灑霧狀水保持環境相對溫度在80%以上,以減小混凝土幹縮。 

 

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