高层建筑劲性混凝土柱预应力转换大梁施工技术

　　摘要：劲性混凝土柱无粘结预应力转换大梁，是应用在高层建筑的一种新型结构。由于其结构复杂，如何采取可行的施工方案来保证工程的质量是值得研究的课题。本文通过实例分析其施工难点和解决办法，为以后类似工程作为参考。
　　关键词：劲性混凝土柱；预应力；转换大梁
　　
　　1工程概况
　　湖南省某办公大楼是一栋智能化超高层建筑，地下2层，地上32层，总建筑面积74117㎡，建筑高度144.7m。该工程为框架—剪力墙结构，造型新颖，主裙楼均程椭圆形。建筑物平面中部设有四根劲性混凝土柱，支承于主楼三～四层（标高为11.770m～16.470m）的特大型转换梁（22.2m×1.2m×4.7m）。该转换梁是四根LKZ401柱（850mm×1200mm）的承力空中基础，LKZ401从标高16.470m起至建筑物三十层顶板118.570m标高处。
　　
　　2施工重点及难点分析
　　劲性混凝土柱、转换梁的施工是保证整个工程施工质量和整个工程结构安全的关键，其施工重点分析如下：
　　（1） 劲性混凝土柱梁节点处理。劲性混凝土柱的平面布置见下图，柱内钢架呈“十”字形，两根弧线型梁和折线形梁的部分纵筋需贯穿钢骨腹板、劲性混凝土柱箍筋贯穿钢骨牛腿。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，所有这些贯穿制孔的标高和轴线定位要求准确，制作精度要求高，因此如何保证转换大梁处梁柱节点施工质量是施工重点之一。
　　       
　　　　
　　
　　四层平面示意图
　　
　　           
　　劲性混凝土柱大样示意图
　　
　　（2） 转换大梁模板及支撑系统设计。截面尺寸为1.2m×4.7m，跨度为3×7.5m，属大跨度梁。转梁大梁自重大、施工荷载大，模板及支撑体系需要进行严密的设计及计算。
　　（3） 转换大梁混凝土（强度等级为C60）施工。需要对施工缝的设置、混凝土浇捣的密实度及其养护等制定详细、可靠的施工方案。
　　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，结合柱梁极限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标注在图纸上，以保证钢骨上贯穿制孔标高、轴线的准确性。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。
　　此外，除需贯穿钢骨腹板的部分纵筋和预应力钢铰线外，对于其它普通混凝土钢筋的布置，施工中提出以下特别措施：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，最后确定采取该方案。
　　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、构件的分段情况，做好钢骨细部加工详图设计工作；构件在加工厂制作，制作皆采用钻床制孔，严禁现场制孔；对开孔先进行编号、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、孔边用砂轮打磨平整。
　　（2） 劲性钢柱吊装的安装垂直度控制及对接焊缝质量控制。构件吊装前对建筑物的纵横轴线、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，以便进行钢骨焊接；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20mm×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，制定了转换大梁的施工顺序：复核梁底标高、校正轴线位置→搭设梁底模支架→底模就位→布置底筋→搭设大梁侧模架子→布置大梁上部四层面筋（从下往上，分别锚放大梁底标高下40d）→布置箍筋→布置中间水平筋及无粘结预应力筋→上下开口箍单面搭接焊10d→绑扎吊筋→设置垫块→大梁钢筋检查→大梁钢筋笼整体下沉至设计标高→支模（在三层板面上1700mm高）→第一次混凝土浇筑及养护（大梁2500mm高处留设水平施工缝）→搭设大梁顶所在层的框架梁底模脚手架及支底模→绑扎大梁顶所在层另一个方向的框架梁筋→预留上部柱筋→安装大梁剩余侧模→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设计
　　本工程从一层板开始，由于预应力张拉的需要，每层都留有许多后浇带与后浇板块，一层后浇带与后浇带板块后浇部分在转换梁施工前已施工完毕，且砼强度已达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造价。故施工时应用了叠合梁原理，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（长600mm，上下各300mm），待已浇筑砼强度达到50%时，浇筑上部2200mm高的梁体，利用第一次浇筑的钢筋砼大梁、三层柱、脚手架支撑第二次浇筑的钢筋砼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搭接，转换梁高4.7m，箍筋采用Φ14开口箍。转换大梁钢筋放样与制作同常规框架梁。由于梁筋重量大，采用25mm厚的大理石做垫块，呈梅花布置，以保证保护层厚度及各层钢筋的排距要求。钢筋由于采用直螺纹连接，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14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层破皮，则采用防水聚乙烯胶布缠绕修补，缠绕层数不少于2层，当破损长度超过300mm时，予以报废并更换。
　　（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，进行预应力筋的张拉。
　　（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。千斤顶穿过钢铰线，缓慢施加荷载程序为0.2→1.0→1.03σcom记录张拉伸长值，松开千金顶。
　　（6） 当张拉应力达到设计控制应力时要持荷2分钟再锚固，如张拉应力筋的实际长度超过理论伸长值±6％范围，应停止张拉，待找到原因并采取措施处理后方可继续张拉。
　　（7） 在进行预应力张拉过程中，做好详细的施工记录，除记录伸长数值外还应记录预应力筋断丝、断束及砼局部破损等情况。
　　3．2．5转换大梁混凝土工程
　　转换大梁高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，因此对混凝土表面进行两次收光扫毛；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，表面再加彩条布覆盖，完毕浇水养护。砼终凝后即应保湿养护14d。砼收平后即洒水湿润，砼表面采用二层草袋、一层干麻袋另加一层薄膜养护，在养护期喷洒雾水保持环境相对温度在80%以上，以减少砼干缩。
　　4结束语
　　本工程转换大梁施工着重解决转换大梁节点处理与模板支撑体系设计。在梁柱节点处理上进行了大量的工作，并形成了两次施工图的深化设计图，为以后的顺利施工扫除了障碍。在模板支撑体系设计方面，经过严格的受力计算及设计，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。该无粘结预应力转换大梁张拉完成后，经各方认真检查并验收合格，没有发现裂缝，工程质量达到预期效果。
　　
　　参考文献
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