某工程转换层施工实例
关键词：建筑工程,工程实例,转换层,施工技术
1 工程概况
该建筑二期工程为一期工程的延续，总建筑面积约19万m2，包括3层主展厅、4层行政会议中心等功能区域，建筑物高度39.58～43.5 m，采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构。行政会议中心位于西北侧展厅顶部20.000 m标高处，约7000m2，为扭曲弧形结构，形如蛋卷，剖面呈椭圆形。行政会议中心位于15.950 m标高层及19.880 m标高层采用钢骨混凝土梁，其截面尺寸分别为800 mm×1500 mm，800 mm×1800 mm， 内设Q 345B钢板焊接成的工字钢梁，外包C40混凝土(图1)。钢骨混凝土梁支撑在结构圆柱上，工字钢梁伸进邻跨1/4跨。
2 转换层施工特点
转换层施工涉及钢结构安装、脚手架与模板搭设、钢筋及混凝土浇筑等步骤，与常规转换层施工有一定差异，其工艺流程的确定涉及各工种的顺利衔接以及后续工种的操作空间， 直接影响施工质量和进度。
钢梁构件高宽比大(1400/150≈9.3)，安装时较易倾覆，需采用安全可靠的防倾覆措施;钢梁埋置于混凝土梁中间，梁顶面、底面的混凝土包裹厚度均为200mm，安装时为避开底部钢筋，需设置“钢板凳”抬高钢梁，确保梁底混凝土振捣密实。
3 主要施工要点及技术措施
3.1 钢梁制作
钢梁为单面坡口焊，拼接采用自动埋弧焊、退焊法对称施焊。为尽量减小钢梁焊接后的变形和焊后残余应力，采用对称焊接，让钢梁受热点在整个平面内对称、分布均匀，避免钢梁因受热不均匀而产生扭曲和较大焊后残余应力。焊接完毕后须进行拼接焊缝全长超声波探伤， 对不合格的焊缝用碳弧气刨法切除，对有裂纹的焊缝在裂纹两端50 mm范围内进行清理，再进行补焊和检查。
考虑到焊缝收缩常常引起翼缘板弯曲甚至梁整体扭曲，须对钢梁的局部波浪变形和弯曲变形采取机械矫正或火焰矫正，使焊接变形基本控制在允许偏差范围内。在施工过程中应严格按照施工图纸对构件尺寸进行放样施工，构件制作完毕后对钢梁进行厂内预拼装，经检验确认尺寸无误和质量符合规范要求后才能发运到施工现场。
3.2 钢梁现场安装
钢梁构件堆放场地应平整夯实，以保证构件能顺利进场和进行吊装作业。现场设置简易胎架，用于钢骨梁的拼装;利用QTZ250和QTZ80塔式起重机一次吊装到位或通过两台转运吊装现场拼接。
检查梁柱的安装轴线、安装底面处理并保证标高无误， 预埋件埋设平面位置及标高是否符合设计要求，所有构件都应弹好安装准线并编号，以便吊装时能快速准确地对号安装。钢梁吊装前，预先加固好脚手架，同时按钢梁位置安装梁底模板，将制作好的“钢板凳”放置在混凝土柱和混凝土梁模板上(图2)，“钢板凳” 应放置在模板下有钢管支顶的部位，钢梁用塔式起重机吊放至“钢板凳”上;钢梁穿过圆柱的，则在圆柱梁底标高设置钢板凳预埋件。为配合钢骨梁的安装，在梁底两侧用钢管搭设宽800 mm的操作平台，并设安全护栏，以便构件(分段构件)的放置和高空焊接。
由于钢梁的高宽较大，为便于吊装，所以在钢梁的上翼缘焊接吊装耳板(图3)， 吊装耳板分别设置在距离端头的1/3处。吊装时采用两点绑扎，绑扎时吊索与水平线夹角应大于60°。钢梁的左右两边应各绑扎一道缆风绳，以便构件在空中的控制和定位调整。
吊装钢梁时， 塔式起重机的提升速度应尽量不变，以保证钢梁平稳上升，在起吊上升过程中用缆风绳控制、转动钢梁。当钢梁超过安装梁底30 cm时停止吊升，起重机缓慢回转并对准安装准线，然后松钩，当钢梁离“钢板凳”10 cm时应再次调整位置。当超过偏差要求时必须重新吊起和缓慢松钩，再次对准安装。
用吊线方法对钢梁进行垂直度检查， 如有偏差则用缆风绳拉向相反方向直至钢梁垂直且安装偏差符合要求，再将钢梁与“钢板凳”焊接以达到初步固定。用缆风绳将钢梁朝两个方向拉紧来固定钢梁， 并在钢梁面采用2ø48钢管与混凝土柱筋或平台钢管焊接，以防钢梁倾覆。
考虑到生产设备、构件运输、现场安装等情况，对钢梁采用分段制作， 将第1段位置安装好后再吊装第2段，两段之间通过节点设计连接计算，采用易于高空焊接施工的对接节点和焊接坡口， 以满足高空焊接的质量和安全要求(图4)。
3.3 模板工程
3.3.1 模板支撑系统
转换层的自重及施工荷载较大， 如何解决转换梁自身及施工荷载的安全传递问题，是保证支撑系统有足够强度和稳定性的重要环节， 将直接影响到结构安全、工程质量和施工成本。
转换层结构下层楼板的使用荷载为3.5 kN/m2，不具备承受梁底荷载的能力。采取荷载传递法进行支模，利用转换层以下各楼层结构已形成的强度来分担转换层自重及施工荷载， 同时设置满堂红钢管支架作为辅助卸荷构件，形成支撑系统完成转换层结构的施工，采取措施如下：(1)转换层体系支撑在第3层楼板上，为确保第3层楼板的质量安全，该层的顶梁模板及支撑系统不能拆除;(2)在部分脚手架已拆除的第2层，钢骨梁对应的区域应加设支撑系统，使其能承受由第3层楼面结构传递的转换梁荷载。
转换层模板支撑系统采用ø 48 ×3.5 钢管搭设，支撑系统立杆纵横间距按600 mm×500 mm设置， 龙骨采用100 mm×80 mm方木，主龙骨间距600 mm，次龙骨间距250mm。梁底模及侧模均采用18mm厚夹板，侧模竖肋间距为250mm， 在梁中加设3～4排ø 14对拉螺栓，竖距为450 mm。在离地面20 cm的位置设置扫地杆，用ø 48钢管每隔1.50m步距纵横设置水平拉杆，并与顶板排架连结。梁下支模架立杆全部采用钢管架和U形托顶撑，板下支模架立杆采用钢管架。
每一排架立杆沿梁的长度方向满布剪刀撑， 垂直于梁的长度方向每隔一道设置剪刀撑并与顶板排架立杆拉结， 使梁排架与顶板排架连成整体， 以增加稳定性。柱旁增设水平杆形成每步均环抱柱子的拉结做法，充分利用柱子的固定作用增加架体的整体稳定性。
3.3.2 模板安装
钢骨梁模板安装顺序：先安装梁底板，梁侧模安装待钢骨梁就位、梁钢筋绑扎完成后进行，模板纵横龙骨的间距严格按照设计图纸要求设置。
钢骨混凝土梁模板的对拉螺栓由于有钢梁腹板的阻隔无法后穿， 所以采取在钢筋绑扎后与梁内腰筋的拉钩搭接焊的方式处理， 梁侧筋对拉的孔位根据钢骨梁拉筋每隔450 mm间距设置，以保证侧模对拉螺栓孔位的准确性。这样的处理既节省钢筋，又降低梁内穿管的应力集中，操作也很方便。
为了控制梁的截面和轴线位移， 模板就位前在梁中部和上部各设一道模板限位筋， 中部限位筋顶住腹板，在钢筋安装前与腹板点焊，上口限位筋顶住上翼缘板两侧进行点焊，以纠正钢骨梁在制作安装时的偏差，同时也可控制模板在浇筑混凝土时的侧移。
3.4 钢筋工程
钢骨混凝土梁钢筋绑扎与模板安装及钢梁吊装应交错进行，绑扎顺序：支梁底模板→安装梁底筋→待钢梁安装完成后继续安装梁腰筋、面筋、箍筋及墙柱插筋。
钢骨梁结构的纵向受力钢筋按设计要求主要为 25和 32钢筋，属粗直径钢筋，施工中采用“套筒直螺纹钢筋机械连接技术”，同一截面受拉区接头数量不超过50%。
钢筋绑扎时， 在 14竖向箍筋或钢骨梁上按设计间距画线，确保纵筋绑扎位置正确。
考虑到梁与梁相交处的钢筋安装比较复杂， 节点处钢筋排数多且密集，不能采用常规方法施工，应按照节点处钢筋排数顺序安装，先穿最底部钢筋，再穿另一方向在该节点处的第二排钢筋，依次向上绑扎，在穿钢骨梁钢筋时注意控制好钢筋间距， 以便混凝土施工时能正常下料，以确保混凝土密实。
在钢骨梁钢筋绑扎时每隔2 m搭设钢管支撑，用以架立钢筋。待钢筋全部绑扎完毕，再安装梁侧垫块，在封模前将钢管支撑拆除，拆一段、封一段梁侧模。
由于钢骨梁纵筋较大， 在梁与梁相交处以及梁柱接头位置将会造成梁底筋保护层过大， 易引起混凝土开裂， 所以在所有保护层厚度大于5 cm的地方加设钢丝网片，预防梁底混凝土开裂。
钢骨梁钢筋骨架每次下落应在区域内均衡进行，下落高度不得超过50 mm，避免因骨架倾覆、倾斜、变形而造成难以复位，甚至引发工伤事故。骨架下落就位后，用吊线检查梁钢筋骨架侧面、梁端头的垂直度，确保梁侧模位置符合要求。
3.5 混凝土工程
合理选择混凝土的配合比， 尽可能地减小水泥用量，降低水化热。拌制混凝土时采用“双掺技术”，在混凝土中掺加一定比例的粉煤灰、缓凝高效减水剂和UEA微膨胀剂，延缓混凝土水化热峰值的出现，抵消部分混凝土收缩应力， 同时提高早期强度以增强混凝土的抗裂缝能力。
混凝土浇筑时应分两个方向同时进行， 由一端开始用“赶浆法”推进，为避免因施工而导致的附加应力，混凝土宜一次性浇筑成功，以防止产生施工缝、冷缝，避免叠加梁的出现。
钢骨梁混凝土分层下料、分层振捣，每次浇筑厚度应控制在500mm内。楼板交界处沉缩裂缝的控制采用将梁的混凝土分层浇捣、适时停顿的方法(停顿时间应使混凝土不产生冷缝)，使混凝土下沉密实是一种避免沉缩裂缝的有效措施(图5)。
由于梁内钢筋密集， 混凝土要从钢梁两侧对称下料，确保钢梁受力均衡，减少扭转。采用HZ-50振捣棒斜插入振捣，或用钢筋插针配合进行，以确保混凝土的浇筑密实，从而减少气泡。
由于梁及梁柱节点处的配筋非常密集， 主梁截面较大。为避免混凝土出现裂缝，在混凝土的初凝后至终凝前(第2层混凝土覆盖前)进行第二次振捣，振捣时必须保证混凝土浇筑振捣的密实性，但又不能过振，以防胀模。
浇筑完毕的混凝土表面在初凝后至终凝前进行二次振捣、收光、压实抹面，以增强混凝土表面抗裂能力，减少表面裂缝。
为保证混凝土质量， 对钢骨梁混凝土应进行温差控制，及时掌握混凝土的温度变化， 采取相应降温措施，以防止有害裂缝的产生。在钢骨梁内埋设测温管，采用由“北京建工砼®技术发展中心”研制的JDC-2型电子测温仪进行测温， 将混凝土内部与表面温差以及混凝土表面与大气温差控制在20℃以内， 若温差超过25℃时要及时加盖塑料薄膜，或延缓拆除保温材料，以降低混凝土产生温差应力，避免出现裂缝。
混凝土浇筑终凝后必须立即覆盖湿润麻袋和薄膜并洒水养护，以保持混凝土梁表面湿润，养护应在14 d以上， 钢骨梁模板要求在混凝土强度达到28 d设计强度等级标准值后才可拆除。
4 结语
钢骨混凝土结构涉及到混凝土和钢结构两个专业的紧密结合，转换层结构必然存在大跨度、重荷载的施工过程。本工程通过采取上述施工技术措施，钢骨梁混凝土的质量经检测满足设计要求， 使转换层结构设计和施工方案取得良好效果， 确保了结构施工的顺利进行和建筑功能的圆满实现。
参考文献
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[2] JGJ 3-2002.高层建筑混凝土结构技术规程[S].
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