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1梁式轉換層大梁受力問題
梁式轉換層是高層建筑中的特殊結構,大梁的受力狀態主要有以下特點:
1)大梁需承受上部結構所施加的巨大集中載荷或下部結構所施加的懸掛力,導致大梁產生極大內力。大梁所受力基本處于豎直方向,因此豎直方向載荷是其設計過程中需重點考慮的因素。另外,大梁所受內力也隨施工進度而不斷變化。
2)轉換層大梁一般橫向跨度較大,設計中應嚴格控制其豎直方向的撓度。
3)為提高轉換層的剛度與強度,其設計高度較大,導致自重較大,施工材料較多以及成本較高。
4)施工過程復雜,勞動強度大,難度高。
2轉換層混凝土裂縫問題
高層建筑轉換層為大體積混凝土結構,易產生裂縫問題,其中由溫度、收縮、二次澆筑等問題導致的裂縫問題約占8成,由載荷過大引起的裂縫約占2成。
1)溫度裂縫。混凝土硬化初期,內外溫度差使內部產生壓應力,外部產生拉應力,形成表面裂縫,影響較小;硬化中后期,水分蒸發和混凝土降溫導致體積收縮,產生分段貫穿裂縫,對建筑物質量產生較大影響。
2)塑性收縮裂縫。混凝土澆筑4h~15h左右,內部水化熱反應形成分子鏈,水分劇烈蒸發,混凝土失水收縮,骨料與膠合料之間產生沉縮變形,稱為塑性收縮,在養護不良的部位易產生表面裂縫。
3)干燥收縮裂縫。混凝土硬化后,水分蒸發引起水泥石干燥收縮,此裂縫距離表層位置較淺,變化細微而不易發現,但由于碳化和鋼筋銹蝕,裂縫愈發嚴重,影響結構的耐久性和承載能力。
4)二次澆筑裂縫。混凝土初次澆筑后,二次澆筑易產生裂縫。下層混凝土穩定之后,限制二次澆筑混凝土的塑性變形,由于變形差異較大,產生早期界面裂縫,影響整體性
3技術質量管理問題
高層建筑施工工程量巨大,難度較高,實際施工中存在多種問題,導致施工進度與工程質量受較大影響,問題總結如下:
1)技術質量管理負責人未能在施工正式實施前充分考慮、統籌管理,時間與項目節點安排不科學,造成不同施工項目組之間工作沖突,配合不默契,甚至出現做無用功的情況,造成大量浪費;
2)建筑結構過分追求造型獨特,改變了傳統的施工方法與流程,衍生出許多不可預測問題,提高了技術管理的難度;
3)項目負責人與施工人員的技術水平未能實現與新技術、新設備與新材料的同步更新,對新技術不夠熟悉,重新培訓嚴重影響施工進度,新材料的使用易造成浪費。
二解決措施
1轉換層大梁設計
設計過程中為保證轉換梁有足夠的強度和剛度,應注意以下幾點:1)原則上不應開洞,若需開洞,應布置于梁中和軸附近。孔洞直徑R不同,應對措施有所不同。a.R<hb/4(hb為轉換梁縱向尺寸),可在洞口加筋或在洞邊加網片加強。b.R>hb/4,開洞位置應位于跨中若干ln/2區段(ln為轉換梁凈跨),洞口上下位置分別按上、下弦桿加筋,提高結構強度。c.R>hb/3,需對其進行有限元分析,并根據分析結果進行配筋。另外,將洞口由直角改為圓角或在角部加腋角均可避免應力集中,提高結構強度。
2)混凝土強度等級不低于C30。
3)非抗震設計時,主筋最小配筋率為0.3;抗震設計時,一、二、三、四級抗震等級分別為0.59%,0.4%,0.35%,0.35%。
4)主筋不應有接頭。若有應采用機械連接,鋼筋接頭面積應小于全部主筋面積的50%,位置應避開受力較大部位。
5)梁上部主筋應有50%以上貫通整根梁,下部主筋應全部貫通。
6)在轉換梁支座邊距柱邊0.2l0(l0為梁內跨距)或1.5hb(hb為梁高度)的范圍內應加密箍筋,箍筋直徑應大于10mm,間距應小于100mm。
2裂縫控制應對措施
1)溫度裂縫控制措施。a.選取優質骨料,減少骨料含泥量。b.選取普通硅酸鹽425水泥,添加適量粉煤灰,利用“滾珠效應”改善混凝土性能;增加灰漿用量,減少水化熱。c.添加適量UEA微膨脹劑和高效減水劑,降低收縮變形。d.轉換梁上表面蓄水養護、保溫、保濕,減少溫度應力和體積收縮,減小梁內外溫差。e.設置多個測溫點測量轉換梁中心、梁底和梁面的溫度,將溫差控制在25℃之內。
2)塑性收縮裂縫控制措施。a.嚴格控制混凝土用水量與水灰比,減小坍落度。b.添加適量泵送劑和摻合料,減少沉陷。c.控制混凝土攪拌時間,避免拌合物均勻性發生破壞而增大沉陷。d.減緩混凝土澆筑速度,防止其堆積或振搗不充分。e.使用緩凝型減水劑,防止水分劇烈蒸發。
3)干燥裂縫控制措施。a.水泥品種:水泥的干燥收縮率正比于水泥用水量,不同水泥混凝土的干燥收縮率為:礦渣硅酸鹽水泥>普通硅酸鹽水泥>中低熱水泥>粉煤灰水泥。b.用水量:控制用水量,同一水泥用量混凝土的干燥收縮率正比于用水量,水灰比越大,干燥收縮越大。c.砂率:混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大,泵送混凝土宜加大砂率,具體數值可通過理論計算和工程實踐確定。d.摻合料、化學添加劑:添加適量一級粉煤灰和外加劑,降低混凝土干燥收縮值。e.養護:混凝土終凝前進行早期保溫養護,減少干燥收縮。
4)二次澆筑截面裂縫控制措施。混凝土二次澆筑時應控制振搗頻率,減少浮漿,保證整體性。下層澆筑完成30min后,進行插筋處理,及時撒上與預拌混凝土相同材質的石子,并將其排入混凝土漿內,使其外露尺寸與浸入尺寸大致相等,形成石筍界面。另外,在接縫處鋪設鋼筋網片,承受混凝土溫差應力,避免開裂。
3嚴格把控施工質量
高層建筑質量好壞直接影響項目收益和人民群眾生命財產安全。因此,施工過程中應做好如下內容:
1)做好施工材料質量管理。施工所用材料必須通過合法渠道采購,供貨單位須有產品質量合格證。材料需由具備資質的相關單位抽查檢驗,檢驗合格才準許投入使用。
2)做好施工過程的質量監控。每道工序檢驗合格準許實施下一道工序。對地基開挖、混凝土澆筑、防水防電以及預埋件等工序重點監控。
3)做好建筑保護與驗收工作。對已施工完成并檢驗合格的部位做好保護工作,減少后期施工對前期成品的影響。項目驗收之前應做好材料準備工作。
三結語
高層建筑施工項目龐大,施工管理難度較大,做好轉換層的科學設計施工、施工質量的嚴格把控和分包管理的良好監督關乎到高層建筑項目的收益與使用年限等方面,意義重大。
作者:賈金磊 賈杰 單位:東北林業大學土木工程學院