叠合式施工技术在转换层施工中的应用

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

叠合式施工技术在转换层施工中的应用 一 叠合构件的受力特点  叠合式施工技术是指混凝土构件不是一次浇灌成型，而是分成两次或多次浇灌，在叠合时，做好施工缝处理。 叠合式受力构件可分为“一阶段受力叠合式受力构件”和“二阶段叠合式受力构件”两类，前者指在施工阶段在构件下有可靠支撑，能保证在施工阶段的荷载不使构件受力而直接传入支撑，这类构件称为“施工阶段有可靠支撑的叠合式结构”。“二阶段受力叠合受力构件”是指在施工阶段简支的构件下不加支撑，而由预制构件承受施工阶段的恒载和施工荷载，待后浇的砼达到设计要求后，再在预制构件已经受力的基础上（此时施工荷载已经）由二次浇筑后形成的截面继续承担后加的恒载，以及使用阶段的楼面或屋面活荷载，这种叠合式受弯构件亦可称为“施工阶段无支撑的叠合结构”。由于转换层叠合梁的施工方法的原理与 “二阶段受力叠合式受弯构件”相同，所以，必须弄清是“二阶段受力叠合式的受承载力的变形能力与整浇梁有何异同”。 二阶段受力叠合式受弯构件的受力有两个主要特点：一是叠合梁受拉钢筋应力超前，二是后浇砼的受压应变滞后，应力超前只影响钢筋提前达到流限，从实际中知道，对叠合梁的极限强度并不降低，但“应力超前”现象并不为常值，当叠合后二次加载到受拉区砼塑性弯形时，叠合梁的受拉钢筋应变挠度和曲率随荷载的增长速度反而比较慢，但钢筋达到流限后又加快，出现这一现象的原因，是由于变化着的“荷载预应力”起作用的缘故，“应力超前”是不利因素，必须加以控制，荷载预应力是有利因素. 后浇砼的“受压应变滞后”现象二次受力叠合梁在一次受力时，是由预应力构件的受压区砼承受压力，但在二次受力时，主要由后浇砼承受压力，这种由两种砼交替受压的情况，使得后浇砼受力应变比相应的对比梁在相同的弯矩作用下受压应变小，这种现象叫“受压砼应变滞后” “应力超前”和“应变滞后”现象是二次受力叠合梁受力性能的一对孪生现象，两者的变化规律是随着M1的增大而增大，随着h1的增大而减少，它在二次受力叠合梁受力性能中起到重要作用。 经过分析得出结论，叠合梁与相应的现浇梁相比，存在“受拉钢筋应力超前”和“受压砼应变滞后”现象，但在二次受力时，其受拉钢筋的应变，挠度增长速度反而比相应对比梁慢，但钢筋达到流限后以变快，最后破坏时承载力与对比梁基本相同，只是挠度变大裂缝变宽而已。 二 在转换层施工中的应用 目前，转换层施工主要采用以下几种方法： a.常规浇灌法：考虑一次支模浇灌砼成型，由于转换层的底模承受的荷载比较大， 其支撑往往需要从转换层一直支撑到底层地面或地下室底板，该方案需要大量的模 板及支撑材料，在经济上极不合理； b.叠合梁施工法：应用叠合梁原理将转换梁或转换厚板分两次或三次叠合成型，该方案利用第一次浇灌的混凝土形成的梁或板支承第二次浇灌的混凝土自重及施工荷载，利用第二次浇灌的砼与第一次浇灌的砼形成的叠合梁支承第三次浇灌的砼的自重及施工荷载，采用这种施工技术，转换梁或厚板下的钢管支撑系统只需要考虑第一次砼自重和施工荷载，因而可大为减少下部钢管支撑的负荷，减少大量的模板材料，同时因砼分层浇灌可缓解大体积砼水化热过高，温度应力对控制裂缝的不利影响；施工时应注意叠合面的处理，必要时在叠合面处采取特殊的构造处理，该种方案主要考虑转换层下的梁板的承载力，不需另增加支撑系统。 c、荷载传递法：将转换梁或转换厚板的砼自重和施工荷载通过支撑系统由若干层梁板共同承担，支撑模板的数量通过计算确定，该方法必须经过计算，且增加的支撑数量比较大，增加了投入； d、埋设型钢法：在转换结构中的埋设型钢或钢桁架，将型钢或钢桁架与模板连成一体，以承受全部大梁自重及施工荷载，大梁一次浇灌成形，由于型钢埋设后，不可取出，增加了施工成本。 综合以上几种施工方案，从技术和经济的角度可以看出，采用叠合梁浇灌方案是所有转换层施工方案中投入相当小的一种方案，也正因为此，叠合梁施工技术才越来越广地应用于转换层施工。 一）设计思路 确定第一次混凝土浇灌的高度→验算第一次浇灌混凝土的承载力→计算第一次混凝土施工的模板参数→验算转换层下一层结构的承载力。 选取验算的主梁断面为1200×2000，上部通筋为16 32，下部通筋为30 32，净跨为7250mm,箍筋为 14@100(8), 本次验算所涉及到的材料参数： C50砼：f c=23.1n/mm2,ft=1.89n/mm2,a1=1,  C40砼，ft=1.71n/mm2,Fc=19.1n/mm2, HRB400钢筋， fy=360n/mm2,ζb=0.518 钢管.Φ48×3.5,    A=4.89cm2，G=3.84kg/m,Ix=12.19cm4,Wx=5.08cm3, 钢模板： 选用P3025 300宽平板钢模， I=36.3cm4， W=8.21cm3。 二）确定第一次混凝土浇灌高度 为了保证混凝土结构的整体性，保证砼受压区砼的完整性，第一次砼浇灌高度必须在中性轴上，0.55h=1.1米。 三）第一次浇筑的砼承载力验算； 1 计算h0： h0=1100-60=1040mm,  ρ=As/bh=30×804.3/1200×1100=1.8%>0.24% 2 计算Mu  as=ζ(1-0.5ζ)=0.255 Mu=asa1fcbh02=7645397760n.mm=7645.4kn.m, 3 第二次浇筑砼的荷载计算； a 模板自重， 1.4×1.6=2.24kn/m b 砼自重 24×(1.2×1.8+1.6×0.2)=59.52kn/m d 振动荷载  2×1.6=3.20kn/m e 施工荷载  2.5×1.6=4.0kn/m 荷载设计值q=1.2×(a+b)+1.4×(d+e)=84.2kn/m M=qL2/8=553.2kn.m< Mu 第一次浇筑的砼完全可以满足要求， 四）、模板支承验算； 1、荷载计算 a模板及支架自重G1K=1.4×1.6=2.24n/mm b新浇混凝土自重G2K=24×1.1×1.2=31.68n/mm c钢筋自重标准值G3K=5.3n/mm d竖向振动荷载：G4K=2×1.1=2.2n/mm, e施工人员及施工荷载：Q1K=2.5×1.6=4n/mm, 验算强度时 Q=1.2×(G1K+G2K+G3K)+1.4×Q1K=52.6 n/mm, 验算挠度时 Q/=1.2×(G1K+G2K+G3K)=47 n/mm, 2、小横杆计算； 确定小横杆间距（按钢模的强度及挠度确定）： 按强度要求：  按挠度要求：  为安全起见，小横杆间距L小取300mm。在小横杆中间增加一个支点，则小横杆就变成两等跨的连续梁，小横杆每跨跨度L=(1200+400)/2=800mm,，利用结构力学的对称性原理，参照《按施工手册》P49“一端简支，另一端固定”计算，计算简图如下： q=QL小/B=13.15n/mm, q/=Q/L小/B=11.753n/mm, b=B/2=600mm,a=L-b=800-600=200mm, RB=qB-2RA=12174n。 1、抗弯强度验算 MB=qb2/2-RAL=924600n·mm =M/W=182 N/mm＜205N/mm,达到要求。 2、挠度验算 3 大横杆验算 大横杆跨度L大=2×L小=600mm， 按三跨连续梁承受一个集中力验算，计算简图如下： P=RA=1803n 1、抗弯强度验算(支座处的小横杆与立杆直接相连，该力直接传给立杆，不参加大横杆的受力计算)： MB=MC=0.175PL大=189315n/mm, =M/W=37.3 n/mm＜205 n/mm,达到要求. 2、挠度验算 3、扣件抗滑能力验算(单个扣件的抗滑力为6000n): RA=1.156P+P=3887n≤6000n，达到要求。 4、立柱验算 承载力验算：查根据《简明施工计算手册》440页表8-18知Φ48×3.5,对接立管，横杆步距为1800mm时，承受的垂直荷载为27.7kn， 边立杆承载的荷载：  RB=RC=1.156P+P=3887n＜2770n,满足要求 边立杆刚度验算， L0=1800mm, i=(D2+d2)0.5/4=15.78mm, λ=L/i=114 由《JGJ130-2001》附录C查得 =0.489 满足要求； 中间立杆强度验算:P=12174n＜27700n， 强度达到要求。 中间立杆刚度验算，L0=1800mm, i=(D2+d2)0.5/4=15.78mm,λ=L/i=114 由《JGJ130-2001》附录C查得 =0.489 五)、验算转换层下一层梁板的承载力； 将集中荷载转化为线荷载为66.5kn/m， 梁本身自重，24×(0.5×0.48+0.25×0.12)=7.9kn/m, 跨中Mmax=(66.5+7.9)×7.252/24=22.5kn.m 计算梁抵抗矩，按T形截面进行计算： Hf/=120mm,ho=540mm, ,bf取750， a1fcbfhf/ =1×19.1×750×120 =1719000n>fyAS=1590516n,属于第一类T形截面， As=9×490.9>ρminbh=0.002×500×600=600mm2, ,as=0.188, Ms=asa1fcbho2=523.54kn.m>Mmax，满足要求, 验算支座处承载力； M=-QL2/12=-45kn.m, 支座处断面500×600，配筋13 25，Ho=540mm,查表as=0.349， Mu=asa1fcbho2=971.9kn.m>45kn.m,满足要求， 六）结束语 随着高层建筑的增多，转换层的作用显得越来越重要，转换层存在的本身自重大、钢筋工程量大、砼水化热大等问题，是每一个做转换层的施工人员必须要处理的，本文拟从施工的角度去解决一个                         现浇混凝土蜂巢楼盖(结构盒)技术 专利号ZL03214972.7 
  
技术特点 
1． 用本项技术建造的楼盖，由网格梁形成骨架, 梁顶和梁底带有薄板，整体现浇而成。梁板合二为一，其空心率最高达80%以上。因此结构的自重很小但承载力极大。 
2． 结构盒既是叠合受力构件又是模板。它与后浇的肋梁锚结成一个整体，不再拆除。它的上顶板和下底板成为工字形肋梁的翼缘，盒体的侧壁成为肋梁的一部分,参与共同受力。 
3． 此项技术使得楼盖底模非常简单，现浇混凝土量大大减少，因此施工很方便，而且能缩短工期。并能减少因混凝土收缩产生的裂缝。 
4． 因为自重小，钢筋用量和混凝土用量就大大减小，因此降低了工程造价。    
5． 一般的楼盖结构都有一个较高的梁和相对较薄的板，用本项技术形成的楼盖， 
梁板组成一体，其结构厚度仅为跨度的1/20~1/40，降低了层高，而且板底平整 
无需抹灰，无需吊顶。 
5. 楼盖的保温隔声效果极好。 
6. 用此技术现浇成的楼盖，具有二个方向的截面和构造都相同的工字形截面，是双向受力结构。 
适用范围 
1. 用于多层高层大跨度结构，如图书馆，商场，展览馆，大会议室，阶梯教室，电视演播厅，高层公共建筑，厂房等。无需预应力，跨度可做到24米。 
2. 用于高层小高层住宅，除了卫生间厨房外，各户的楼盖就是一块板，所有的隔墙直接安装在楼板上，给住户自由分隔提供了很大的空间。用此结构，省去了敷设在地面上的水平暖气管道的80-90mm厚的混凝土垫层。 
3. 用于多层仓库，由于自重轻承载力大，可以加大仓库的柱网。 
4. 用于旧建筑的加层。由于结构厚度小，特别适合于加层。 
技术简介 
  结构盒以及用结构盒形成的蜂巢楼盖构造，见附图。 
结构盒是一个中空封闭的盒体，用高强薄壁复合混凝土制成，它的底板顶板的厚度和配筋由结构整体受力计算确定，并与后浇肋梁筋钩锚在一起。为了保证结构盒与现浇混凝土肋梁的整体受力，采取了下列构造措施： 
A: 顶板或底板的受力筋伸出盒体外，与肋梁钢筋笼子钩锚在一起。 
B: 在顶板或底板四周设有嵌固槽。其作用是加大肋梁与嵌固槽的接触面，主要是  
   让二部分混凝土有了机械咬合的作用。 
C: 在嵌固槽内侧设有传力凸键。其作用是使得肋梁与盒体顶底板或顶板之间的传  
   力更加平稳。 
D: 在侧壁是留有叠合池。其作用是让肋梁与盒体侧壁有了机械咬合的作用。 
E: 在叠合池处有叠合筋。其作用是加强了肋梁与盒体侧壁之间的连接。 
其它说明： 
    计算方法，工程实例，经济分析，相关参数的选择等内 
  容及图片：另有专题资料介绍。  欢迎联系。          
0531-82721259 
                                                   13791106957 
  
      关于现浇混凝土蜂巢楼盖(结构盒)设计问题的说明 
  
   现浇混凝土蜂巢楼盖的计算模型实质上就是空心板，只是与传统空心板相比较它有以下几个特点： 
1． 现浇蜂巢楼盖有赖于结构盒这个叠合构件才能形成。结构盒在楼盖加工过程中一方面起模板作用，最主要的作用是它成为整个楼盖结构的一部分，结构盒的顶板、底板分别作为工字形肋梁的上下翼缘来处理。其厚度、配筋都按计算确定。 
2． 现浇蜂巢楼盖是双向受力，其应力状态分析和传力过程与密肋板基本相同，只不过它比密肋板多了一个底板，它比密肋板能承受大得多的负弯矩。 
3． 现浇蜂巢楼盖属于大空腔楼盖，其空心率比普通空心板大得多。 
4． 用有限元方法计算时，蜂巢楼盖就按板单元处理。有限元的分析对象不再局限于目前建筑结构中常见的杆系结构，它可以是杆系也可以分析板、壳、膜、索、块体等任何形体的对象。目前较为流行的有限元软件有 
ANSYS   SAT84  ETABS  STRAT  等。 
5． 有关工程实例，算例，工程经济分析，构造图集等资料正在编制中。