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高层商住楼框支-剪力墙结构转换层的几项技术措施

 高层商住楼框支-剪力墙结构转换层的几项技术措施

     摘要:近年来,许多高层商住楼、商办楼的结构设计,往往底下几层框剪内筒筋混凝土结构,以满足商场大空间的需要,通过三层至五层的结构转换层承担标准层中剪力墙的技术转换措施。本文简单介绍了梁式转换导层在设计和施工中常用的几项技术措施。

  关键词:结构转换层,自重,刚度,锚固,模板支撑体系

  为满足建筑物上、下不同使用功能的要求,越来越多的高层公寓设计为框支-剪力墙结构,因上、下结构刚度突变,构件不连续,传力复杂,在地震作用下框支层将产生很大的内力和塑性变形,抗震性能差,易造成震害;转换层应力复杂,截面尺寸较大,材料耗用量大,自重大,施工复杂。所以在设计和施工方面我们考虑了以下几项措施。

  一、设计方面

  1、上部剪力墙体系

  1.1减轻结构自重

  减轻结构自重,可直接减少混凝土用量,同时减小垂直荷载和水平地震力,进一步减小结构内力,改善经济指标,特别是基础和转换层的混凝土和钢材耗用量。

  1.1.1楼板

  楼板覆盖整个建筑面积,减小楼板厚度即为每平方米建筑面积所减小的混凝土量。采用把楼板厚度控制在满足板的厚度与计算跨度要求的比值,并满足防火和预埋管线要求的较小值即100mm,以取得最低的混凝土消耗。

  1.1.2剪力墙

  在考虑楼板的同时亦考虑剪力墙混凝土的消耗最少。按开间扩大剪力墙的间距,将部分开间的墙体用轻质隔墙取代,能有效地减少混凝土用量。为不增加板的跨度,使楼板厚度100mm得以实现,在隔墙处设置梁。由于居住建筑开间和进深一般都不大,取梁宽与隔墙等厚,以免露梁。

  为减轻自重,剪力墙厚度分200mm及250mm两种,沿高度分两次变化,即墙厚250mm减到200mm,墙厚200mm减到180mm。

  1.2减小刚度

  框支-剪力墙结构其上部剪力墙刚度偏大,应减小其刚度,使上下刚度尽量接近,以改善结构的抗震性能。

  1.2.1扩大剪力墙间距

  按开间扩大剪力墙间距,不但能减少混凝土用量,也有利于减小刚度。

  1.2.2剪力墙留设结构洞

  较长的墙体留设结构洞,洞用轻质墙体填充,可有效地减小剪力墙结构的刚度。

  2、转换层设计

  本工程除水平、垂直方向设置剪力墙外,尚有斜方向的墙体,其上下轴线无法对齐。剪力墙结构的内力只能通过转换层传给框支结构。

  2.1减轻转换层自重

  由于厚板转换层材料耗用量大,结构经济指标差,因其自身重量大,抗震能力差。本工程设计时从减轻自重出发,优先考虑梁系转换。梁高1.8~2.3m,梁宽一般为0.8m~1.0m。

  2.2加强梁的抗扭刚度

  计算结果显示梁的扭矩大,除配置纵向抗扭钢筋及横向抗扭箍筋外,增加转换层板厚,板厚设计为180mm。

  2.3加强转换梁与框支柱、中筒的连接

  转换梁与框支柱、中筒连接处负弯矩大,加强钢筋锚固连接,并在转换层的高度范围框支柱、中筒部位箍筋加密,以加强此处连接。

  与厚板相比,本工程的转换层减少混凝土33%,对节省混凝土用量和减小地震力均有较大意义。

  3、框支层设计

  框支-剪力墙结构的薄弱部位在框支层,故加强其延性,提高抗震性能是十分重要的。

  3.1增加墙量及刚度

  本工程建筑功能要求大空间,不能设置更多的落地剪力墙,故在不影响功能的情况下,争取中筒四角加设T形落地墙体,以增加框支层墙量及刚度。

  3.2采用钢纤维混凝土,提高抗震性能

  为提高框支层抗震性能,提高其延性,本工程框支层竖向构件包括墙和柱,采用钢纤维混凝土,1m3混凝土内钢纤维掺量为80kg,可提高抗拉强度设计值约35%,提高抗剪强度设计值约50%。除强度提高外,钢纤维混凝土与普通混凝土同时使用,不需要采取特殊的构造措施,因此可用于设计需要加强的部位,而不需要的部位可以不用,具有较大的灵活性。本工程地下2层,由于地下室墙多,抗震性能较好,不必采用钢纤维混凝土,但为了有一过渡,钢纤维混凝土用于地下1层至转换层顶面的竖向构件。施工时注意钢纤维应搅拌均匀,避免结团。

  二、施工方面

  1、钢筋工程

  1.1根据结构祥图,设计大量采用Ф28以上粗直径钢筋作主筋,并对接头位置作了明确规定。由于框支梁钢筋直径粗、数量多,上部纵筋必须全部弯至梁底,接头均采用直螺纹连接,然后用塔吊铺以人工吊装到位。

  1.2由于梁截面高度大,纵向受力钢筋多和抗扭钢筋直径大,每根转换大梁的每层水平钢筋均需塔设钢管支撑架,用三~四个人工同时操作就位,为使钢筋平直,待箍筋绑扎好后,临时排架逐步撤除。

  1.3由于转换大梁宽度800~1000mm,高度达1800-2300mm,所以施工时必须先把主钢筋、抗扭纵筋(包括锚固要求伸入支座的长度)分层就位后,再套入箍筋、电焊封闭,再绑扎S加强筋。按常规施工方法,应先搭设梁底筋、再绑扎梁钢筋,而该部位箍筋达到Ф16-Ф18,箍筋先做成开口箍,待主筋、分布筋就位后再套入箍筋。根据图纸要求,错开箍筋接头位置,逐一电焊焊牢,对梁底箍筋接头,采用仰焊。钢筋工程结束后,再支梁侧模。

  1.4不出转换层的柱头钢筋,按设计要求锚固长度,直角弯曲后锚固筋与梁成放射形锚入楼板结构中,而边柱、转角柱的锚固筋弯曲后,只能弯入柱顶和梁中,造成转换梁部分主筋无法插入,所以柱锚固筋伸入框支梁中的高度可适当降低,但必须保证锚固长度。

  2、模板工程

  由于转换大梁混凝土量大,可分二段浇捣,施工缝留在梁高中上部;也可一次完成梁板的浇筑。模板支撑体系要进行两个方面的计算;一是支撑体系本身的计算,另一个是对下层楼板强度的计算。

  2.1本工程的模板配置为:

  (1)梁底采用50mm×100mm木方,梁宽1000~1200mm,纵向设6~8排50mm×100mm木方,间距中对中200~250mm;上铺梁底模。

  (2)梁侧模采用50mm×100mm木方,纵向设5~6排50mm×100mm木方,间距中对中350~400mm。

  梁侧模均采用胶合板,50mm×100m作模档。水平模挡间距为400mm,竖向模挡间距为400mm,整体梁采用M12螺杆对拉,螺杆从梁底开始设置,水平及竖向间距均按400mm设置。

  2.2梁板模的支撑体系:

  框支梁梁底采用钢支撑,根据梁宽每300~400设一道钢支撑,钢支撑纵向间距为400mm,楼板钢支撑间设扫地杆一道。

  2.3楼板强度加固措施

  由于转换层自重大,框支梁钢支撑于下层楼板上,其板厚为120mm,砼为C40。为保证楼板的承载力,在三层转换层施工时,在地下室、一、二层框支梁的支撑立杆相应位置设置立杆,使转换层施工荷载通过支撑传给基础。

  3、混凝土工程

  商品混凝土采用钢纤维混凝土,尽量减少水泥和水比例,采用增加粉煤灰比例,采用增加粉煤灰比例和高效缓凝型减水剂,控制初凝时在4-6小时,并缓慢水化热的释放。

  在框支柱和框支梁的接头位置,由于钢筋排列密挤,振捣时用小型振动棒,保证混凝土的密实度。

  对截面尺寸较大的框支梁浇筑混凝土后,及时覆盖保温,控制混凝土内外温差不大于25℃。

  三、结语

  实践证明,由于转换层的特殊结构,模板支设、钢筋绑扎及大体积砼浇筑施工起来相对比较困难,因此,在设计和施工对各方面因素考虑的充分,做好施工方案的选择和采用合理的施工技术非常重要。本工程通过采取综合的控制措施,转换层钢筋混凝土没有发现任何有害裂缝。

  

  参考文献

  [1]唐兴荣编著《高层建筑转换层结构设计与施工》出版社:中国建筑工业出版社2002.10

  [2]《建筑施工手册》第四版出版社:中国建筑工业出版社2003.9

  [3]《混凝土结构设计规范》出版社:中国建筑工业出版社2002.2

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