大跨度混凝土转换梁结构施工问题探讨

　　摘要：大跨度混凝土转换梁结构的施工，是建筑工程施工中的重点和难点，也是建筑工程中一项比较复杂的系统工程，其施工质量对整个结构的安全性有着重要意义。本文针对大跨度混凝土转换梁结构施工中存在的主要问题，通过分析和总结，提出了一些建设性的建议，希望能对今后类似结构的施工起到抛砖引玉的作用。

　　关键词：大跨度,混凝土,转换梁,结构,施工,分析

　　引言

　　随着社会的不断发展和进步，城市建筑的数量也在不断的增多，在不少城市，很多高大的建筑物拔地而起，其结构形式在向大跨度、大空间的方向发展。在高大建筑物中，混凝土转换梁结构得到了广泛应用。由于建筑结构形式需要，转换层结构构件也呈现出多样性特点，但梁式、板式转换构件占转换层结构的90%以上。高大建筑中设置的转换层主要起传递和承受上部结构荷载、保持结构稳定性的作用，是建筑结构中比较重要的部位，也是建筑工程施工中的需要重视的重点和难点，其建造过程涉及力学、材料学、结构设计及工程管理学等多门学科，是一项比较复杂的系统工程。由于转换层结构是结构荷载传递路径发生变换的部位，所以转换梁构件一般体形比较庞大，这种情况相应地决定了施工技术的复杂性。转换梁结构施工的关键在于施工方案的确定和优化，它直接影响到工程施工阶段的结构安全、工程质量和施工成本。

　　一、大跨度混凝土转换梁结构施工过程中临时支撑的施工要点分析

　　在大跨度混凝土转换梁结构施工过程中，应要充分考虑混凝土转换梁的自重以及施工荷载需要承受的上部结构荷载重力的影响，做好临时支撑的设计，使临时支撑能很好地起到对转换梁的支撑作用。临时支撑的设计中，确定其梁底模板临时支撑方式是重点。到目前为止，在大跨度混凝土转换梁的施工过程中，模板临时支撑通常采用的方法有：常规支撑法、叠合浇筑支撑法、设立钢结构支撑法、埋设型钢及钢桁架法等等，在实际施工过程中这几种方法已经成为大跨度混凝土转换梁结构施工过程中临时支撑的基本施工方案。

　　转换梁施工时，通常情况下优先考虑采用常规的混凝土浇筑方法和模板支撑形式进行施工，即一次支模一次浇筑混凝土成形，使用目前应用较为普遍的钢管脚手架支撑体系来对梁体模板进行支撑。由于转换梁底模在一次浇筑混凝土成形的情况下施工荷载很大，其支撑往往需要从转换梁底一直撑到结构底层地面或地下室的底板。该方案需准备大量的模板支撑材料，材料的租赁费或一次购置费用较大。因此这种施工技术适用于施工现场可用的支撑材料较多，且转换梁在主体结构中位置较低的情况。

　　叠合浇筑法是一种应用叠合梁原理将转换梁分两次或三次浇筑叠合成型的施工方法。该方法利用第一次浇筑混凝土形成的梁支承第二次浇筑混凝土的自重及施工荷载，首次浇筑混凝土的高度多为梁高的1/4。再利用第二次浇筑混凝土与第一次浇筑混凝土形成的叠合梁支承第三次浇筑混凝土的自重及施工荷载。采用这种施工技术时，转换梁的钢管支撑系统脚手架只需考虑承受第一次浇筑层的混凝土自重和施工荷载，因而可大为减小其下部钢管支撑的负荷，减少支撑材料的使用数量，同时混凝土分层浇筑可缓解由于大体积混凝土水化热较高从而引起温度应力过大等对裂缝控制的不利影响。

　　建筑转换层结构中的转换梁具有跨度和截面高大化的趋势，有些情况下，若仍采用普通的钢管脚手架作为施工期间的临时支撑形式，则无法满足大跨度、大截面转换梁对支撑体系强度、刚度及稳定性的要求。这时可采用设立钢结构支撑作为主要的临时支撑，钢管脚手架可作为辅助支撑形式与钢结构支撑共同工作。钢结构支撑可有钢格构柱、钢管柱和钢桁架等形式，均具有较强的强度、刚度和稳定性。

　　当转换结构下层空间高度较大而难以设置临时支撑时，可在转换梁中埋设型钢或钢桁架，梁体模板可固定于型钢或钢桁架上，即将两者进行一体化设计，以承受转换梁绝大部分自重、部分结构荷载及施工荷载，梁体混凝土可一次浇捣成形。由于型钢或钢桁架作为转换梁的“骨架”，具有较大的强度、刚度和稳定性，可以满足转换梁结构对支撑形式承载力的要求。当采用这种施工技术时，转换梁设计成钢骨混凝土组合结构较为适宜。

　　二、混凝土转换梁的混凝土工程施工要点分析

　　大跨度预应力混凝土转换梁的混凝土工程施工中，其重点在于避免或减少各种有害裂缝的产生。产生裂缝的主要影响因素包括混凝土温升值的影响、混凝土温度变化的影响、混凝土收缩变形的影响、外界条件的影响等等。裂缝根据成因可分为结构荷载产生的裂缝、结构次应力引起的裂缝、温度裂缝及收缩裂缝等。由于转换大梁的混凝土体量大，属于大体积混凝土构件，混凝土的温度变化和收缩变形产生的温度裂缝及收缩裂缝出现的几率较大，因此，转换梁的混凝土工程施工主要对温度裂缝和收缩裂缝进行控制。

　　在转换梁的混凝土工程施工中，为保证混凝土浇筑质量，确保结构和构件的安全性和耐久性，要通过控制混凝土绝热温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸值等方法来减少或避免混凝土中温度裂缝和收缩裂缝的出现。相应地在施工方法上可采取下列措施以防止混凝土温升值过大和提高混凝土抗拉强度:

　　1.控制混凝土的出机温度和浇筑温度。规范规定混凝土浇筑温度不宜超过28℃，降低混凝土的浇筑温度，也就是相应地降低了混凝土内部的最高温度，并减少了结构的内外温差，同时延长了混凝土的初凝时间。在常温中进行混凝土浇筑施工时可在搅拌用水中加冰块，使搅拌水温控制在4℃~8℃之间，以起到降低混凝土浇筑温度的作用。

　　2.采用分层次浇筑施工的方法，按每层300~500mm厚进行连续浇筑，并在前一层混凝土初凝之前，将后一层混凝土浇筑完毕。

　　3.采用叠合梁原理将转换梁按叠合构件进行施工，即通过沿梁高度方向设置水平施工缝将梁分割成几个厚度较大的层次，在上一层次混凝土浇筑完成达到一定强度且其中温度分布及变化己趋于均衡的情况下，再进行下一层次混凝土的浇筑。此办法将可缓解大体积混凝土水化热高、内外温差过大等对裂缝控制的不利影响同时，即使在裂缝出现的情况下，也不易形成贯穿梁体截面上下的裂缝。

　　结论与建议

　　在大跨度混凝土转换梁结构施工过程时，考虑到转换结构的自重及施工荷载一半都比较大，所以应对其模板支撑方案采用专门设计以保证支撑系统有足够的强度、刚度和稳定性; 当转换结构下层空间高度较大而难以设置临时支撑时，可采用在转换结构内埋设型钢的办法;在转换梁体积较大时，宜采用叠合梁原理将转换梁混凝土分次浇筑，以解决大梁施工荷载的传递问题;对截面尺寸较大的转换梁应按大体积混凝土工程组织施工，需考虑转换结构混凝土徐变、收缩的影响及大体积混凝土的水化热问题，在材料选用、施工方法、养护方法以及结构和构造设计上，应采取防止混凝土温度应力和收缩应力过大和提高混凝土抗拉强度的措施。

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