疊合式施工技術(shù)在轉(zhuǎn)換層施工中的應(yīng)用

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疊合式施工技術(shù)在轉(zhuǎn)換層施工中的應(yīng)用 一 疊合構(gòu)件的受力特點(diǎn)  疊合式施工技術(shù)是指混凝土構(gòu)件不是一次澆灌成型，而是分成兩次或多次澆灌，在疊合時(shí)，做好施工縫處理。 疊合式受力構(gòu)件可分為“一階段受力疊合式受力構(gòu)件”和“二階段疊合式受力構(gòu)件”兩類，前者指在施工階段在構(gòu)件下有可靠支撐，能保證在施工階段的荷載不使構(gòu)件受力而直接傳入支撐，這類構(gòu)件稱為“施工階段有可靠支撐的疊合式結(jié)構(gòu)”。“二階段受力疊合受力構(gòu)件”是指在施工階段簡支的構(gòu)件下不加支撐，而由預(yù)制構(gòu)件承受施工階段的恒載和施工荷載，待后澆的砼達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再在預(yù)制構(gòu)件已經(jīng)受力的基礎(chǔ)上（此時(shí)施工荷載已經(jīng)）由二次澆筑后形成的截面繼續(xù)承擔(dān)后加的恒載，以及使用階段的樓面或屋面活荷載，這種疊合式受彎構(gòu)件亦可稱為“施工階段無支撐的疊合結(jié)構(gòu)”。由于轉(zhuǎn)換層疊合梁的施工方法的原理與 “二階段受力疊合式受彎構(gòu)件”相同，所以，必須弄清是“二階段受力疊合式的受承載力的變形能力與整澆梁有何異同”。 二階段受力疊合式受彎構(gòu)件的受力有兩個(gè)主要特點(diǎn)：一是疊合梁受拉鋼筋應(yīng)力超前，二是后澆砼的受壓應(yīng)變滯后，應(yīng)力超前只影響鋼筋提前達(dá)到流限，從實(shí)際中知道，對疊合梁的極限強(qiáng)度并不降低，但“應(yīng)力超前”現(xiàn)象并不為常值，當(dāng)疊合后二次加載到受拉區(qū)砼塑性彎形時(shí)，疊合梁的受拉鋼筋應(yīng)變撓度和曲率隨荷載的增長速度反而比較慢，但鋼筋達(dá)到流限后又加快，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因，是由于變化著的“荷載預(yù)應(yīng)力”起作用的緣故，“應(yīng)力超前”是不利因素，必須加以控制，荷載預(yù)應(yīng)力是有利因素. 后澆砼的“受壓應(yīng)變滯后”現(xiàn)象二次受力疊合梁在一次受力時(shí)，是由預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的受壓區(qū)砼承受壓力，但在二次受力時(shí)，主要由后澆砼承受壓力，這種由兩種砼交替受壓的情況，使得后澆砼受力應(yīng)變比相應(yīng)的對比梁在相同的彎矩作用下受壓應(yīng)變小，這種現(xiàn)象叫“受壓砼應(yīng)變滯后” “應(yīng)力超前”和“應(yīng)變滯后”現(xiàn)象是二次受力疊合梁受力性能的一對孿生現(xiàn)象，兩者的變化規(guī)律是隨著M1的增大而增大，隨著h1的增大而減少，它在二次受力疊合梁受力性能中起到重要作用。 經(jīng)過分析得出結(jié)論，疊合梁與相應(yīng)的現(xiàn)澆梁相比，存在“受拉鋼筋應(yīng)力超前”和“受壓砼應(yīng)變滯后”現(xiàn)象，但在二次受力時(shí)，其受拉鋼筋的應(yīng)變，撓度增長速度反而比相應(yīng)對比梁慢，但鋼筋達(dá)到流限后以變快，最后破壞時(shí)承載力與對比梁基本相同，只是撓度變大裂縫變寬而已。 二 在轉(zhuǎn)換層施工中的應(yīng)用 目前，轉(zhuǎn)換層施工主要采用以下幾種方法： a.常規(guī)澆灌法：考慮一次支模澆灌砼成型，由于轉(zhuǎn)換層的底模承受的荷載比較大， 其支撐往往需要從轉(zhuǎn)換層一直支撐到底層地面或地下室底板，該方案需要大量的模 板及支撐材料，在經(jīng)濟(jì)上極不合理； b.疊合梁施工法：應(yīng)用疊合梁原理將轉(zhuǎn)換梁或轉(zhuǎn)換厚板分兩次或三次疊合成型，該方案利用第一次澆灌的混凝土形成的梁或板支承第二次澆灌的混凝土自重及施工荷載，利用第二次澆灌的砼與第一次澆灌的砼形成的疊合梁支承第三次澆灌的砼的自重及施工荷載，采用這種施工技術(shù)，轉(zhuǎn)換梁或厚板下的鋼管支撐系統(tǒng)只需要考慮第一次砼自重和施工荷載，因而可大為減少下部鋼管支撐的負(fù)荷，減少大量的模板材料，同時(shí)因砼分層澆灌可緩解大體積砼水化熱過高，溫度應(yīng)力對控制裂縫的不利影響；施工時(shí)應(yīng)注意疊合面的處理，必要時(shí)在疊合面處采取特殊的構(gòu)造處理，該種方案主要考慮轉(zhuǎn)換層下的梁板的承載力，不需另增加支撐系統(tǒng)。 c、荷載傳遞法：將轉(zhuǎn)換梁或轉(zhuǎn)換厚板的砼自重和施工荷載通過支撐系統(tǒng)由若干層梁板共同承擔(dān)，支撐模板的數(shù)量通過計(jì)算確定，該方法必須經(jīng)過計(jì)算，且增加的支撐數(shù)量比較大，增加了投入； d、埋設(shè)型鋼法：在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的埋設(shè)型鋼或鋼桁架，將型鋼或鋼桁架與模板連成一體，以承受全部大梁自重及施工荷載，大梁一次澆灌成形，由于型鋼埋設(shè)后，不可取出，增加了施工成本。 綜合以上幾種施工方案，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度可以看出，采用疊合梁澆灌方案是所有轉(zhuǎn)換層施工方案中投入相當(dāng)小的一種方案，也正因?yàn)榇?，疊合梁施工技術(shù)才越來越廣地應(yīng)用于轉(zhuǎn)換層施工。 一）設(shè)計(jì)思路 確定第一次混凝土澆灌的高度→驗(yàn)算第一次澆灌混凝土的承載力→計(jì)算第一次混凝土施工的模板參數(shù)→驗(yàn)算轉(zhuǎn)換層下一層結(jié)構(gòu)的承載力。 選取驗(yàn)算的主梁斷面為1200×2000，上部通筋為16 32，下部通筋為30 32，凈跨為7250mm,箍筋為 14@100(8), 本次驗(yàn)算所涉及到的材料參數(shù)： C50砼：f c=23.1n/mm2,ft=1.89n/mm2,a1=1,  C40砼，ft=1.71n/mm2,Fc=19.1n/mm2, HRB400鋼筋， fy=360n/mm2,ζb=0.518 鋼管.Φ48×3.5,    A=4.89cm2，G=3.84kg/m,Ix=12.19cm4,Wx=5.08cm3, 鋼模板： 選用P3025 300寬平板鋼模， I=36.3cm4， W=8.21cm3。 二）確定第一次混凝土澆灌高度 為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，保證砼受壓區(qū)砼的完整性，第一次砼澆灌高度必須在中性軸上，0.55h=1.1米。 三）第一次澆筑的砼承載力驗(yàn)算； 1 計(jì)算h0： h0=1100-60=1040mm,  ρ=As/bh=30×804.3/1200×1100=1.8%>0.24% 2 計(jì)算Mu  as=ζ(1-0.5ζ)=0.255 Mu=asa1fcbh02=7645397760n.mm=7645.4kn.m, 3 第二次澆筑砼的荷載計(jì)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 振動荷載  2×1.6=3.20kn/m e 施工荷載  2.5×1.6=4.0kn/m 荷載設(shè)計(jì)值q=1.2×(a+b)+1.4×(d+e)=84.2kn/m M=qL2/8=553.2kn.m< Mu 第一次澆筑的砼完全可以滿足要求， 四）、模板支承驗(yàn)算； 1、荷載計(jì)算 a模板及支架自重G1K=1.4×1.6=2.24n/mm b新澆混凝土自重G2K=24×1.1×1.2=31.68n/mm c鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值G3K=5.3n/mm d豎向振動荷載：G4K=2×1.1=2.2n/mm, e施工人員及施工荷載：Q1K=2.5×1.6=4n/mm, 驗(yàn)算強(qiáng)度時(shí) Q=1.2×(G1K+G2K+G3K)+1.4×Q1K=52.6 n/mm, 驗(yàn)算撓度時(shí) Q/=1.2×(G1K+G2K+G3K)=47 n/mm, 2、小橫桿計(jì)算； 確定小橫桿間距（按鋼模的強(qiáng)度及撓度確定）： 按強(qiáng)度要求：  按撓度要求：  為安全起見，小橫桿間距L小取300mm。在小橫桿中間增加一個(gè)支點(diǎn)，則小橫桿就變成兩等跨的連續(xù)梁，小橫桿每跨跨度L=(1200+400)/2=800mm,，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的對稱性原理，參照《按施工手冊》P49“一端簡支，另一端固定”計(jì)算，計(jì)算簡圖如下： 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、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算 MB=qb2/2-RAL=924600n·mm =M/W=182 N/mm＜205N/mm,達(dá)到要求。 2、撓度驗(yàn)算 3 大橫桿驗(yàn)算 大橫桿跨度L大=2×L小=600mm， 按三跨連續(xù)梁承受一個(gè)集中力驗(yàn)算，計(jì)算簡圖如下： P=RA=1803n 1、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算(支座處的小橫桿與立桿直接相連，該力直接傳給立桿，不參加大橫桿的受力計(jì)算)： MB=MC=0.175PL大=189315n/mm, =M/W=37.3 n/mm＜205 n/mm,達(dá)到要求. 2、撓度驗(yàn)算 3、扣件抗滑能力驗(yàn)算(單個(gè)扣件的抗滑力為6000n): RA=1.156P+P=3887n≤6000n，達(dá)到要求。 4、立柱驗(yàn)算 承載力驗(yàn)算：查根據(jù)《簡明施工計(jì)算手冊》440頁表8-18知Φ48×3.5,對接立管，橫桿步距為1800mm時(shí)，承受的垂直荷載為27.7kn， 邊立桿承載的荷載：  RB=RC=1.156P+P=3887n＜2770n,滿足要求 邊立桿剛度驗(yàn)算， L0=1800mm, i=(D2+d2)0.5/4=15.78mm, λ=L/i=114 由《JGJ130-2001》附錄C查得 =0.489 滿足要求； 中間立桿強(qiáng)度驗(yàn)算:P=12174n＜27700n， 強(qiáng)度達(dá)到要求。 中間立桿剛度驗(yàn)算，L0=1800mm, i=(D2+d2)0.5/4=15.78mm,λ=L/i=114 由《JGJ130-2001》附錄C查得 =0.489 五)、驗(yàn)算轉(zhuǎn)換層下一層梁板的承載力； 將集中荷載轉(zhuǎn)化為線荷載為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 計(jì)算梁抵抗矩，按T形截面進(jìn)行計(jì)算： Hf/=120mm,ho=540mm, ,bf取750， a1fcbfhf/ =1×19.1×750×120 =1719000n>fyAS=1590516n,屬于第一類T形截面， As=9×490.9>ρminbh=0.002×500×600=600mm2, ,as=0.188, Ms=asa1fcbho2=523.54kn.m>Mmax，滿足要求, 驗(yàn)算支座處承載力； M=-QL2/12=-45kn.m, 支座處斷面500×600，配筋13 25，Ho=540mm,查表as=0.349， Mu=asa1fcbho2=971.9kn.m>45kn.m,滿足要求， 六）結(jié)束語 隨著高層建筑的增多，轉(zhuǎn)換層的作用顯得越來越重要，轉(zhuǎn)換層存在的本身自重大、鋼筋工程量大、砼水化熱大等問題，是每一個(gè)做轉(zhuǎn)換層的施工人員必須要處理的，本文擬從施工的角度去解決一個(gè)                         現(xiàn)澆混凝土蜂巢樓蓋(結(jié)構(gòu)盒)技術(shù) 專利號ZL03214972.7 
  
技術(shù)特點(diǎn) 
1． 用本項(xiàng)技術(shù)建造的樓蓋，由網(wǎng)格梁形成骨架, 梁頂和梁底帶有薄板，整體現(xiàn)澆而成。梁板合二為一，其空心率最高達(dá)80%以上。因此結(jié)構(gòu)的自重很小但承載力極大。 
2． 結(jié)構(gòu)盒既是疊合受力構(gòu)件又是模板。它與后澆的肋梁錨結(jié)成一個(gè)整體，不再拆除。它的上頂板和下底板成為工字形肋梁的翼緣，盒體的側(cè)壁成為肋梁的一部分,參與共同受力。 
3． 此項(xiàng)技術(shù)使得樓蓋底模非常簡單，現(xiàn)澆混凝土量大大減少，因此施工很方便，而且能縮短工期。并能減少因混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫。 
4． 因?yàn)樽灾匦?，鋼筋用量和混凝土用量就大大減小，因此降低了工程造價(jià)。    
5． 一般的樓蓋結(jié)構(gòu)都有一個(gè)較高的梁和相對較薄的板，用本項(xiàng)技術(shù)形成的樓蓋， 
梁板組成一體，其結(jié)構(gòu)厚度僅為跨度的1/20~1/40，降低了層高，而且板底平整 
無需抹灰，無需吊頂。 
5. 樓蓋的保溫隔聲效果極好。 
6. 用此技術(shù)現(xiàn)澆成的樓蓋，具有二個(gè)方向的截面和構(gòu)造都相同的工字形截面，是雙向受力結(jié)構(gòu)。 
適用范圍 
1. 用于多層高層大跨度結(jié)構(gòu)，如圖書館，商場，展覽館，大會議室，階梯教室，電視演播廳，高層公共建筑，廠房等。無需預(yù)應(yīng)力，跨度可做到24米。 
2. 用于高層小高層住宅，除了衛(wèi)生間廚房外，各戶的樓蓋就是一塊板，所有的隔墻直接安裝在樓板上，給住戶自由分隔提供了很大的空間。用此結(jié)構(gòu)，省去了敷設(shè)在地面上的水平暖氣管道的80-90mm厚的混凝土墊層。 
3. 用于多層倉庫，由于自重輕承載力大，可以加大倉庫的柱網(wǎng)。 
4. 用于舊建筑的加層。由于結(jié)構(gòu)厚度小，特別適合于加層。 
技術(shù)簡介 
  結(jié)構(gòu)盒以及用結(jié)構(gòu)盒形成的蜂巢樓蓋構(gòu)造，見附圖。 
結(jié)構(gòu)盒是一個(gè)中空封閉的盒體，用高強(qiáng)薄壁復(fù)合混凝土制成，它的底板頂板的厚度和配筋由結(jié)構(gòu)整體受力計(jì)算確定，并與后澆肋梁筋鉤錨在一起。為了保證結(jié)構(gòu)盒與現(xiàn)澆混凝土肋梁的整體受力，采取了下列構(gòu)造措施： 
A: 頂板或底板的受力筋伸出盒體外，與肋梁鋼筋籠子鉤錨在一起。 
B: 在頂板或底板四周設(shè)有嵌固槽。其作用是加大肋梁與嵌固槽的接觸面，主要是  
   讓二部分混凝土有了機(jī)械咬合的作用。 
C: 在嵌固槽內(nèi)側(cè)設(shè)有傳力凸鍵。其作用是使得肋梁與盒體頂?shù)装寤蝽敯逯g的傳  
   力更加平穩(wěn)。 
D: 在側(cè)壁是留有疊合池。其作用是讓肋梁與盒體側(cè)壁有了機(jī)械咬合的作用。 
E: 在疊合池處有疊合筋。其作用是加強(qiáng)了肋梁與盒體側(cè)壁之間的連接。 
其它說明： 
    計(jì)算方法，工程實(shí)例，經(jīng)濟(jì)分析，相關(guān)參數(shù)的選擇等內(nèi) 
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      關(guān)于現(xiàn)澆混凝土蜂巢樓蓋(結(jié)構(gòu)盒)設(shè)計(jì)問題的說明 
  
   現(xiàn)澆混凝土蜂巢樓蓋的計(jì)算模型實(shí)質(zhì)上就是空心板，只是與傳統(tǒng)空心板相比較它有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 
1． 現(xiàn)澆蜂巢樓蓋有賴于結(jié)構(gòu)盒這個(gè)疊合構(gòu)件才能形成。結(jié)構(gòu)盒在樓蓋加工過程中一方面起模板作用，最主要的作用是它成為整個(gè)樓蓋結(jié)構(gòu)的一部分，結(jié)構(gòu)盒的頂板、底板分別作為工字形肋梁的上下翼緣來處理。其厚度、配筋都按計(jì)算確定。 
2． 現(xiàn)澆蜂巢樓蓋是雙向受力，其應(yīng)力狀態(tài)分析和傳力過程與密肋板基本相同，只不過它比密肋板多了一個(gè)底板，它比密肋板能承受大得多的負(fù)彎矩。 
3． 現(xiàn)澆蜂巢樓蓋屬于大空腔樓蓋，其空心率比普通空心板大得多。 
4． 用有限元方法計(jì)算時(shí)，蜂巢樓蓋就按板單元處理。有限元的分析對象不再局限于目前建筑結(jié)構(gòu)中常見的桿系結(jié)構(gòu)，它可以是桿系也可以分析板、殼、膜、索、塊體等任何形體的對象。目前較為流行的有限元軟件有 
ANSYS   SAT84  ETABS  STRAT  等。 
5． 有關(guān)工程實(shí)例，算例，工程經(jīng)濟(jì)分析，構(gòu)造圖集等資料正在編制中。