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大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

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大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

1.前言

隨著現(xiàn)代高層建筑更向多功能和綜合用途發(fā)展，帶有轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的高層建筑不斷增多，統(tǒng)計(jì)說(shuō)明高層建筑中有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的占80%左右，這其中以梁式轉(zhuǎn)換層的大尺寸轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)施工最為關(guān)鍵。北京昆泰酒店工程，轉(zhuǎn)換層下為三層裙房、以上為19層酒店客房和設(shè)備層，上部結(jié)構(gòu)均由轉(zhuǎn)換梁承托，轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)有大截面、大跨度勁性混凝土轉(zhuǎn)換梁，梁高共跨越三個(gè)結(jié)構(gòu)層。由于其截面大，支撐體系承載力要求高，荷載需向下多層傳遞，勁性鋼梁吊裝困難等，成為工程施工的難點(diǎn)。我司借鑒疊合梁原理，合理設(shè)計(jì)工況，采用虛擬仿真技術(shù)。將常規(guī)的一次性整體澆筑改為分層澆筑，將先行澆筑的部分結(jié)構(gòu)梁作為支撐體系的一部分，減小轉(zhuǎn)換梁最大施工荷載，降低模板承載力設(shè)計(jì)要求，簡(jiǎn)化模板支持體系。在工法實(shí)施中主要解決：混凝土澆筑分層高度問(wèn)題；各澆筑層間施工縫（類(lèi)疊合面）的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題，最終確保兩部分混凝土形成整體，滿(mǎn)足其設(shè)計(jì)剛度和承載力要求。

2.工法特點(diǎn)

2.1混凝土梁分層澆筑，可減少梁支撐體系的一次加載，提高支撐的安全儲(chǔ)存。

2.2較之整體澆筑，可利用結(jié)構(gòu)自身承載力，簡(jiǎn)化梁支撐體系及以下各層回頂體系，施工簡(jiǎn)便快捷、措施費(fèi)投入少。

2.3分層澆筑可減少大體混凝土澆筑水化熱，降低裂縫危害。

2.4施工前全過(guò)程使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行三維施工流程虛擬和有限元施工全過(guò)程仿真。

3.適用范圍

本工法適用于大截面鋼筋混凝土梁及勁性混凝土梁施工。

4.工藝原理

工藝原理：闡述工法工藝核心部分（關(guān)鍵技術(shù)）應(yīng)用的基本原理，并著重說(shuō)明關(guān)鍵技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

–1）關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的基本原理和理論基礎(chǔ)。

2）結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)的施工主要過(guò)程順序來(lái)闡述

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大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

4.1工藝原理

根據(jù)本發(fā)明，將大截面（勁性）混凝土梁沿梁高合理分層澆筑，充分利用先澆筑部分的結(jié)構(gòu)自身承載力，通過(guò)計(jì)算適當(dāng)采取相應(yīng)措施，使其承受自身荷載甚至后續(xù)剩余混凝土梁的施工荷載，從而簡(jiǎn)化混凝土梁結(jié)構(gòu)施工的模板支撐體系。實(shí)現(xiàn)由大劃小，進(jìn)而利用新建結(jié)構(gòu)自身輔助施工的目的。本原來(lái)具體技術(shù)模型如下：

4.1.1根據(jù)施工簡(jiǎn)便合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全的前提劃分施工縫，并合理處理。

4.1.2根據(jù)工況計(jì)算模型，設(shè)計(jì)模板支撐體系：首段或先行澆筑區(qū)段混凝土梁，可簡(jiǎn)化考慮為一根超筋混凝土梁或超筋勁性混凝土梁；下段梁施工時(shí)，根據(jù)前段梁混凝土所達(dá)到的試壓強(qiáng)度計(jì)算其承載力，如需要可在首段或先行澆筑超筋梁上鐵位置加設(shè)措施鋼筋或型鋼，使其承受自重荷載甚至全部或部分后段澆筑梁施工荷載；大梁模板支撐體系設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，根據(jù)首層澆筑梁下有無(wú)可靠支撐，可分為單跨梁計(jì)算模型和多跨梁計(jì)算模型。僅考慮所對(duì)應(yīng)計(jì)算模型，分層澆筑各段梁中最不利一段的施工荷載，從而減少梁計(jì)算高度、簡(jiǎn)化混凝土澆筑施工的模板支撐體系。4.1.3根據(jù)分層澆筑的施工特點(diǎn)，制定合理的施工流程，并采用針對(duì)性措施進(jìn)行施工，確保結(jié)構(gòu)整體可靠。

4.1.4在施工及后續(xù)上部加載的全過(guò)程中，進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全及穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)。4.2工藝原理實(shí)施模擬

本工程勁性混凝土轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)概況勁性混凝土轉(zhuǎn)換大梁效果圖單榀梁效果本工程位于酒店第一設(shè)備轉(zhuǎn)換層，HA-HC與H3-H7軸之間的五根勁性混凝土轉(zhuǎn)換梁。梁截面尺寸大為900mm×2500mm，梁高共跨三個(gè)結(jié)構(gòu)層：三層、轉(zhuǎn)換層及四層；凈跨度10.350m。型鋼梁，截面尺寸為H1900*600*40*40,最大構(gòu)件單重約11噸總體思路：根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)形式，鋼梁安裝完畢后，三層樓板上標(biāo)高處設(shè)置施工縫，上下梁板分層整體澆筑，按其次次澆筑計(jì)算施工荷載。4.2.1合理劃分施工縫

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大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

項(xiàng)目施工縫劃分分析三層樓板上標(biāo)高處設(shè)置施工縫，分層施施工縫設(shè)置工最為便捷，具體劃分如下：首段澆筑700mm高，二段澆筑1800mm高1、當(dāng)其次層澆筑梁下無(wú)可靠支撐，首層梁屬于簡(jiǎn)支梁受力時(shí)，首層澆筑高度宜占總高的0.3～0.7。優(yōu)先考慮施工縫設(shè)置在中性軸以上，可保證混凝土受拉區(qū)完整，結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)；任何狀況首層澆筑高度，均不得小于100mm。2、施工便利，易保證質(zhì)量劃分依據(jù)3、劃分后的計(jì)算區(qū)間，可簡(jiǎn)化支撐體系根據(jù)北京市腳手架模架規(guī)程（DB11T583-2023）中，表7.2.4混凝土梁類(lèi)構(gòu)件碗扣式模板支架選用要求：搭設(shè)構(gòu)造應(yīng)至少符合其梁高劃分要求，其中本工程適用梁高劃分區(qū)間為1501mm～2400mm、2401mm～3000mm。如一次整體澆筑時(shí)，梁高為2500mm屬于后一區(qū)間；如按700mm、1800mm兩次澆筑時(shí)，按計(jì)算模型按1800mm計(jì)算，應(yīng)滿(mǎn)足前一區(qū)間搭設(shè)要求。結(jié)論如此劃分施工縫后，模板支架搭設(shè)構(gòu)造，簡(jiǎn)化了一個(gè)等級(jí)，并可簡(jiǎn)化荷載向下傳遞的支撐體系。依據(jù)此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，轉(zhuǎn)換梁最大施工荷載減小為常規(guī)做法的70%。4.2.2工況分析與計(jì)算

1、工況分析

根據(jù)設(shè)計(jì)模型，滿(mǎn)足條件時(shí)，首段澆筑的超筋梁可承受自重荷載甚至其次段澆筑梁荷載。但由于現(xiàn)有梁高未超過(guò)3000mm，按地標(biāo)基本構(gòu)造要求已有足夠承載力儲(chǔ)存。所以本工況暫不考慮首段梁承受后續(xù)段梁澆筑荷載，但如梁截面更大便應(yīng)對(duì)其進(jìn)行考慮。

因此將首段澆筑混凝土梁，分別考慮按超筋混凝土梁和超筋勁性混凝土梁兩種狀況進(jìn)行計(jì)算，僅計(jì)算其700mm高范圍內(nèi)自重荷載。

本轉(zhuǎn)換梁混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)C60，根據(jù)正常施工流水安排，距其次段梁混凝土澆筑施工間隔應(yīng)為6日歷天。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已留置的結(jié)構(gòu)實(shí)體同條件試塊數(shù)據(jù)，6天實(shí)測(cè)強(qiáng)度平均值為71%計(jì)算，

fc?27.5?71%?19.53N/mm2，不具備拆除支撐體系條件，按簡(jiǎn)支梁模型計(jì)算?，F(xiàn)場(chǎng)首段混

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大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

凝土轉(zhuǎn)換梁澆筑時(shí)，每榀梁留置3組同條件試塊，保證明測(cè)值不小于71%，如實(shí)壓數(shù)據(jù)偏小將另行進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算結(jié)果可承受700mm高度范圍內(nèi)自重荷載，便可進(jìn)行澆筑施工。

2、支撐體系具體計(jì)算步驟：

1）先計(jì)算其次層澆筑時(shí)的最大彎矩：

注：1．在均布荷載作用下：M＝表中系數(shù)×ql2；V＝表中系數(shù)×ql；

ql4。

w?表中系數(shù)?100EIMA'?2）根據(jù)s配置首段梁上鐵位置措施鋼筋。

?sh0fy3）根據(jù)立桿承載力??

NSd?立桿允許應(yīng)力最不利立桿受到軸力N?荷載計(jì)算：?An，，

S??GSGk??QSQk。

根據(jù)其次段梁參數(shù)查《鋼管腳手架、模板支架安全選用技術(shù)規(guī)程》（DB11T583-2023）表7.2.4得立桿縱、橫距d’、s’分別有d>d’及s>s’。

結(jié)論：選擇計(jì)算值和規(guī)范構(gòu)造要求值中，更安全的設(shè)計(jì)方案。3、采用MIDAS/GEN進(jìn)行施工階段仿真分析驗(yàn)算

計(jì)算各施工階段結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力的變化和發(fā)展過(guò)程。計(jì)算荷載主要考慮結(jié)構(gòu)自重和樓面恒載、施工活荷載。

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大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

采用塔吊吊運(yùn)首段（近A軸）鋼梁放置在墊木上。用電動(dòng)葫蘆及倒鏈調(diào)整垂直度、平整度測(cè)量，使誤差控制在允許范圍內(nèi)。合格后與鋼骨用高強(qiáng)螺栓栓接采用塔吊吊運(yùn)首段（近D軸）鋼梁放置在墊木上。用電動(dòng)葫蘆及倒鏈調(diào)整垂直度、平整度測(cè)量，使誤差控制在允許范圍內(nèi)。合格后與鋼骨用高強(qiáng)螺栓栓接5吊裝及拼裝中間段鋼梁中間段梁安裝就位加肋板螺栓連接校正后焊接11

大截面混凝土梁分層澆筑施工工法

施工流程3、勁性混凝土梁鋼筋綁扎工序剖面圖施工工藝綁扎柱箍筋→穿梁上鐵→穿梁下鐵→梁側(cè)縱筋→劃箍筋位置線→調(diào)整箍筋并綁扎→驗(yàn)收三維示意圖12

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詳細(xì)流程套梁封閉箍筋中段型鋼梁與兩側(cè)支座段螺栓連接安裝梁上鐵鋼筋→安