高层建筑厚板式转换层分析的论文
第1篇：高层建筑厚板式转换层分析的论文
高层建筑厚板式转换层分析的论文
1工程概况
湖南某商住综合楼工程地下3层,地上30层,建筑物总高度102m,建筑面积65000m2。工程设有3层裙房,裙房为框架结构,做商务办公和大型超市。在塔楼四层上设有厚板式结构转换层,其上部为剪力墙结构。转换层平面尺寸为38.80m×38.16m,建筑面积1480m,厚度在边柱部位3.1m,其它部位2.2m,核心筒部位为双层板(图1),混凝土强度等级为C40,浇注量为2850m3。
2施工方案分析
经计算转换层施工时在边柱部位最大垂直荷载88kN/m2,其它部位68kN/m2。为承受转换层的施工荷载,设计考虑将三层楼板加厚到250mm,并将配筋加强,设计承载力70kN/m。边跨梁高3.1m的部位,考虑模板荷载较大,为了便于施工,在满足结构安全的前提下,建议设计将边跨梁设计成双层梁。只要保留二、三层模板的支撑体系,通过二层、三层楼板的连续支撑,将施工荷载分散传递到下面的竖向结构上,就能保证转换层施工的安全。因此采用900mm×1400mm边梁先行浇筑,2.2m厚板式转换层混凝土不留施工缝,一次性浇筑的施工方案。大体积混凝土工程采用大掺量粉煤灰,掺加聚丙烯纤维技术,降低水化热,控制混凝土的温度裂缝。
3转换层施工技术
3.1模板工程
该工程结构转换层混凝土浇筑一次性完成,施工速度快,但模板支撑数量大。选择模板支撑方案主要考虑以下因素:保证转换层混凝土的结构质量,满足结构设计要求模板支撑体系稳定可靠,确保高大模板施工的安全:选材方便,降低工程成本。
3.1.1底模板及支撑
选择定尺的48×3.5mm钢管脚手架支撑体系,通过计算确定模板支撑体系立杆的间距、步高及剪刀撑的间距。立杆下铺垫板,上端设可调顶托,主楞骨为100mm×100mm方木,密排50mm厚木方作次楞骨,选用12mm竹胶合板模板,胶合板模板上面铺设一层0.6mm厚的塑料薄膜,用以对混凝土底面的保温、保湿养护。支撑采用双立杆布置的方法,除满足荷载要求外,还应考虑操作方便。纵距为550mm,双立杆间距250mm,间隔布置(即La=550mm),步高(h)为850mm,横距(b)为400mm。设置双向扫地杆,每3600mm设置双向剪刀撑(图2)。
边梁部位转换层厚度3.1m,且较三层外挑1080mm,竖向支撑在三层楼板上布置[16#槽钢@800作挑梁。槽钢外挑1300mm,内压1700mm,遇墙时在墙上穿孔。在悬挑槽钢上通长布置6根[10#槽钢,立杆按设计要求布置在上面,支撑边梁底部,边梁900mm高混凝土先行浇筑后与梁底支撑系统共同作用,支撑2.2m厚板式转换层的施工荷载。
3.1.2侧模支撑
转换层在15.65m标高上,为了防止出现胀膜现象,保证混凝土外观质量,侧模采用了全钢大模板。模板高度3240mm,设锚固螺栓固定侧模,螺栓与支撑系统、竖向及水平混凝土结构连接固定(图3)。二、三道螺栓在有柱的部位焊接在柱的钢筋上,在无柱的部位,第二道螺栓焊接在梁上的预埋筋上,第三道螺栓焊接在10槽钢上。
由于钢大模板散热较快,混凝土侧表面与环境的温差极易超过25℃。为了满足温差要求,及时采取了拆除钢模板,覆盖、保湿、保温的措施。
3.1.3楼梯支模
由于楼梯及预留孔洞的承载力比其它部位低,所以采取了槽钢和斜撑辅助加固的措施(图4)。调整三层楼梯板的设计,增大其承载力,脚手架支撑从一层开始加固,以确保该部位支撑的稳定。
3.2钢筋工程
结构转换层钢筋用量大约1100t,全部采用HRB400型,钢筋密集,钢筋直径大。结构转换层纵横各设置11道暗梁,暗梁宽度1000～2600mm,梁上层钢筋双排28mm,下层筋双排28mm。板筋上下层采用25mm和28mm两种,双排双向。为抵抗混凝土局部强度收缩应力,在板中上下排钢筋间设16@200双向钢筋网,无暗梁区域上下排钢筋间设16@400抗剪兼架立筋。
板内布筋原则:横向筋放于外排,竖向筋放于内排,上部筋在跨中连接,下部筋在暗梁处连接。
由于钢筋层数较多,为保证钢筋连接质量和方便施工,板中所有受力钢筋均采用直螺纹连接。板主筋保护层取50mm,梁主筋保护层取30mm,转换层厚板内的钢筋,不得在暗梁内截断,施工时不得留施工缝。排水管采用4根DN250无缝钢管套管,排水管安装时遇钢筋时钢筋弯曲,不得截断钢筋。暗梁钢筋安装搭设临时脚手架钢管支架,先安装同一方向的暗梁,再安装另一方向的暗梁,避免钢筋纵横交叉,架空叠加超高。因转换层钢筋单位面积重量大,特别是暗梁部位,采用现场特制的高强保护层垫块,并增加垫块数量,以保证钢筋保护层的厚度。
3.3混凝土工程
转换层混凝土强度等级为C40,为控制大体积混凝土的裂缝,设计要求采用循环冷却水管降温,并加膨胀剂。考虑转换层内钢筋密集,循环水管施工困难,造价高。膨胀剂在保湿养护条件下,能较好补偿混凝土的收缩,但在转换层侧面和底部受养护条件限制,膨胀剂对此较难发挥作用。经论证,决定取消循环冷却水管和掺加膨胀剂的'方案,采用大掺量粉煤灰降低水化热,并在混凝土中增加聚丙烯纤维控制混凝土的早期收缩裂缝。
3.3.1配合比设计
经试验,选用强度等级42.5普通硅酸盐水泥,其质量稳定,具有保水性好、泌水性小的特点,适用于泵送混凝土。为了减少水泥用量,降低水化热,控制混凝土温度及收缩产生裂缝,用Ⅱ级粉煤灰取代30水泥,粉煤灰的超量系数为1.35。碎石的粒径为5~35mm;河砂的细度模数2.7。同时掺加0.9kg/m3的KDZ-II型聚丙烯纤维,纤维密度0.91g/cm3,线密度偏差率5%,断裂强度659MPa,断裂延伸率16%,伸长率5%时的初始模量7171MPa。
配合比水胶比为0.38,砂率41。选用LX一1(T)型外加剂延缓混凝土的凝结时间,推迟水化热峰值时间,初凝时间(自然条件下薄膜覆盖)约为20h左右,终凝时间约为40h。出机坍落度为205mm,1.5h后为180mm(白天25～31℃)。混凝土配合比见表1。标养试块按60d强度评定。
3.3.2混凝土
转换层厚度2.2m,面积约为1480m2,共需混凝土2850m3,均采用商品混凝土。现场配备混凝土输送泵3台,混凝土供应能力60m。采用平面分层浇筑方案,有利于支撑系统的稳定,降低水化热。
混凝土分3层整体连续浇筑,每层约700mm。大掺量粉煤灰纤维混凝土应属于高性能混凝土范畴,混凝土坍落度较大,采用50mm插入式振捣棒,严格控制层间搭接振捣,不过振漏振,振捣以混凝土表面不再显著下降,不出现气泡,表面泛浆为准,初凝前需进行二次振捣。梁、柱、墙相交的部位,由于钢筋较密应采用30mm的振捣棒。
大体积混凝土表面水泥浆较厚,浇筑后应进行处理。初凝前1～2h,先用长刮杆刮平;终凝前,再用铁滚筒碾压数遍,并用木抹子打磨压平,以闭合表面收缩裂缝。核心筒部位混凝土浇筑:核心筒部位是双层板,根据该部位的结构形式,分二次浇筑。
3.3.3大体积混凝土的养护及测温
转换层混凝土初凝后,表面即覆盖一层塑料薄膜和保温毯,实施保温、保湿养护,并根据测温情况随时调整保温措施,使混凝土中心与表面、表面与环境的温差均不大于25℃。混凝土内部温度低于峰值后,采用浇水养护的措施。
为能及时有效地了解混凝土的温度变化情况,转换层共设16个测温单元,共48个温度传感器,用电子测温仪测量读数,对混凝土温差实施跟踪和监测。混凝土浇筑12h后开始测温,根据混凝土升温的速率决定测温频次。浇筑后3～5d时间内,2～4h测一次,其后4～6h测一次,并作好记录。实测结果表明板中心峰值温度62.5℃,在第4d出现,同时测得板底混凝土温度58℃,板面混凝土温度45℃。
4结束语
本工程在转换层混凝土施工前后对模板支撑体系进行了详细的检查,支撑体系稳定可靠,变形均在允许范围之内。混凝土施工时间为9月下旬,气温较高。通过采用大掺量粉煤灰、聚丙烯纤维混凝土技术,有效地控制了大体积混凝土的裂缝,较冷却循环水管降温方案,造价明显降低。
大体积混凝土内部产生的水化热较大、温度较高,强度上升比拆模试块要快得多。而结构转换层占有周转材料较多,为了既节约周转材料的费用,又能保证混凝土的拆模强度。建议采用回弹结构转换层侧模混凝土,并结合测温记录求得的混凝土等效龄期强度来判断混凝土达到的实际强度。
参考文献:
[1]高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3-2202.[S].
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[4]谢晓锋.高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑,2004.
[5]建筑施工脚手架实用手册.北京:中国建筑工业出版社,2004.
第2篇：高层建筑板式转换层设计研究论文范文
高层建筑板式转换层设计研究论文范文
摘要：高层建筑的发展，为施工技术的进步提供了广阔的天地，而施工技术的进步，又是确保高层建筑能够顺利发展的重要条件，由于转换层形式多样，施工方法也千差万别，但统计表明，板式转换层占所有转换层结构的50%以上，所以本文重点对板式转换层的设计技术进行研究，并在板式转换层施工方案决策问题和模型确立的基础上提出了施工要点。
关键词：高层建筑；板式转换层；施工
1高层建筑转换层的应用与发展现状
中国目前的钢筋混凝土高层建筑一般在二十至五十层之间，其中尤以二十至三十五层居多。中国国内己建成的这个高度范围内的高层建筑占全部高层钢筋混凝土建筑的80%左右，可见这个高度范围内的高层建筑是与中国城市的经济发展和需求水平相适应的，因而应用最多。在建筑功能的要求上，高层建筑中很少是功能单一的住宅、写字楼或宾馆，高层钢筋混凝土建筑多是地下部分是停车场，地上1-7层左右为商场、娱乐场所等，上部小开间的使用部分可以设置住宅、宾馆、或办公室。有统计表明，高层建筑中有转换层结构的占80%左右。带转换层的高层建筑转换层部分，由于梁、柱或板的尺寸较大，所以从模板的支撑系统，钢筋的绑扎、钢析架的安装或预应力的张拉顺序，大体积混凝土的浇注等方面在施工技术要求上都有极为严格的限制。在某种程度上可以说，转换层施工是高层建筑的“瓶颈”，如果说一幢高层建筑在支撑系统选择，钢筋绑扎，混凝土浇注，预应力张拉，机械设备的选择等方面做到方案科学，现场施工组织合理，定会带来良好的经济效益和社会效益。
2高层建筑板式转换层的设计技术
转换板设置位置，是人们关心的板式转换框支剪力墙结构抗震性能的重要问题之一。随着人们对梁式转换框支剪力墙结构在转换层位置设置较高时，转换层对结构抗震性能不利的认识，从而提出了转换层位置较高的框支剪力墙的抗震设计概念，并且限制转换层下大空间结构的层数。然而，板式转换结构随着转换层位置的提高，结构是否也表现出同样的动力特性及反应，也是值得讨论的。本文结合厦门安宝大厦工程，采用三种模型来计算和分析板式转换结构转换层位置对结构抗震性能的影响。计算模型中，转换层、标准层结构布置如图1所示。图中黑色填充区域为转换层下部框支柱和落地剪力墙；实线部位为转换板上布置的剪力墙。转换板厚2200mm；落地剪力墙厚度为400mm；框支柱截面为1200mm×1200mm和1000mm×1000mm两种；标准层x向剪力墙厚为250mm，y向剪力墙厚为200mm。转换板所在的上、下楼层的层高分别为2.2m、3.6m(净高，不含转换板厚)，结构总高度为98.70m。三种模型分别为：
Hst0——无转换层结构，以原工程转换板上部结构为基础，增加结构标准层，使其高度与原结构相同；
Hst3——转换板设置在第3层顶，并将原工程x向井筒开洞，转换层上、下结构等效侧向刚度比γex=0.7046，γey=0.8971。
Hst6——转换板设置在第6层顶，将模型Hst3的第1层复制增加三层，使其高度与原结构相同，同时，其转换层上、下结构等效侧向刚度比也与模型Hst3接近。结构计算分析采用ANSYS软件。
图板式转换最大的优点是可以在转换层以上随意布置结构型式和轴网，特别适用于建筑物上下部轴网错位复杂甚至互不正交的情况。但转换板传力路径不清晰，受力状态复杂，结构分析计算繁冗。由于抗剪和抗冲切的需要，转换板厚一般在2M以上，这一方面造成转换层质量和刚度的突变，在地震作用时结构反应增大，转换层上下相邻层更成为结构薄弱层，不利于建筑物抗震；另一方面由于自重和地震作用的增加，下部竖向构件的荷载明显增大，设计难度大。研究表明，转换厚板的内力和位移分布严重不均，最大值与最小值间相差可达几十倍。从整体上看，板式转换的力学性能和经济指标均较差，在实际工程中应慎用。当上下轴网变化但仍正交时，可采用正交主次转换梁的结构型式来实现转换。
3板式转换层施工方案决策问题和模型的确立
3.1板式转换层施工方案决策问题
最常用模板支撑方式有上面谈到的三种方法，①落地支撑法②叠合梁原理法③吊模法。那么对于一个含有转换层的施工项目而言，如何选用更优的施工方案，如何安全可靠、质量优良、工期准时、技术方便、简单可行、工程造价成本又比较低的情况下完成转换层结构的施工，是项目承建者的所追求的目标，所以在遇到此类问题时，经常存在如何决策方案才比较科学的问题。由于方案的优劣是一个相对的概念，并且施工方案的选择还受很多外部因素的影响。对于转换层施工来说，如果转换层所在位置较低，距离基础在四层以内的话，落地支撑法将是最为理想的选择；对于大于四层以上的情况，以上三种施工方法哪个方案最优，决策者如何进行决策。
3.2转换层施工方案决策模型的建立
层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，简称AHP法)是美国运筹学家沙旦(T.L.Saaty)于上世纪70年代提出的，是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。特别是将决策者的经验判断给予量化，对目标(因素)结构复杂且缺乏必要数据情况下更为实用，所以近几年来此法在我国工程实践的方案决策中得到了广泛应用。层次分析法的基本内容是：首先根据问题的性质和要求，提出一个总的`目标；然后将问题按层次分解，对同一层次内的诸因素通过两两比较的方法确定出相对于上一层目标各自的权系数。这样层层分析下去，直到最后一层，即可给出所有因素(或方案)相对于总目标而言按重要性(或偏好)程度的一个排序。
4高层建筑板式转换层的施工要点
由于板式转换层结构的上述特点，在确定转换层结构施工方案时应考虑下列几个方面的问题：①转换层的自重和施工荷载往往非常大，应选择合理的模板支撑方案，并进行模板支撑体系的设计。②对大体积转换层，混凝土施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施，防止新浇混凝土的温度裂缝。③转换层的跨度和承受的荷载很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。④对预应力混凝土转换层，由于其跨度和承受的荷载都很大，预应力钢筋数量大，因此，要合理选择预应力的张拉技术以防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大。⑤设置模板支撑系统后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的，应对转换梁(或转换厚度)及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。
(1)混凝土工程。在进行大跨度超高度转换梁及转换厚板的混凝土施工时，应采取措施防止新浇混凝土产生温度裂缝。目前实际工程中采取的措施有：
①根据混凝土的配合比和预计的施工气候及现场条件，采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3DTFEP)，对大跨度超高度转换梁及转换厚板整个过程中的温度状况进行模拟计算，掌握混凝土在浇筑后一个月内的各部分温度的变化规律，为大跨度超高度转换梁及转换厚板的施工提供科学的预测分析和依据。
②大体积混凝土转换结构施工时，应采取措施控制混凝土内部与混凝土表面温度差小于15℃，实际工程中可采用下列方法：a.蓄热保温法，即常规保温方法。混凝土的养护要把握两个关键，即在升温阶段以保湿为主，在降温阶段以保温为主。b.内降外保法，即在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温，使大体积混凝土水化热温升降低，减少混凝土内部与混凝土表面的温差，然后在大体积混凝土转换结构的表面及其底面采取保湿措施。c.蓄水养护法，即在混凝土初凝后先洒水养护2h，随后进行蓄水养护，蓄水高度一般为100mm。
③浇筑厚大的转换层结构混凝土时，为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度，在选用水泥方面可采取下列措施：a.优先选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥。b.掺用沸石粉代替部分水泥，降低水泥用量，使水化热相应降低。c.掺入减水剂，减少水泥用量，使混凝土缓凝，推迟水化热峰值的出现，使升温延长，降低水化热峰值，使混凝土的表面温度梯度减少。
④浇筑厚大的转换层结构混凝土时，为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度，在施工方法上可采取下列措施：a.采取先施工转换结构周围结构或墙体，防止混凝土表面散热过快，内外温差过大。b.变冬季施工的不利因素为有利因素，减低混凝土的入模温度。在夏季高温气候施工时，采用冰水搅拌，以减低混凝土的入模温度。c.采用分层次施工，每层厚300mm～500mm，连续浇筑，并在每一层混凝土初凝之前，将后一层混凝土浇筑完毕。D.采用叠合梁原理，将转换结构按叠合构件施工，可缓解大体积混凝土水化热高，温度应力过大，对控制裂缝发展有利。
(2)钢筋工程。转换梁的含钢量大，主筋长，布置密，在梁柱节点区钢筋“相聚”。因此，正确地翻样和下料，合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。
①钢筋翻样前必须弄清设计意图，审核、熟悉设计文件及有关说明，掌关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系，确定制作尺寸和绑扎次序。
②一般转换层结构主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接、冷挤压套筒连接；对于两端做弯头的钢筋，采用可调伸螺纹接头解决钢筋旋转的困难。
③当转换梁高度或转换板厚度较大时，应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于操作。
参考文献
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[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[M].建筑安全.2003.
[3]赵鸿铁，胡安妮.高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J].西安建筑科技大学学报.2000，32(1).
[4]江见鲸.混凝土结构工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
第3篇：高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文
高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文（通用12篇）由网友 “外星修勾” 投稿提供，以下是小编收集整理的高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文，希望对大家有所帮助。
篇1：高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文
高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文
摘要：转换层主要是为了满足高层建筑结构中建筑功能的要求而设计的，转换层起的是过渡的作用，不仅如此，转换层对建筑的安全性与稳定性也会产生影响。所以，如果不做好不同结构间的转换，无法合理运用转换层的话，将造成不可估量的后果。为了确保结构的安全性与经济性，提高建筑物的使用功能，就必须做好不同结构体系之间的转换。本文将通过一个实例来展现高层建筑峻宁图转换层结构的基本特点，重点探讨转换层结构设计要点，并且对相关要点提出改进建议，为以后的转换层结构研究打下基础。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计；特点；应用
1引言
随着生活水平的提高，城市化建设步伐的加快，人们对于高层建筑的功能需求也悄然发生着改变，为了迎合市民的需求，建筑物功能区也发生了改变，不再是单一的、片面的、枯燥的。
