高層建筑轉換層大體積混凝土大梁施工

北京華潤飯店主樓地上25層，地下3層，總建筑面積56300m2，高76.15m，四層一下部分為鋼筋混凝土框架剪力結構；5層以上部分為鋼筋混凝土剪力墻結構；在四、五層設置轉換層大梁支承標準層（剪力墻）隔墻的轉換措施。

該建筑結構轉換層大梁DBl1與四層、五層樓板連在一起，是整個建筑結構的關鍵部位，設計上要求一次澆搗，不留施工縫，所以施工很困難。

四層有幾組梁DB1~DB11承受上部20層樓的重量，其中梁DB11高4.50m，寬5.08~3.36m，最大跨度17.30m，為三跨連續梁，總長32.60m，混凝土總體積為1100m3，重達2750t。該梁底標高為L0.675m，梁的下面為大廳空間，大廳空間下為3層地下室，梁底至箱形基礎底板面23.50m。

第1章    施工方案

第1節           施工特點

由于轉換層大梁DB11是整個結構的關鍵部位，為大體積混凝土，位于大廳內、地下室上部，施工荷載大，荷載傳遞困難，受混凝土溫度和收縮應力影響易產生裂縫，給施工帶來很大的困難。

DB11梁自重大，若采用一次支模澆筑混凝土方案，施工時模板的垂直支撐負荷太大，梁下的樓板無法直接承受其荷載；支撐的高度大，從+10.675m至地下-12.825m，需設置大量鋼支承，施工費用太高。

為減輕支撐的負荷，在不影響轉換層DB11梁的質量情況下，與設計單位洽商后決定，利用疊合梁原理將轉換層DB11梁的混凝土分兩次澆筑，即利用第一次形成的鋼筋混凝土梁和原有支撐佯系共同支承第二次澆筑的混凝土和施工荷載，形成疊合梁，以解決該梁施工荷載的安全傳遞問題。

第2節           施工方法

1.為節約鋼材，減輕負荷，轉換層大梁DB11分二次澆筑，施工縫留在四層樓板面處。先澆筑施工縫以下部分及四層樓板混凝土，后澆筑施工縫以上部分。

2.為確保第一次澆筑混凝土形成的梁具有足夠剛度、強度和二次澆筑混凝土疊合面的抗剪強度，將施工縫做成齒槽。

第一次澆筑高度為1.20m（不包括齒高）。支撐的計算僅考慮施工第一次澆筑施工縫以下梁的全部荷載，待第一次澆筑的混凝土養護到設計強度的70%時，再澆筑施工縫以上3.30m高的混凝土梁。

3.將第一次澆筑的施工縫以下梁按鋼筋混凝土設計規范計算配置負彎矩鋼筋和箍筋，使其能承擔第二次澆筑的施工縫以上的混凝土梁的施工荷載（圖3-6-1）。

4.DB11梁改為二次施工后，施工縫以下部分的自身重量僅為3.00t/m2左右，可用Φ48鋼管搭設滿堂腳手架作模板的垂直支撐。支撐的立桿為2Φ48，間距600mm×600mm，橫桿豎向間距1000mm。為保證整個支撐體系的整體穩定性，設剪力撐數道，每步腳手架與圓柱固接。

5.由于地下室各層頂板無法承受上部傳下來的荷載，所以在與轉換層梁支撐立桿相對應的位置，逐層采用與上部相同的方法設置雙管支撐或工具式金屬支撐，直至箱基底板。

第2章    施工溫度裂縫控制

轉換層大梁分兩次澆筑已在一定程度上解決了一部分大體積混凝土施工的問題，但施工縫以上第二次澆筑的混凝土仍為大體積。現澆混凝土內部產生的水化熱引起的溫升較高，且施工期間正值冬季，故混凝土內外溫差大，易開裂。又由于混凝土逐漸降溫、加上齒槽的約束作用，極易產生收縮裂縫。為避免上述兩種裂縫的產生，進行了控制施工裂縫的理論計算。

第1節           混凝土內外溫差計算

式中T——混凝土的絕熱溫升（℃）；

W——每立方米混凝土的水泥用量（kg/m3）；

Q0——單位水泥28d的累積水化熱（J/kg）；

    C——混凝土的比熱（J/kg·K）；

    γ——混凝土密度（kg/m3）；

t ——混凝土齡期（d）；

m——常數，與水泥品種、澆筑時的溫度有關。求混凝土最高絕熱溫升T max時，令e-Mt =0，所以

T max =60.60℃

對于大體積混凝土最高溫度皆發生在第3天。因此

                      T H= T t+ T 0

式中 T t——混凝土實際內部最高溫升（℃）；

     T H——混凝土澆筑后內部的最高溫度（℃）；

     T 0——混凝土的入模溫度，按l0℃計算。

根據第二次混凝土澆筑高度及T t / T max的關系，得出T t / T max =0.675。

              T H= T t+ T 0= T max×0.675+10℃=51℃

不采取任何保溫措施，按大體積混凝土施工進行估算，在第3天，混凝土表面溫度能達到15℃左右，因而混凝土內外溫度之差、

ΔT = T H-15℃=36℃>20℃

按寶鋼經驗，內外溫度差小于25℃，不滿足要求。

第2節           溫度應力計算

轉換層DB11大梁最長部分為32.60m，體積大，在養護過程中混凝土內部從第3天開始降溫，硬化過程中混凝土開始收縮。

梁長L為32.60m，混凝土澆筑高度H為3.30m，梁寬b為3.36m，H/L=0.l01<0.2，符合計算假定。

由于降溫與收縮的共同作用可能引起混凝土開裂的最大拉應力為：

式中  C x——阻力系數（N/mm3）；

      α——混凝土的線膨脹系數。

式中  [K]——抗裂安全系數。

    從上述計算可知，由降溫和收縮產生的最大拉應力接近混凝土抗裂能力，因此必須采取措施防止混凝土開裂。

第3節           施工措施

為防止混凝土內外溫差過大和提高混凝土的抗拉能力，采取以下施工措施：

1.摻用沸石粉14%（51kg/m3）代替部分水泥，降低用水量，使水化熱相應降低。

2.在混凝土中摻入0.3%EP—7泵送混凝土減水劑，減少水泥用量，使混凝土緩凝，推遲水化熱峰值的出現，使升溫延長，降低水化熱峰值，使混凝土的表面溫度梯度減少，還可避免施工中出現冷接縫現象。

3.大梁的混凝士澆灌完畢后，振動界面以前，在混凝土即將凝固時進行混凝土表面二次振動，然后用術抹子抹壓混凝土表面，以防混凝土表面收縮裂縫。

4.為提高混凝土抗拉強度，采用級配良好的骨料，限制砂石中的含泥量。

5.為防止混凝土表面散熱過快，內外溫差過大，采取先施工梁周圍的結構及墻體，待梁施工時，周圍已封閉，部分敞露的地方進行保溫防護，形成一個封閉的空間。僅梁的上表面和梁端與大氣接觸。在麻袋內裝2層草袋子，進行梁表面保溫，在兩層麻袋之間夾放1層塑料薄膜，以防透風。在梁端頭部分模板上掛2層復合麻袋，并掛1層苫布。在整個養護期間（1個月）內始終采取嚴格的保溫措施。

6.變冬季施工的不利因素為有利因素，降低混凝土的入模溫度，經過熱工計算將混凝土的入模溫度控制在5~10℃之間。

7.分層澆筑梁的混凝土，每層厚30~50cm，連續澆筑，并在前一層混凝土初凝之前將后一層混凝土澆灌完畢。

8.加強混凝土測溫工作，密切注意觀測混凝土內部溫升變化。第1~19天，每4h測溫一次；第20~30天，每6h測溫一次，在每一觀測處設深度不同的3個觀查點。由于梁表面積太大，所以只代表性地進行測溫孔布置。

采取上述措施后，通過測溫孔觀測得知，梁混凝土內部的最高溫升比理論計算向后推遲了1d多，使溫升延長了1d。

在大梁的不同部位，混凝土的中心最高溫度實測值接近原來計算的水化熱峰值，有效地降低了最高溫升；使梁內部與表面溫差始終控制在20℃以內；從梁的混凝土澆灌到第30天始終是在正溫情況下進行養護的。

由于采取上述有效的措施，消除了525號普通水泥水化熱值高及商品混凝土中水泥含量高所帶來的不利影響。拆模后大梁未出現裂縫。混凝土強度、梁的撓度、外觀及幾何尺寸均符合設計和施工規范的要求。