大截面混凝土梁分层浇筑施工工法

大截面混凝土梁分层浇筑施工工法

1.前言

随着现代高层建筑更向多功能和综合用途发展，带有转换层设计的高层建筑不断增多，统计表明高层建筑中有转换层结构的占80%左右，这其中以梁式转换层的大尺寸转换梁的结构施工最为关键。北京昆泰酒店工程，转换层下为三层裙房、以上为19层酒店客房和设备层，上部结构均由转换梁承托，转换层设计有大截面、大跨度劲性混凝土转换梁，梁高共跨越三个结构层。由于其截面大，支撑体系承载力要求高，荷载需向下多层传递，劲性钢梁吊装困难等，成为工程施工的难点。我司借鉴叠合梁原理，合理设计工况，采用虚拟仿真技术。将常规的一次性整体浇筑改为分层浇筑，将先行浇筑的部分结构梁作为支撑体系的一部分，减小转换梁最大施工荷载，降低模板承载力设计要求，简化模板支持体系。在工法实施中主要解决：混凝土浇筑分层高度问题；各浇筑层间施工缝（类叠合面）的抗剪强度问题，最终确保两部分混凝土形成整体，满足其设计刚度和承载力要求。

2.工法特点

2.1混凝土梁分层浇筑，可减少梁支撑体系的一次加载，提高支撑的安全储备。

2.2较之整体浇筑，可利用结构自身承载力，简化梁支撑体系及以下各层回顶体系，施工简便快捷、措施费投入少。

2.3分层浇筑可减少大体混凝土浇筑水化热，降低裂缝危害。

2.4施工前全过程使用虚拟现实技术，进行三维施工流程虚拟和有限元施工全过程仿真。

3.适用范围

本工法适用于大截面钢筋混凝土梁及劲性混凝土梁施工。

4.工艺原理

工艺原理：阐述工法工艺核心部分（关键技术）应用的基本原理，并着重说明关键技术的理论基础。

–1）关键技术应用的基本原理和理论基础。

2）结合关键技术的施工主要过程顺序来阐述

4.1工艺原理

根据本发明，将大截面（劲性）混凝土梁沿梁高合理分层浇筑，充分利用先浇筑部分的结构自身承载力，通过计算适当采取相应措施，使其承担自身荷载甚至后续剩余混凝土梁的施工荷载，从而简化混凝土梁结构施工的模板支撑体系。实现由大划小，进而利用新建结构自身辅助施工的目的。本原来具体技术模型如下：

4.1.1根据施工简便合理，结构稳定安全的前提划分施工缝，并妥善处理。

4.1.2根据工况计算模型，设计模板支撑体系：首段或先行浇筑区段混凝土梁，可简化考虑为一根超筋混凝土梁或超筋劲性混凝土梁；下段梁施工时，根据前段梁混凝土所达到的试压强度计算其承载力，如需要可在首段或先行浇筑超筋梁上铁位置加设措施钢筋或型钢，使其承担自重荷载甚至全部或部分后段浇筑梁施工荷载；大梁模板支撑体系设计计算时，根据首层浇筑梁下有无可靠支撑，可分为单跨梁计算模型和多跨梁计算模型。仅考虑所对应计算模型，分层浇筑各段梁中最不利一段的施工荷载，从而减少梁计算高度、简化混凝土浇筑施工的模板支撑体系。

4.1.3根据分层浇筑的施工特点，制定合理的施工流程，并采用针对性措施进行施工，确保结构整体可靠。

4.1.4在施工及后续上部加载的全过程中，进行结构安全及稳定性监测。

4.2工艺原理实施模拟

本工程劲性混凝土转换梁结构概况

劲性混凝土转换大梁效果图单榀梁效果

本工程位于酒店第一设备转换层，HA-HC与H3-H7轴之间的五根劲性混凝土转换梁。梁截面尺寸大为900mm×2500mm，梁高共跨三个结构层：三层、转换层及四层；净跨度10.350m。型钢梁，截面尺寸为H1900*600*40*40,最大构件单重约11吨

总体思路：根据本工程结构形式，钢梁安装完毕后，三层楼板上标高处设置施工缝，上下梁板分层整体浇筑，按第二次浇筑计算施工荷载。

4.2.1合理划分施工缝

项目

施工缝划分分析

施工缝设置

三层楼板上标高处设置施工缝，分层施

工最为便捷，具体划分如下： 首段浇筑700mm 高，二段浇筑1800 mm 高

划分依据

1、当第二层浇筑梁下无可靠支撑，首层梁属于简支梁受力时，首层浇筑高度宜占总高的0.3～0.7。优先考虑施工缝设置在中性轴以上，可保证混凝土受拉区完整，结构整体性强；任何情况首层浇筑高度，均不得小于100mm 。

2、施工方便，易保证质量

3、划分后的计算区间，

可简化支撑体系

根据北京市脚手架模架规程（DB11T583-2008）中，表7.2.4混凝土梁类构件碗扣式模板支架选用要求：搭设构造应至少符合其梁高划分要求，其中本工程适用梁高划分区间为1501 mm ～2400 mm 、2401 mm ～3000 mm 。如一次整体浇筑时，梁高为2500mm 属于后一区间；如按700mm 、1800 mm 两次浇筑时，按计算模型按1800mm 计算，应满足前一区间搭设要求。

结论

如此划分施工缝后，模板支架搭设构造，简化了一个等级，并可简化荷载向下传递的支撑体系。依据此方案进行设计验算，转换梁最大施工荷载减小为常规做法的70%。

4.2.2工况分析与计算

1、工况分析

根据设计模型，满足条件时，首段浇筑的超筋梁可承担自重荷载甚至第二段浇筑梁荷载。但由于现有梁高未超过3000mm ，按地标基本构造要求已有足够承载力储备。所以本工况暂不考虑首段梁承担后续段梁浇筑荷载，但如梁截面更大便应对其进行考虑。

因此将首段浇筑混凝土梁，分别考虑按超筋混凝土梁和超筋劲性混凝土梁两种情况进行计算，仅计算其700mm 高范围内自重荷载。

本转换梁混凝土设计等级C60，根据正常施工流水安排，距第二段梁混凝土浇筑施工间隔应为6日历天。根据现场已留置的结构实体同条件试块数据，6天实测强度平均值为71%计算，

2

27.571%19.53/mm c f N =⨯=，不具备拆除支撑体系条件，按简支梁模型计算。现场首段混

凝土转换梁浇筑时，每榀梁留置3组同条件试块，保证实测值不小于71%，如实压数据偏小将另行进行计算，验算结果可承担700mm 高度范围内自重荷载，便可进行浇筑施工。

2、支撑体系具体计算步骤：

1）先计算第二层浇筑时的最大弯矩：

注：1．在均布荷载作用下：M ＝表中系数×ql 2；V ＝表中系数×ql ；

EI

w 100ql 表中系数4⨯

=。

2）根据0's s y

M

A h f λ=配置首段梁上铁位置措施钢筋。

3）根据立杆承载力N A σϕ=

<立杆允许应力，

最不利立杆受到轴力Sd N n =，荷载计算：G Gk Q Qk

S S S γγ=+。

根据第二段梁参数查《钢管脚手架、模板支架安全选用技术规程》（DB11T583-2008）表7.2.4得立杆纵、横距d ’、s ’分别有d>d ’及s>s ’。

结论：选择计算值和规范构造要求值中，更安全的设计方案。 3、采用MIDAS/GEN 进行施工阶段仿真分析验算

计算各施工阶段结构变形及应力的变化和发展过程。计算荷载主要考虑结构自重和楼面恒载、施工活荷载。