高层建筑型钢混凝土梁式结构转换层施工技术

高层建筑型钢混凝土梁式结构转换层施工技术
摘要：转换层结构施工是高层建筑工程的重要环节，其施工质量直接影响到高层建筑使用功能的有效发挥。

为此，本文结合工程应用实例，重点从多个方面探讨了高层建筑型钢混凝土梁式结构转换层的施工技术，并提出一些个人见解，以供类似工程研究参考。

关键词：高层建筑；钢梁；转换层；施工技术
目前，许多建筑物某楼层的上部与下部因平面使用功能及结构布置不同，往往需要在结构形式不同的上下部采用一定的结构形式进行转换处理，而这种起到转换处理作用的楼层就被称作转换层。

但转换层施工具有结构构件跨度大、混凝土浇筑量大、模板支撑要求高、楼层高和钢筋排布密集等特点，在施工过程中稍有不慎就会影响到高层建筑的整体质量安全，特别是型钢混凝土结构形式转换层的施工。

因此，建设单位必须重视型钢混凝土梁式转换层施工技术的研究，确保好转换层结构的施工质量。

1 工程概况
某住宅建筑，地下2层，地上28层，在本工程住宅楼5层顶板（6层楼面）设立转换层，6层以下为商场及车库。

转换层位于27.1m 标高处，屋面最高为102.7m。

转换层结构由型钢混凝土梁、型钢混凝土柱组成，主要位于24轴～36轴/k轴～f轴。

转换层梁截面为1700 mm×2000mm，梁跨度分别为11.6m（k轴～h轴）、10.4m（h轴～f轴）。

钢梁截面形式为1650mm×1300mm×50mm ×50mm，单根构件质量约25.1t，共有25支，总质量约610t。

2 转换层施工技术
2.1 梁底部钢筋、箍筋施工
转换梁的箍筋φ16mm且钢梁截面尺寸较大，按传统施工方法先安装钢梁再套箍筋，施工难度极大，φ16mm的钢筋靠工人手力无法扳开；如果先安装箍筋则钢梁无法吊装。

项目部经与设计单位沟通后对箍筋形式进行优化，将箍筋分成上下2个u形部分，分别在钢梁吊装前后安装，2个u形箍筋搭接焊接连接成一个封闭箍筋，上下2个箍筋搭接lod，单面焊接形成1个封闭箍筋。

下料时注意相邻箍筋接头相互错开。

具体施工程序为：
先铺设箍筋下半部（长短头交错错开）→安装大梁底部钢筋→大梁底部钢筋与钢柱耳板焊接→大梁底部筋先行单独验收→吊装大钢梁并施焊→安装大梁上部筋→安装箍筋的上半部分→箍筋焊接封闭
转换层钢梁下翼缘板宽度为l300mm，翼缘板底与梁底模间距为175mm，如果钢梁先吊装则下翼缘板宽度范围内的大梁底筋无法施工。

因此为保证钢梁吊装及安装，必须将大梁底筋安装就位再吊装钢梁。

大梁底部钢筋锚固方式为钢筋与钢柱耳板双面焊接5do底部钢筋焊接完毕，报请建设、监理单位共同验收。

2.2 箱型梁吊装
2.2.1 箱型梁吊装方案的优化
在梁底u形箍筋绑扎及梁底钢筋与钢柱耳板焊接完毕且验收合格后进行箱型梁吊装。

该转换层的箱型梁截面为1650mmx1300mm×50mm×50mm，跨度为l1m，最重钢梁整件质量为25.1t，共25支。

该区域塔吊为4#塔吊（8039）和5#塔吊（7427）。

单支钢梁质量远远超出2台塔吊起重能力。

原吊装方案为采用租赁200t履带汽车吊，架立于施工场地北侧的东御街进行吊装作业。

由于东御街为主要的交通要道，占用道路会对交通带来极大的影响，且只能在夜间有限的时间内进行吊装作业，施工极为不便，而且汽车吊的租赁费用十分昂贵。

2.2.2 分段吊装经济效益分析
钢梁采用分段吊装后，大大节省了吊车租赁费用及工期，同时提高了施工安全系数。

经市场询价，原方案的200t大型履带吊车进出场费用为12万，租赁费用为1.2万/d。

由于每天只能在凌晨0：00以后才能吊装，3个施工段25支箱型梁在最理想情况下，即构件全部加工完毕且运至现场、3个施工段全部具备吊装条件、可连续吊装人员充足情况下，每晚最多能吊2段钢梁，完成全部钢梁吊装及现场组装就位、焊接固定，至少需要12d。

租赁费用为1.2元×12=14.4万元，加上进出场费用至少节约租赁费用26.4万元。

由于吊装均在夜间进行，钢梁质量巨大，不可预见的危险因素众多，夜间吊装十分危险。

钢梁采用分段吊装后，大大提高了施工安全性，吊装作业白天、夜间均可连续进行，保证了有足够的工作面进行焊接作业。

钢梁分段施工虽然增加了焊接工程量，但通过夜间加班、增加焊工人数等手段，对施工工期几无影响。

由于焊接量加大增加的材料费、人工
费，与大型吊车租赁费用相比甚微。

2.2.3 箱型梁吊装
分段后的每段钢梁重量满足2台塔吊起吊能力。

项目部专门成立钢梁吊装领导小组，在吊装过程中专人监督，全程进行监控。

吊装前，项目部对所有钢结构施工工人、塔吊司机、信号工，进行全面交底，按照钢梁吊装小组岗位职责分工，对所有相关人员进行安全教育与交底，务必确保吊装安全。

2.3 钢梁组装与焊接
钢梁吊装就位，经校核标高、轴线无误后进行钢梁焊接作业。

（a）首先吊装焊接k轴、h轴、f轴柱端钢梁。

钢梁端部四周开坡口与柱身进行焊接。

（b）与柱子焊接的两端钢梁焊接组装完毕后，吊装中间段钢梁，就位调整后落钩，平稳放下。

安放就位后进行中间段钢梁的焊接。

中间段钢梁两端均与两侧的端部钢梁进行对接焊接。

（c）施焊前，先检查焊接部位的组装和表面清理质量。

（d）梁与柱焊接，先焊接梁的腹板与柱连接处，再焊接梁的翼缘板与梁的连接处。

焊接梁腹板时，两人同时焊接，直至焊接完成。

焊接梁的翼缘板时，两人对称焊接，保证焊接同步。

在焊接完成24h后，对所有焊缝进行100%超声波探伤。

焊缝探伤由专业检测机构进行，全程探伤检测均在建设单位、监理单位相关人员监督下进行。

为方便检测箱型梁内部焊缝，在每支梁顶部均预留一块盖板，便于人员进入检测。

所有焊缝全部检测完毕且检测合
格后，方可将盖板封闭。

所有焊缝经检测全部合格后，方可进行钢梁外部的钢筋绑扎。

2.4 k轴线钢柱外侧钢筋施工
k轴线钢柱在转换层由箱型柱变截面变成十字柱，截面转换处刚好位于型钢梁高度范围内。

6层楼面以上k轴柱尺寸由1200mm×1200mm变成800mm×800mm，6层以下箱型梁截面尺寸为800mm×800mm，这就导致k轴柱6层楼面以上柱东西侧钢筋刚好正对下部型钢柱腹板而无法下插。

设计采用套筒将上部柱筋与钢梁延伸翼缘板焊接连接的方式，详见图1。

为保证延伸翼缘板与下部箱型柱连接的可靠性，延伸翼缘板开十字形槽与箱型柱腹内十字加劲肋板塞焊。

为验证套筒焊接连接的可靠性，按照现场实际施工条件提前焊制了3组连接试件，试拉结果显示套筒与钢筋及套筒与钢板的焊接连接处完好，钢筋拉至颈缩。

实验证明这种通过套筒连接钢筋和钢结构的方式是可靠的。

2.5 粱上生柱钢筋施工
转换层梁上生柱为型钢混凝土柱，一共25根。

其柱筋与转换层大梁的连接方式为与钢梁竖向耳板焊接。

原设计为4个方向柱筋分2排分别在竖向耳板内外焊接，由于柱内十字钢柱的存在，耳板与钢柱间操作空间太小，使梁上柱2排筋无法与在耳板内部进行焊接。

建设、设计、监理、施工单位邀请权威专家专门进行了专家论证会，并对柱筋排布进行了优化，采取了“并筋”的特殊构造，优化方案如下：
（a）梁上柱纵筋与框支梁钢梁的连接方式仍采取耳板连接，因用于柱纵筋焊接连接的竖向耳板内侧的空间限制，将梁上柱2排钢筋改至1排。

（b）为保证钢筋间距，将部分柱纵筋作并筋处理，即2根钢筋并为1束。

（c）并筋应先端部双面焊（长度300mm）成1束，再焊至耳板上，并筋与耳板焊接长度不小于7d；
（d）在竖向耳板与柱翼缘板间加设填板加强，在梁上柱根两侧钢梁上翼缘板上加设加劲肋进行补强。

通过以上优化方案，不仅解决了2排筋的放置及连接问题，节点构造也得到了加强。

2.6 转换梁混凝土浇筑
型钢梁下部设计有2排φ32mm钢筋，而且分布密集。

梁下部空间仅有175mm高，同时考虑受梁下翼缘板上的栓钉、西φ16mm@lo0mm 箍筋、钢筋保护层垫块、控制上下排钢筋间距放置的钢筋等多方面因素，梁底部浇筑空间极其狭小，若使用普通混凝土，粗骨料很难通过钢筋与钢筋之间的间隙，将梁底部下部空间填满。

因此，经过配合比优化，将梁高
度一半的下半部分使用自密实混凝土浇筑，梁上半部分浇筑普通混凝土。

钢梁的顶部、底部及两侧均按每隔1m开设西φ150mm的混凝土浇筑孔，以便混凝土通过浇筑孔将钢梁底部以及钢梁内部填满。

（a）首先从钢梁两侧浇筑c30自密实混凝土，边浇筑边振捣。

对钢梁底部的混凝土振捣，可将振动棒通过梁顶部的浇注孔下插入钢梁内部，直至钢梁下翼缘板。

通过振动棒对下翼缘板产生的震动，对下部混凝土进行振捣。

浇筑时安排专人使用手电通过梁上部浇筑孔向梁内照射，观察梁底部混凝土从两侧向梁内的涌入情况。

当发现梁底所有浇筑孔均由下向梁内涌进混凝土时，即证明钢梁底部已经全部填满。

（b）当钢梁两侧及内部混凝土浇筑过半，浇至梁侧面浇注孔时，改为浇筑c30普通混凝土，直至完成大梁全部混凝土浇筑。

（c）混凝土浇筑中，安排专人在梁下看护模板，柱自密实混凝土浇筑时，不间断敲击柱模板，以辅助混凝土密实。

测量人员通过水准仪对梁底模板下挠进行监视，发现异常情况及时停止混凝土浇筑并及时处理。

（d）混凝土浇筑完毕，在箱型柱侧模、转换层大梁侧模拆除后，为确保内部混凝土浇筑密实，无空洞、未填满等缺陷。

经检测，箱型柱、箱型梁混凝土均浇筑密实，无质量缺陷。

3 结语
本工程转换层结构施工具有较大的难度，需要面临诸多的施工难题。

通过施工前制定周密的施工部署、深化设计方案、优化施工方案和精心组织施工，加强施工过程中各个环节的质量监控力度，并采取一系列切实有效的质量控制措施，最终确保了型钢混凝土转换层结构的施工质量，并取得了较好的经济效益。

参考文献：
[1] 马海军.试论高层建筑转换层施工技术的实例分析[j].价值工程.2013年第02期
[2] 陈元华.高层建筑工程梁式转换层施工技术初探[j].中华民居（下旬刊）.2013年第01期。