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转换层大梁施工质量控制

[摘要]本文介绍了转换层大梁施工的一个实例，针对转换层大梁的特点，周密进行策划，在施工中采用了多项技术，包括模板安装、大体积混凝土、钢筋剥肋滚压直螺纹连接等，综合解决了施工中的存在的难点，采取了有效的安全保障措施，使工程达到了预期的目标。
1． 概述
“**明珠”公寓楼及商业中心，是一栋钢筋混凝土框剪体系的高层住宅楼。本工程1＃塔楼二层楼面（标高9.60m）是转换层，转换层有4根特大梁，梁长9000，断面为800×2200，混凝土强度为C35，下部配筋为22～24根φ32的HRB400级钢筋。
这是一个技术复杂、质量与安全要求高的施工项目，需要考虑各种施工因素，特大梁的施工总施工荷载达到60kN/m，属于危险性较大的模板安装工程，是施工要解决的关键技术问题。经过对模板及支撑体系认真细致的设计，终于做到了既安全可靠，又经济合理；对本项目是否要按照大体积混凝土的要求施工，进行了分析和判断，在施工过程中采用简易方法进行测温，动态地掌握了温度变化的情况，有效地控制了温差，防止了温度裂缝的出现。
工程完成后，经检测，外观质量优良，断面尺寸误差不超过2mm，没有出现可见的发丝状裂纹，试块强度达到设计强度值的1.15倍。
2. 模板工程
经过反复比较后，模板采用如下构造：
模板：底模为双层胶合板，即36厚；侧模为单层胶合板； 小楞：底模4根60×80木楞，纵向通长排列；侧模60×80木楞，间距300； 大楞：底模为φ48钢管，@300；侧模共设4道2φ48钢管，间距约400；对拉螺栓：采用φ12，间距400×400；立柱：3根φ48钢管立柱，@300。立柱的纵向，按规定的要求，设置剪刀撑。
该大梁的施工荷载为（包括模板等）60kN/m，下层标高5.10层楼板无法承受如此大的施工荷载，因此在下一层，加设立柱支撑，将施工荷载传至-0.50层，即人防地下室的顶板上。根据人防地下室设计图纸的说明，人防地下室顶板的等效荷载为60 KN/m2，在施工大梁时，地下室底板混凝土浇筑已超过60天，完全可以承受大梁施工阶段的荷载。钢管的支承处，加垫30厚木板，以分散荷载。
模板构造见下图。
根据上述的模板构造，对模板进行验算。
（1） 计算假定

考虑到现场施工的实际情况，从偏于安全和提高工程质量的角度考虑，对模板计算作如下的假定：
● 计算强度与计算刚度时，取同样的荷载值，即在计算刚度时，仍考虑施工荷载、振捣荷载、倾倒混凝土产生的荷载的作用，荷载值均乘分项系数。
● 荷载值不予折减、材料设计强度值也不予增加。
（2） 荷载及分项系数的取值，按《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92的规定。
（3） 材料设计强度等指标取值如下：
胶合板（厚度为18mm）：fm=11 N/mm2（抗弯设计强度） E=4700 N/mm2（弹性模量）
方木：fm=13 N/mm2（抗弯设计强度） E=10000 N/mm2（弹性模量）
钢管（φ48×3.5）：fm=205 N/mm2（抗弯设计强度）
计算结果均可满足要求，实践也证明了模板构造是安全的。计算表明，模板系统中最薄弱的构件，或者说，整个模板系统中最关键的构件，是大楞，其抗弯强度的计算值，已接近设计值，传至立柱的荷载，已超过8kN，因此，大楞与立柱的连接，要用双扣件，在施工过程中，要严格控制立柱的间距，不得大于方案规定的300mm。计算过程略。
3. 大体积混凝土的温度控制
要不要按大体积混凝土的要求进行施工？这是施工之前首先要解决的问题。什么是大体积混凝土？笔者查阅了一些资料，未找到大体积混凝土的确切定义，只在《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92的第4.5.3条看到有这样的规定：“对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测量浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体要求时，温差不宜超过25℃。”换句话说，当混凝土表面和内部温度可能超过25℃时，就是大体积混凝土。
究竟什么样的结构，在混凝土浇筑后，其表面和内部温度可能会超过25℃？构件的尺寸究竟要“大”到何种程度，才算是“大体积”？如果在施工之前，对此不清楚，如何进行工程施工的策划呢？毫无疑问，认真探讨这个问题，有助于施工技术的提高。
本工程的4根大梁，算不算是大体积混凝土呢？先用公式估算一下混凝土内部可能出现的最高温度：
℃
℃
式中 ——龄期3天的混凝土内部温度（℃）；
——混凝土内部的实际最高温度（℃）；
──混凝土的浇筑温度（℃），取20℃；
W ——每m3混凝土中水泥用量（kg），本工程为368kg；
——水泥的水化热（J/kg），取461×103 J/kg；
——混凝土的比热，取0.96×103Ｊ／kg℃；
——混凝土的容重，取2400kg/m3；
——散热影响系数，是绝热温升值与实际温升值的比值，龄期3天取0.36。
由计算得出，混凝土内部最高温度达46.5℃，还是比较高的，施工时的外界气温约为20℃，内外温差超过了25℃，因此决定要对混凝土进行温度控制。
测温方法：用棒式温度计测量温度。在大梁混凝土浇筑过程中，从梁面分别埋入3根1″的电线管，埋入深度为1.7m、1.1m、0.6m，管内灌满水，管口用木塞塞紧。测量时，打开木塞，将温度计用绳吊入管内，静置3分钟后，取出，读取温度并记录。方法简易，效果满足要求。温度测量结果（表1）及相应的曲线如下。
温度测量结果 表1
序号
时间
温度（℃）
日期
时
大气温度
混凝土表面温度
测孔温度
上部
中部
下部
1
2006.3.4
8:00
13
22
22
26
32
2

14:00
19
24
27
35
35
3

24:00
8
24
30
38
38
4
2006.3.5
8:00
15
24
28
38
38
5

14:00
16
25
28
38
38
6

24:00
10
23
26
37
37
7
2006.3.6
8:30
14
21
25
34
35
8

14:00
20
21
26
30
30
9

22:30
12
20
24
27
27
10
2006.3.7
8:30
17
20
23
27
27
11

14:00
17
20
22
25
25
12

21:00
11
19
22
24.5
24.5
13
2006.3.8
8:30
13
18
20
24
24
14

15:00
16
18
21
23.5
23.5
15

22:00
10
19
19
23
23
16
2006.3.9
14:00
22
22
22
22
22
17

22:00
14
14
14
14
14

通过温度测量，可以看出：
（1）混凝土的内部温度最大值为38℃，发生在混凝土浇后的第一至第二天，远没有计算值高。混凝土内部与表面温差最大值，发生在浇筑混凝土后不久，即2006年3月4日晚，达14℃。
（2）混凝土内部温度与大气温度之差，最大达30℃，发生在浇筑混凝土后的当天夜晚。我们采取的措施是，混凝土表面用二层毛毡进行养护，浇水充分湿润，而大梁两侧，未拆的模板也是很好的养护措施。这就使混凝土的表面有一个介于内部温度和大气温度的过渡温度，确保了内外温差值没有超过25℃。
因此，加强混凝土养护是确保大体积混凝土质量的极其重要的环节
（3）在混凝土浇筑后的第5天，内外温度就已趋于一致。