建筑轉換層超重梁的排架體系設計和施工

張 聰

1. 上海建工四建集團有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續利用工程技術研究中心 上海 201103

1 工程概況

上海黃浦區107地塊項目位于市中心新天地板塊，東鄰嵩山路、南至太倉路、西鄰黃陂南路、北靠興安路，建成后為樓高99.99 m共24層的白金五星級國際酒店。

本項目地下5層，地上24層，其中1～3層裙房部分為框架結構，5層以上的主樓部分為剪力墻結構，故4層為框架結構向剪力墻結構轉換的轉換層。

轉換層為梁式結構，混凝土梁的截面尺寸主要有3 800 mm×2 300 mm、2 800 mm×2 300 mm、2 500（1 500、1 300） mm×2 000 mm、1 500（1 000、1 400） mm×1 500 mm、1 400（1 000） mm×1 000 mm、600（400） mm×900 mm等，其中轉換層中還設置了14根型鋼梁，型鋼采用1 600（1 900） mm×500 mm×60 mm工字形型鋼（圖1）。

2 排架體系的難點與特點

1）轉換層結構梁、板構件較一般工程截面大、配筋多。大梁自重最大達到218.5 kN/m（即截面3 800 mm×2 300 mm），較普遍的為161 kN/m（即截面2 800 mm×2 300 mm）。其中跨度最大的梁達到19.6 m。

2）上、下層結構形式多變，部分區域大梁荷載直接由下層樓板承受，而非傳遞到下層對應位置的梁上。結構施工的排架體系在搭設時，不僅要滿足本層施工需求，還必須保證其上、下各層結構施工時的荷載可以順利地向下傳遞。在施工過程中，針對排架立桿的設置，應一一對應，避免上、下層立桿位置交錯，使樓板產生局部受剪破壞（圖2）。

圖1 107地塊轉換層局部超重梁平面示意

圖2 結構剖面示意

3）轉換層施工在整個上部結構施工中占關鍵線路，如果按照傳統的排架搭設方法，將轉換層大梁排架全部落到基礎大底板上，則計算后發現其較合同要求工期整整推遲了近3個月，對整個工期的影響相當大，無法滿足業主要求。

3 超重梁排架體系設計

3.1 設計原則

荷載傳遞線路主要是將大梁荷載傳遞至下層的水平構件，再將水平荷載傳遞至豎向構件，最后將荷載傳遞至大底板。

3.2 設計型式

圖3 3層局部梁側加勁肋示意

3）型式三：3層結構有和轉換層結構相對應的大梁，采用軟件復核3層大梁的配筋，與施工圖設計配筋相對比，設計配筋小于所計算配筋。利用原設計下方不再上升的結構柱或原圍護系統未拆除的短跨混凝土支撐重新插筋施工構造柱，將其接高至3層的板高度，減小了3層梁構件的跨度，將單跨梁調整為多跨梁，提高了梁的承載能力。并對構造柱處的支座上部鋼筋進行驗算，如不足的應在支座處增設鋼筋（圖4）。

4）型式四：轉換層結構大梁相對應的下方為結構孔洞，則在3層結構設置鋼平臺，轉換層排架荷載通過鋼平臺傳向豎向結構（圖5）。

1）型式一：3層結構有和轉換層結構相對應且截面相同的大梁，采用軟件復核3層大梁的配筋，與施工圖設計配筋相對比，設計配筋大于所計算配筋則計算通過。

2）型式二：3層結構有和轉換層結構相對應的大梁，但是3層結構梁的截面寬度沒有轉換層大梁的截面寬度大，采用軟件復核3層大梁的配筋，與施工圖設計配筋相對比，若設計配筋大于所計算配筋則計算通過。需要將轉換層大梁范圍內的3層板加厚至250 mm，并且增設寬200 mm混凝土加勁肋，間距2 000 mm（圖3）。

圖4 局部結構增加立柱示意

圖5 局部增加鋼平臺示意

5）型式五：3層結構沒有和轉換層結構相對應的大梁，則將其排架傳至基礎大底板。

4 施工工藝要點

4.1 工藝流程

確定梁軸線→確定支撐立桿縱向、橫向位置點→復核軸線、立桿間距→搭設支撐體系→確定梁底標高、搭設支撐小橫桿→安裝梁底模、綁扎鋼筋→復核梁底標高、梁截面尺寸、安裝側模→梁底起拱→澆筑混凝土→模板拆除

4.2 施工要點

1）由于轉換層的部分梁為弧形結構，故梁軸線定位非常重要，同時標出排架立桿的縱向、橫向位置點。

2）施工前，對施工班組進行交底，重點部位應重點交底。施工中的重、難點，應在交底中明確，并記錄在案。

3）主梁下方的排架立桿縱、橫向間距及搭設區域需要符合設計方案要求。

4）由于轉換層梁的跨度較大（超過4 m），故跨中梁底處按設計要求需要起拱，起拱高度為梁跨度的0.2%。

5）由于轉換層梁截面尺寸較大，梁內鋼筋分布很密、梁上起柱的插筋很多，故鋼筋間距控制要精準、插筋位置準確。

6）模板的接縫不得漏漿；在澆筑混凝土前，木模板應澆水濕潤，但模板內不應有積水。

4.3 施工要求

4.3.1 材料要求

1）搭設前嚴格篩選所用材料。鋼管、扣件、角鐵、螺栓等質量均應符合規范要求。

2）不得采用嚴重銹蝕、薄壁、彎曲、有裂縫的桿件；不得采用嚴重銹蝕、變形、脆裂、滑絲的扣件。扣件的緊固力矩宜控制在45～60 N·m。

3）排架體系統一使用φ48 mm×3.5 mm的鋼管，嚴禁將其他規格鋼管混用。

4.3.2 梁模板施工要求

模板采用九夾板，厚度為18 mm，設置2～3道對拉螺栓。木料規格50 mm×100 mm，間距300 mm。

4.3.3 立桿施工要求

1）梁高h＞1 500 mm的，梁下排架間距為350 mm（沿梁寬度方向）×400 mm（梁縱向）；1 000 mm＜h≤1 500 mm的，梁下排架搭設間距為500 mm（沿梁寬度方向）×400 mm（梁縱向）；600 mm＜h≤1 000 mm的，梁下排架搭設間距為400 mm（沿梁寬度方向）×800 mm（梁縱向）。

2）立桿應豎直設置，2 m高度的垂直允許偏差為15 mm，掃地桿必須同預埋的地錨樁可靠連接，上下層的支架的立桿應對準，并鋪設墊板。

4.3.4 水平桿施工要求

1）水平杠縱、橫間距根據立柱間距設置，步距控制在1 800 mm以內，縱、橫兩個方向的牽杠在同一節點與立柱連接。

2）搭接扣件應交錯布置，2根相鄰縱向水平桿的接頭不宜設置在同步或同跨內；2個相鄰接頭在水平方向錯開的距離不應小于500 mm。各接頭中心至最近主節點的距離不大于縱距的1/3。搭接長度不應小于1 m，應等間距設置2個旋轉扣件固定，端部扣件蓋板邊緣至搭接縱向水平桿桿端的距離不應小于100 mm。

4.3.5 剪刀撐設置

1）縱、橫向均須連續設置，剪刀撐與地面夾角為45°～60°，每道剪刀撐寬度不應小于4跨，且不應小于6 m。

2）剪刀撐鋼管的搭接長度不得小于1 000 mm，并用不少于2個扣件進行連接。剪刀撐下端均需支承在墊板上。

3）剪刀撐斜桿應用旋轉扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉扣件中心線至主節點的距離不大于150 mm。

4.4 排架體系的驗收

1）排架體系搭設應嚴格按照設計方案及規范要求施

工[1-3]。

2）排架體系搭設完畢后，項目部各專業人員須對排架支撐體系進行自檢，自檢合格后報監理工程師復檢，合格后方可進行下一步工作。

4.5 混凝土澆筑

1）澆筑混凝土前，模板、鋼筋、預埋件及管線等全部安裝完畢；檢查模板尺寸和預埋件等的規格、數量和位置，其偏差值應符合GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量及驗收規范》的規定；檢查模板支撐的穩定性以及接縫的嚴密情況；清除模板內的垃圾、泥土等雜物及鋼筋上的油污；并檢查鋼筋的墊塊是否墊好；辦完隱、預檢手續。澆筑前將木模板濕潤。

2）混凝土梁與板的截面高度相差較大。為防止因荷載差異過大而出現不均勻沉降裂縫，在混凝土梁和板交界的板面設置鋼絲板網，向兩側各搭接500 mm，總寬為1 000 mm。

3）梁混凝土要分層澆搗，且每層的厚度不應超過800 mm，嚴禁一次到頂，或分層過少。同時要控制好2層混凝土澆筑時間的間隔。

4）混凝土澆筑完成后，應立即開始澆水養護，養護時間應不少于7 d。

5 結語

經過幾年的研究探索和實施，黃浦區107地塊項目工程已順利完成，不僅完成了預期目標，也贏得了良好的社會與經濟效益。通過本工程的施工實踐，在今后的施工過程中有以下幾點可以借鑒：

1）施工應根據工程特點，選用正確的技術手段、工藝方法，保證各工序的施工質量和施工安全。

2）在地下室施工時預先考慮上部大梁排架的加固，在結構施工過程中就按上部的排架搭設要求搭設，可節約2次搭設及拆除費用。

3）利用圍護系統中的支撐鋼立柱和結構的構造柱，減小了梁構件的跨度，將單跨梁轉換成了多跨梁，跨度的減小能大大提高梁的承載能力。

4）設置鋼平臺，將排架荷載通過鋼平臺傳向豎向結構，減少排架搭設的工作量。