關(guān)于結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層兩次澆筑混凝土施工應(yīng)注意的問題

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層 兩次澆筑 混凝土 問題 

　　高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層無論是采用厚板、轉(zhuǎn)換梁或者箱形結(jié)構(gòu)，自重荷載都較大，通�？蛇_(dá)到40～70kN/m2。承建商出于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的考慮，希望在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工時(shí)，設(shè)置水平施工縫，采用分兩次澆筑混凝土的方法。目的是減小首次澆筑混凝土的重量，有利于模板和支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；在澆筑第2次混凝土?xí)r，可以利用首次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，降低模板和支撐系統(tǒng)的成本。這種思路是正確的，通常能得到業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理方面的認(rèn)同而成為實(shí)施方案。但是筆者在看過一些轉(zhuǎn)換層施工方案后，認(rèn)為在實(shí)施方案編制中，有些問題尚應(yīng)注意。 

　　1.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)混凝土一次澆筑和兩次澆筑的區(qū)別 

　　采用一次澆筑的施工方案時(shí)，模板和支撐系統(tǒng)將承受轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的全部自重和施工荷載。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)澆筑完畢后，在模板拆除前（如果不考慮混凝土收縮、溫度變化等非荷載因素）結(jié)構(gòu)處于零應(yīng)力狀態(tài)。模板及支撐拆除后，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)即進(jìn)人符合設(shè)計(jì)條件的工作狀態(tài)。 

　　采用兩次澆筑的施工方案時(shí)，情況將有很大變化： 

　�。�1）模板和支撐系統(tǒng)（無論采用何種模板支撐方式）在澆筑首次混凝土?xí)r，僅承受該部分結(jié)構(gòu)自重和施工荷載。澆筑第2次混凝土?xí)r，將與首次澆筑成型的混凝土結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)二次澆筑時(shí)的自重和施工荷載。兩者各自所承擔(dān)的荷載份額，原則上遵循變形協(xié)調(diào)規(guī)律按各自的剛度分擔(dān)。因此，模板和支撐系統(tǒng)的內(nèi)力和變形將是上述兩個(gè)過程的迭加值。 

　�。�2）轉(zhuǎn)換層首次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)在第2次混凝土澆筑前處于零應(yīng)力狀態(tài)，在第2次混凝土澆筑后，轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰�狀態(tài)。其內(nèi)力大小將取決于水平施工縫的位置和模板支撐系統(tǒng)的剛度這兩個(gè)主要因素。在轉(zhuǎn)換層模板拆除前，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的下部（首次澆筑部分）處于有應(yīng)力狀態(tài)，而上部（第2次澆筑部分）卻處于零應(yīng)力狀態(tài)。模板拆除轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)人工作狀態(tài)后，除承擔(dān)由設(shè)計(jì)條件所產(chǎn)生的內(nèi)力外，其施工階段產(chǎn)生的內(nèi)力將始終迭加在構(gòu)件的各種內(nèi)力狀態(tài)中，是一種不可消除的初始條件。 

　　2.關(guān)于模板和支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 

　　通常做法是：①由柱和工具鋼梁、鋼斜撐或鋼桁架等構(gòu)成模板支撐系統(tǒng)；②由豎向支撐通過轉(zhuǎn)換層以下若干層樓面結(jié)構(gòu)構(gòu)成模板支撐系統(tǒng)；③由豎向支撐逐層向下支頂，直到底層地面或地下室底板。無論采用哪一種做法，在體系設(shè)計(jì)的荷載分析中，都不能僅考慮澆筑首次混凝土?xí)r的自重和施工荷載，而應(yīng)考慮兩次澆筑混凝土的全過程。 

　　采用方法①時(shí)，往往因?yàn)楣ぞ吡旱膭偠扔邢薅鴮?dǎo)致第2次澆筑混凝土?xí)r，在首次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的內(nèi)力。因此，工具梁體系設(shè)計(jì)時(shí)，不僅在承載力方面應(yīng)有一定的富裕度，而且應(yīng)有一定的剛度要求，以利于在第2次澆筑混凝土?xí)r繼續(xù)發(fā)揮一定的作用。 

　　采用方法③時(shí)，情況比較復(fù)雜。在滿足支撐系統(tǒng)強(qiáng)度要求的前提下，支撐系統(tǒng)實(shí)際承擔(dān)的荷載是隨著支撐系統(tǒng)剛度（軸壓剛度）的提高而增加的。當(dāng)剛度足夠大時(shí)，可以認(rèn)為模板在兩次澆筑混凝土?xí)r基本沒有變形。因此對模板支撐而言，兩次澆筑與一次澆筑其荷載條件是相同的。 

　　方法②的支撐剛度常常介于上述兩者之間，由于利用了轉(zhuǎn)換層以下幾層樓面結(jié)構(gòu)的承載力，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好而常被采用，但必須注意的仍然是在驗(yàn)算需要幾層樓面結(jié)構(gòu)能滿足施工要求時(shí)，不能僅僅考慮現(xiàn)澆首次混凝土?xí)r的荷載。 

　　3.關(guān)于結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算 

　　結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層起著將上部結(jié)構(gòu)的重力荷載和水平荷載向下傳遞的功能，不僅內(nèi)力狀態(tài)比較復(fù)雜而且與上部的結(jié)構(gòu)形式也有很大的關(guān)系。 因此，在編制施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，所謂對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算，主要是為了控制由于施工原因在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的附加內(nèi)力。 

　　如前所述，當(dāng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)采用一次澆筑混凝土方案時(shí)，并沒有產(chǎn)生附加內(nèi)力。但采用兩次澆筑混凝土方案時(shí)，不僅在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了因施工原因?qū)е碌母郊觾?nèi)力，而且這個(gè)附加內(nèi)力并不隨施工過程終結(jié)而消失，而是永久的迭加在結(jié)構(gòu)中因此是必須加以控制的。這句話的另一種解釋是在考慮轉(zhuǎn)換層施工方案時(shí)，可以利用首次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，但不可以無限制的利用這個(gè)承載力。我在中鑫建設(shè)集團(tuán)任職時(shí)，在編制寧波鄞州公安局大樓（錢江杯 省標(biāo)化工地）施工方案時(shí)，要求按實(shí)際計(jì)算的附加內(nèi)力和相應(yīng)截面的設(shè)計(jì)計(jì)算承載力的比值不超過0.05，并因此兩度修改方案，調(diào)增模板支撐剛度來降低該比值，直到最終滿足小雨0.05的要求才正式批準(zhǔn)方案。 

　　由于施工單位不能準(zhǔn)確了解轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在原設(shè)計(jì)中的承載力富裕度，因此，在施工技術(shù)措施中作上述限制條件是必要的，盡管會在一定程度上增加模板支撐系統(tǒng)的成本。 

　　另外，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)分兩次澆筑，首次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)在第2次澆筑混凝土?xí)r將作為一個(gè)承重結(jié)構(gòu) （通常轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的腹部不配置受力鋼筋），因此，還須驗(yàn)算其負(fù)彎矩區(qū)，并根據(jù)實(shí)際計(jì)算的內(nèi)力情況增加配置原設(shè)計(jì)中沒有考慮的負(fù)彎矩鋼筋來保證結(jié)構(gòu)完整的承載能力。 

　　4.有關(guān)建議 

　　高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是極為重要的結(jié)構(gòu)部位。承建商認(rèn)真編制、嚴(yán)格執(zhí)行合理的施工方案，確保轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量至關(guān)重要。 

　　鑒于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的重要性和較為復(fù)雜的內(nèi)力狀態(tài)，建議設(shè)計(jì)院在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將兩次澆筑混凝土的施工方案作為一種工況納人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足該方案的施工要求。否則，筆者認(rèn)為本文所提到的問題應(yīng)在方案編制中加以考慮。