上跨既有建筑大跨预应力混凝土楼盖施工技术研究

斯晓文 （浙江江南工程管理股份有限公司,浙江 杭州 310007）

建筑物的楼盖承载着楼层的垂直荷载，同时也是竖向承重结构的横向支承。建筑楼盖的体积较大，在整体结构中所占的比重较大，因此，在满足结构设计要求的情况下，适当减少楼盖的自重并规范楼盖工程的施工，既能提高建筑的观赏性，又能减少施工费用，从而减少建筑物设防区地震所造成的负面影响[1]。为发挥建筑楼盖更高的作用，提高其荷载能力，下述将对建筑楼盖施工技术展开研究。

1 建筑实例

1.1 概况

此次研究的建筑项目为某地区大跨度预应力结构建筑，此次施工的主要对象为混凝土楼盖，此建筑与既有建筑的平面分布如图1所示。

图1 施工项目与既有建筑的平面分布

该建筑中的既有建筑为风洞结构，该建筑的基本概况见表1。

表1 既有建筑概况

在此基础上，分析新建结构的基本概况，见表2。

表2 新建结构概况

1.2 楼盖施工重难点

既有建筑内部设有可连续施工工作的大型通风管道，在新建结构进行支撑设计时，按照规定不得对原有结构的顶板、梁、柱、基础等进行破坏。

本工程的难点是新建成的主梁梁底距离既有结构屋顶0.92m，施工时可供使用的空间非常有限，一般的扣件式钢管脚手架模板支承体系无法正常使用，因此，如何实现新建结构的模板支承体系设计与支撑，是工程顺利进行的技术保证[2]。在楼盖施工中，如何在不破坏原有结构、不影响既有建筑结构安全性的条件下，实现对新建建筑结构浇筑施工成为工程方案的施工重点与难点。

2 上跨既有建筑大跨预应力混凝土楼盖施工技术

2.1 楼盖模板支撑体系选型与选材

针对上述大跨既有建筑项目，针对其大跨预应力混凝土楼盖施工，首先需要对楼盖模板支撑体系进行选型。选用木模板，下部支撑结构选用钢结构支撑[3]。采用贝雷梁和圆钢管桁架组合结构，其设计目的是在混凝土梁浇筑时，将部分杆与普通混凝土梁浇筑成一体，方便模板的安装和拆卸[4]。在桁架结构下弦杆上搭设规格为Φ48.3×3.2mm 的钢管支撑结构，并要求钢管的表面贴近木模板底部。贝雷梁结构采用321 型贝雷片，其长宽均为3m×1.5m，宽0.45m，各连接部分均用销钉紧固。该钢管桁架的长度为3m×1.5m，材料为Q345钢，上下弦杆、水平纵杆都是圆筒，斜腹杆为Φ50×4mm的圆管，并通过焊接将其连接在一起。图2为钢管桁架立面图。

图2 钢管桁架立面图

结合现场的支承和可利用的空间，确定了三种不同的组合桁架结构，并将其分成四个不同的区域，针对四个区域分别编号为I、II、III 和IV。其中，I、II 区采用不同支撑方案单独施工，III和IV利用新建预应力混凝土梁作为支撑。为防止在施工和使用期间预留的施工缝对整个楼盖的力学性能和安全产生不利的影响，故按《施工质量验收规范》中关于施工缝的留置原则，在本项目中，应按规范要求预留两种不同的施工缝，分别为垂直施工缝和水平施工缝[5]。其中，垂直施工缝的设置针对有主、副梁的施工缝，间距应保证在次梁跨度的三分之一以内。该项目采用分段浇筑方式，对水平施工缝的设置，要求与地面连接的大截面梁，其施工缝应位于板底20mm～30mm。在此基础上，考虑现有结构和桁架支座的承载能力和变形，在板下20mm处预留出水平施工缝。

2.2 大跨预应力混凝土楼盖模板计算

在完成对楼盖模板支撑体系选型与选材后，对楼盖模板相关参数进行计算。模板材料的选择和间隔距离的设置按照表3内容设置。

表3 大跨预应力混凝土楼盖模板设置参数记录表

在确定上述相关参数后，按照下述公式完成对新浇筑混凝土作用于模板上的最大侧压力进行计算：

式中F代表模板上最大侧压力数值；T0代表新浇筑混凝土初次凝结时间；β1代表外加剂影响的修正系数；β2代表坍落度的修正系数；V1代表混凝土的浇筑速率。

在施工过程中，混凝土受压区高度应当满足下述条件：

式中2a's代表受压区纵向钢筋合力点到截面受压边缘的距离；x代表混凝土受压区域的高度；ξb代表相对界限受压区高度；h0代表截面有效高度。

2.3 楼盖结构混凝土浇筑

在实际施工中，采用楼盖梁板结构进行整体浇筑，能更好地实现楼盖结构的受力均衡，从而确保楼盖的安全。然而，由于该项目施工模板体系的特殊性，采用梁板同时浇筑，会导致I区现有建筑物的承载力不能满足要求，而且在浇筑过程中，会引起桥面上的弯矩、挠曲，增加钢筋的受力，从而对支承结构造成不利的影响[6]。因此，在楼顶浇筑混凝土时，应在板底处设置横向施工缝，然后在梁板上浇筑，从而极大地减少了混凝土对模板支承构件的承载，保证模板支承方案的安全性和可行性[7]。混凝土楼板的浇筑必须在梁浇筑完毕14d 后进行，这时，已经浇筑的楼板混凝土梁的模板支撑体系不会被拆除，因此，混凝土板的自重、模板荷载和施工荷载均由混凝土梁承担[8]。

3 实证分析

为保证工程的顺利实施，设计预应力施加后柱顶位移为评价指标，对工程施工质量进行校验。校验中，随机在楼盖上选择测点，在其上部施加预应力，对施加预应力后的标号点位移进行统计，见表4。

表4 测点在施加预应力后的位移

根据模板工程浇筑施工要求，设计现浇混凝土楼盖的安装允许偏差，设计内容见表5。

表5 现浇混凝土楼盖的安装允许偏差（1～6为项目编码）

对工程整体进行质量校验，其结果见表6。

表6 现浇混凝土楼盖的安装质量验收

4 结语

通过上述研究得到以下结论：

（1）根据表4 测点在施加预应力后的位移结果，楼盖施工后在测点施加预应力，预应力并未造成测点较高的位移，所有测点的横向与纵向位移均再在1mm 范围内，说明该方法在工程中应用，可以起到提高结构荷载能力的效果。

（2）根据表6 现浇混凝土楼盖的安装质量验收结果，多个安装项目在完成施工后，其安装后的实测偏差均在允许偏差范围内，说明施工行为规范，施工结果符合或满足工程质量验收需求。

综合上述两个方面的结果，综合推断证明本文设计的施工技术可以满足工程实际需要。