关键字：转换层 施工 排架 布置优化
一、工程概况
中远两湾城是属于上海市政府“两湾一宅旧区改造项目”，东起恒丰路，南沿苏州河，西到江宁路光复西路，北至轻轨明珠线，基地占地５０公顷，拟建１６０万平方米高层住宅，分期分批实施建成。
中远两湾城一期工程位于整个基地的北侧，中潭路东西两侧。为营造一个美好的居住环境，布置了６万平方米的中央公园，２万平方米中心绿地广场，１５万平方米入口主题广场，以及三大绿化带（１８００米长，１６米宽滨江带，８００米长，２４米宽的林荫大道，靠近北部明珠线有１８００米长，１５米宽的绿化隔离带）。两湾城一期５幢３４层点式高层的剪力墙结构荷载均通过１.８米厚板的转换层，传送给若干劲性柱，再传递给２米厚的地下室地板。这部分结构是整幢楼受力的咽喉部位，对施工提出了相当高的要求。
二、分析背景
转换层施工中，Ｂ１３标已完成大底板浇捣，进入地下室一层外墙板、梁平台施工准备阶段。此层层高平均约为３.２米，其中地下室顶板标高-0.05米，厚２００毫米；夹层板标高+3.85米，厚１５０毫米。上部结构三层+9.950米平台为转换层，板厚１８００毫米，总荷载远大于下部结构平台和普通排架体系的承载能力，故施工时考虑转换层荷载的传递。
施工单位根据计算作出了如下施工方案：要求地下室排架施工与转换层以下（二层）排架施工相同，并保证转换层至地下室的三层排架立杆位置上下对中、垂直。地下室排架采用３００×６００毫米间距。结构长度方向间距３００毫米，垂直长度方向间距６００毫米。
三、分析目的
为方便施工，要求重新优化排架布置，以达到省时、省钱、省力的目的。
四、分析内容
在转换层及地下二层的排架上布置应变片，用以测量浇捣混凝土后的排架受力情况。
在ＳＡＰ有限元分析软件中建立地下室顶板、夹层板及转换层板的计算模型，采用线性分析程序，得出排架受力情况，并与测量值对比分析。
重新布置排架，用软件分析比较，选择最优方案。
五、分析过程
（一）监测方案
地下室顶板测点（１—１３号）布置图，夹层板与转化层板测量位置相同，编号分别为１４—２６、２７—３９。
（二）计算模型
计算范围 地下室顶板及夹层板模型取轴线Ⅱ—１５a～Ⅱ—１９aⅡ—Ｂa～Ⅱ—Ｃa之间的板块。根据板的支撑钢管排布，对板进行单元划分，平面尺寸为３００×６００毫米，单元沿厚度方向分为２层，根据板厚不同分别为１００毫米和７５毫米。
转换层取轴线Ⅱ—１５a～Ⅱ—１９aⅡ—Ｂa～Ⅱ—Ｃa之间的１／４板块。尺寸为４２００×３９５０×１８００毫米，中间有２０００×２２００毫米局部高度为６００毫米。根据板的支撑钢管排部，对板进行单元划分，为３００×６００×３００毫米。
（三）支座
钢管支座 由钢管支撑提供的竖向支撑，作用于每个钢管位置处也即单元节点处。
板下梁折算刚度 由于夹层板厚较小（１５０毫米），所以板下梁的卸载较大，在主梁及次梁处将梁的刚度折算加在钢管刚度上，并作用于相应的位置。
混凝土柱支座 采用相同的原理计算四周混凝土柱支座弹簧刚度。
地下室顶板及夹层板混凝土柱在浇筑转换层时已达２８天龄期，其强度为Ｃ６０，取ＥC=3.6×1010N／m2。柱载面取Ac=k×0.6×0.6m2，k为柱载面扩大系数，取为１?５。拟用板四周６个节点（２×３）施加弹簧支座来模拟。
刚性支座 考虑混凝土板结构对称性简化，所以在三块板四周添均加横向刚性支座。
（四）荷载取值
地下室顶板及夹层板：按上层测得的钢管支撑应变值换算为力平均作用于节点上。
转换层：取其自重进行计算。混凝土密度为d=2.5×104N／m2。
（五）计算参数
采用ＳＡＰ软件三维实体单元分析模块进行计算，在前处理界面输入模型尺寸、支座及荷载信息，然后进入计算文件编译过程，单元信息中输入相应龄期Ｃ４０混凝土的杨氏模量（地下室顶板及夹层板取２８天值，转换层需随时间变化依次取值）。
（六）计算内容
地下室顶板层及夹层板计算其在钢管集中力作用下的位移应力值，时间分别为转换层浇筑的第０天（转换层浇筑完毕时）、第３、６及１４天，不考虑板自重。
转换层计算其龄期为１、３、６及１４天时自重荷载作用下的位移应力植。
用线性结构分析（ＳＳＡＰ０Ｈ）计算程序计算，然后与测量值进行比较分析。
（七）计算结果与分析
选取若干点将计算值与测量进行比较。
计算值与测量值的走向基本一致。通过上述分析可知用ＳＡＰ有限元软件分析，混凝土的强度发展与实际情况是相符合的。
六、地下室顶板钢管排架布置优化分析
考虑到０天时（即转换层浇筑完毕时）钢管传来力最大，也就是地下室顶板最危险时期，故对该板进行验算分析。
将０天时钢管导入的上层荷载作用于底板的节点上，节点位置同上，考虑板的自重，采用ＳＡＰ的线性结构分析计算板单元，得出板内应力公布及跨中最大弯矩。
荷载：将上文地下室顶板０天时测量转换的荷载值视为标准值，并乘以１?５的分项系数，Ｆ=1.5×3763=5645N
采用ＳＡＰ中的线结构分析计算模块（ＳＳＡＰ０Ｈ）计算板单元结果如下：
板内配筋验算：取无支撑时最大弯矩M=73.5KN.m，根据验算不满足抗弯要求。
取９００×６００毫米排架支撑形式时，最大弯矩M=2.05KN.m
七、结论
现场共布置测点３９处，分别位于三层排架上。在混凝土浇注完毕时开始测量其受力后的应变值，以后每隔１—２天测量一次数据。通过对其数据的分析，其走向与预期一致，前６天混凝土强度发展较快，排架卸载也较快，后期排架卸载随混凝土强度发展的减缓面减慢。
用ＳＡＰ有限元软件计算时，模型的单元划分、支座取值、荷值取值及计算参数均从实际情况出发。其中在计算转换层排架不同天数应变计的应变时，考虑了混凝土相应龄期的弹性模量，结果证明与测量值符合较好。但在对边界条件的简化过程中，由于其包含梁、柱共同作用的影响，情况复杂，在该通用有限元软件处理边界支座取值时尚不能全面考虑这些因素。
从测量值与计算值的对比图看，两条曲线的走向基本一致，均反应了混凝土前期强度发展快，后期强度发展逐渐减慢的趋势。两条曲线中的微小差别可能来源于现场测量的应变片温度补偿不均和边界简化考虑因素的不全面。
根据ＳＡＰ有限元软件分析的结果，建议在地下室顶板下采用９００×毫米间距的排架形式。
