探討高層建筑轉(zhuǎn)換層施工

摘 要：隨著我國(guó)城市人口不斷快速的增長(zhǎng)，緩解城市住房人口壓力的主要措施是設(shè)置高層建筑。高層建筑轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)有比較高的要求，在建筑的過(guò)程中有必要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的分析。文章主要對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；施工

引 言

建筑業(yè)以及高層建筑的蓬勃發(fā)展為建筑施工技術(shù)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，高層建筑的形式多樣化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。為了滿足現(xiàn)代高層建筑高層商住樓低層商用的要求，建筑物因樓層上下部的平面使用功能不同，故上、下部采用了不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。在低層商用要求的大空間與上部住宿要求的多墻多柱的小空間之間，往往需要采用一定的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，即加轉(zhuǎn)換層。高層建筑中的轉(zhuǎn)換層不僅是上部的空中結(jié)構(gòu)，而且還是建筑物下部結(jié)構(gòu)的封頂，在高層建筑中起著至關(guān)重要的作用。由于這種多功能、綜合性的房屋建筑結(jié)構(gòu)體系的形成，如何根據(jù)建筑各樓層的功用，合理劃分、布置空間以及結(jié)構(gòu)形式，并進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)過(guò)渡轉(zhuǎn)換成為了主要的技術(shù)問(wèn)題。

1 高層建筑轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)鋼筋混凝土高層建筑一般為20～50層，以20～35層之間居多，且占我國(guó)全部高層鋼筋混凝土建筑的80%左右，這個(gè)高度范圍與我國(guó)當(dāng)前城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步相匹配，得到較為廣泛的應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，80%的高層建筑中應(yīng)用到轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，一般轉(zhuǎn)換層采用的混凝土有鋼筋混凝土、勁性鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。我國(guó)的房屋建筑中，建設(shè)轉(zhuǎn)換梁時(shí)大多采用的是鋼筋混凝土，方法是將混凝土向掛有混凝土模板的鋼筋結(jié)構(gòu)上進(jìn)行澆筑。這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用十分廣泛，是我國(guó)未來(lái)建筑工程的重要發(fā)展方向之一。

2 轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換種類(lèi)

從轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)功能角度來(lái)看，通過(guò)轉(zhuǎn)換層所實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大體可以歸納為三種類(lèi)型。分別是結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)換，柱網(wǎng)、軸線的轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)型式和軸線布置同時(shí)轉(zhuǎn)換。

2.1 結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)換

結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)換在轉(zhuǎn)換層中主要應(yīng)用于建筑物上部為剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)，它可以將上部的剪力墻通過(guò)轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換為下部的框架，給下部樓層創(chuàng)造了較大的內(nèi)部空間。

2.2 柱網(wǎng)、軸線的轉(zhuǎn)換

柱網(wǎng)、軸線的轉(zhuǎn)換是指通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，使建筑物的下部結(jié)構(gòu)形成一個(gè)大空間的柱網(wǎng)，以滿足外框筒的下部結(jié)構(gòu)能形成一個(gè)較大出口和較大空間的需要。

2.3 結(jié)構(gòu)型式和軸線布置同時(shí)轉(zhuǎn)換

這種轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜，它是以上兩種轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行的，它要將上部樓層的剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)換層的軸線來(lái)錯(cuò)開(kāi)，使其形成上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)不對(duì)齊的布置。

3 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的形式及適用

3.1 梁式轉(zhuǎn)換層

在目前的高層建筑中，梁式轉(zhuǎn)換層是大家最為常見(jiàn)和熟識(shí)的建筑結(jié)構(gòu)。它不僅具有優(yōu)良的承重效果，而且工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，更重要的是施工方便；但是，由于梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻-梁-柱（墻），一般不能在梁上開(kāi)洞，這就需要在洞口布設(shè)梁中和軸。這種轉(zhuǎn)換層主要應(yīng)用于上層為剪力墻結(jié)構(gòu)，下層為框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換。

3.2 板式轉(zhuǎn)換層

板式轉(zhuǎn)換層主要適用于上下柱網(wǎng)軸線有較大錯(cuò)位的結(jié)構(gòu)，或者不便使用梁式轉(zhuǎn)換層的情況。它具有抗彎、抗剪和抗沖擊的優(yōu)良性能，但是由于其自重大、厚度大的特點(diǎn)，容易在地震作用下引起很大的水平地震作用。因此對(duì)于地震地區(qū)的高層建筑而言，在選擇轉(zhuǎn)換層時(shí)要慎用厚板樓蓋。（見(jiàn)圖1）

3.3 桁架轉(zhuǎn)換層

桁架轉(zhuǎn)換層適用于轉(zhuǎn)換梁承托較多層數(shù)的大跨度結(jié)構(gòu)，其荷載的傳遞形式主要是由轉(zhuǎn)換梁承托上部框架傳遞下來(lái)的豎向荷載；轉(zhuǎn)換桁架的主要受力特征和結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的受力規(guī)律表現(xiàn)相同。因此，我們只要仔細(xì)研究出豎向荷載作用下轉(zhuǎn)換桁架的內(nèi)力特點(diǎn)，就能較準(zhǔn)確地了解桁架結(jié)構(gòu)的受力特征，進(jìn)而能更好的將桁架轉(zhuǎn)換層運(yùn)用到建筑工程中去。同時(shí)，在滿足建筑功能的前提下，桁架轉(zhuǎn)換層還能較好地運(yùn)用于大型管道設(shè)備的架設(shè)工程中，并充分利用建筑空間，但在施工過(guò)程中為防止應(yīng)力集中產(chǎn)生的不利影響，我們要注意好轉(zhuǎn)換桁架的節(jié)點(diǎn)處的鋼筋配置。

3.4 斜柱轉(zhuǎn)換層

近年來(lái)，隨著建筑事業(yè)的飛速發(fā)展，斜柱轉(zhuǎn)換層在高層、超高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。斜柱式轉(zhuǎn)換層具有較小的彈塑性變形，能有效地避免結(jié)構(gòu)薄弱層在大的地震作用下，因彈翅性變形過(guò)大而造成的結(jié)構(gòu)整體倒塌現(xiàn)象。這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不僅具有傳力直接、有效減小轉(zhuǎn)換梁尺寸的特點(diǎn)，而且很容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度、弱化上部結(jié)構(gòu)剛度的抗震設(shè)計(jì)原則。在一定程度上斜柱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)更容易滿足規(guī)范中轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求，能更加有效地避免和控制結(jié)構(gòu)薄弱層的形成和發(fā)展。

4 轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)

近幾年來(lái)，我國(guó)的高層建筑以飛快的速度發(fā)展著，建筑行業(yè)出現(xiàn)了一批又一批新興技術(shù)，其中的現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)特別適合建筑行業(yè)中的厚板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的建設(shè)。其施工的工藝流程為：第一步進(jìn)行測(cè)量放線，接著安裝轉(zhuǎn)換層的支撐體系以及模板，然后進(jìn)行暗梁、受力筋的綁扎，接著澆筑第一層混凝土，隨后進(jìn)行施工縫的處理、養(yǎng)護(hù)，然后進(jìn)行板面鋼筋的綁扎，接著再次進(jìn)行第二層混凝土的澆筑，最后對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.1 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)

由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)自身的負(fù)重及施工荷載都比較大，在施工前一定要進(jìn)行嚴(yán)密、精確的計(jì)算，以確保其支撐系統(tǒng)具備足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。我們常見(jiàn)的支撐方式有鋼管支撐和型鋼構(gòu)架支撐。鋼管支撐是指用鋼管做成支撐架后進(jìn)行的支撐，這種結(jié)構(gòu)主要適用于轉(zhuǎn)換梁布置比較密集，并且具有較大結(jié)構(gòu)自重的建筑工程中。而型鋼構(gòu)架支撐適用于轉(zhuǎn)換層位置較高且轉(zhuǎn)換梁自重及施工荷載都比較大的結(jié)構(gòu)。其施工方法為：先在下層柱中埋置鋼牛腿構(gòu)件，再將型鋼構(gòu)架擱置在鋼牛腿上作為轉(zhuǎn)換梁模板支撐系統(tǒng)，然后利用柱子來(lái)傳遞豎向荷載。當(dāng)鋼管腳手架用作模板的支撐以及滿堂腳手架時(shí)，應(yīng)考慮其實(shí)際的荷載搭設(shè)高度、使用面積，并重新對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行腳手架的搭設(shè)、檢查、使用以及拆模等過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)先在樓面或者地面彈出門(mén)架的縱、橫位置線并進(jìn)行抄平，然后再進(jìn)行安裝；搭設(shè)完畢后，應(yīng)對(duì)高支撐模板以及滿堂腳手架進(jìn)行嚴(yán)格的安全檢查，合格后才能使用；在使用中，應(yīng)注意、避免高支撐模板及滿堂腳手架產(chǎn)生偏心荷載等。

4.2 模板工程

高層建筑工程中，由于轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的荷載大，自重大，由此根據(jù)實(shí)際的情況選用合理的施工方案，保證高層建筑有結(jié)構(gòu)的抗震性能，模板支撐示意圖，如圖2所示。

在開(kāi)始模板工程之前，一套完善的施工方案以及一系列施工安全措施是保障工程安全質(zhì)量的必不可少的條件。梁側(cè)?？刹捎媒M合鋼模板，組合鋼模板具有安裝效率高組裝靈活，通用性強(qiáng)，拆裝方便，周轉(zhuǎn)次數(shù)多等特點(diǎn)，能更好地適應(yīng)轉(zhuǎn)換層的混凝土澆筑。同時(shí)，可在梁內(nèi)設(shè)置對(duì)拉螺桿，以防止混凝土澆筑過(guò)程中產(chǎn)生的側(cè)壓力將模板擠壓變形而出現(xiàn)的脹模現(xiàn)象，拆模時(shí)應(yīng)盡量避免混凝土表面或模板受到損壞，更應(yīng)注意避免整塊模板下落傷人。

4.3 鋼筋工程

鋼筋具有拉伸、冷彎、焊接等性能，在建筑工程中這些性能都對(duì)鋼筋工程的順利實(shí)施起著重要的作用。鋼筋工程因其鋼含量大，主力鋼筋長(zhǎng)，鋼筋布置密集的特點(diǎn)，鋼筋綁扎過(guò)程中難度較大。鋼筋工程的施工技術(shù)如下：

（1）在鋼筋工程開(kāi)始以前，應(yīng)先做好準(zhǔn)備工作。首先，先用鋼筋焊接鋼板設(shè)置好鋼筋的保護(hù)層；然后，在轉(zhuǎn)換梁兩側(cè)搭設(shè)雙排腳手架作為鋼筋臨時(shí)支撐，以確保梁內(nèi)鋼筋骨架的穩(wěn)定和方便操作；最后，待各部位鋼筋位置固定并焊接后，撤去鋼管腳手架，進(jìn)行下一步工作。

（2）各個(gè)主力鋼筋的接頭要全部采用閃光對(duì)焊或錐螺紋接頭連接。對(duì)于焊接人員的選擇要符合國(guó)家專(zhuān)業(yè)焊接標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接質(zhì)量應(yīng)分批進(jìn)行外觀檢查和力學(xué)性能試驗(yàn)，以確保焊接和機(jī)械連接的質(zhì)量。

（3）梁的上、下部鋼筋、腰筋及樓板鋼筋伸入梁內(nèi)和墻內(nèi)的錨固長(zhǎng)度，必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定的要求以及施工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行留設(shè)。

（4）梁底板和梁模板支撐安裝完成以后進(jìn)行轉(zhuǎn)換梁鋼筋的捆綁，捆綁完成以后檢查和符合鋼筋的數(shù)量和鋼筋的直徑，符合相關(guān)的要求以后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換層樓板的安裝，安裝的過(guò)程中鋼筋的規(guī)格和形狀，間距等要符合施工的規(guī)范和要求。

（5）鋼筋工程在施工的時(shí)候，要分層澆筑混凝土，每層澆筑的厚度不大于50cm，并且每次建筑結(jié)束以后一定要振搗，振搗的時(shí)候要振搗密室，不能留有氣泡。

4.4 混凝土工程

（1）由于高層建筑的轉(zhuǎn)換層中轉(zhuǎn)換梁高度較高，鋼筋用量較多的原因，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層澆筑時(shí)要選擇混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，運(yùn)輸方式為自拌的泵送混凝土澆筑，另外還要摻入一定比例的減水劑和粉煤灰來(lái)防止混凝土的開(kāi)裂，要嚴(yán)格控制鋼筋的綁扎質(zhì)量和鋼筋骨架的標(biāo)桿，以保證混凝土表面的平整度；另外在澆筑混凝土前還要保證模板的平直，防止因轉(zhuǎn)換梁高度過(guò)大而發(fā)生傾斜。

（2）混凝土進(jìn)行分層澆筑時(shí)，每一層的澆筑厚度要嚴(yán)格控制在350mm左右，待第一層混凝土初凝之前澆筑下一層，同時(shí)為確?；炷恋拿軐?shí)度，在鋼筋密集的地方還要用鋼釬振搗。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)要求及轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)需要，轉(zhuǎn)換層混凝土的澆筑應(yīng)分兩次完成，建筑前一定要嚴(yán)格控制澆筑路線，防止因內(nèi)部鋼筋過(guò)多在澆筑工程中產(chǎn)生裂縫。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，高層建筑也向著功能齊全化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、體型多樣化的方向發(fā)展。為滿足結(jié)構(gòu)布置的要求，持續(xù)這一發(fā)展趨勢(shì)，就必須在結(jié)構(gòu)變換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。在高層建筑中轉(zhuǎn)換層是最關(guān)鍵的部位，只有認(rèn)真地研究各種施工技術(shù)，才能在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的施工時(shí)，找到適合工程建筑的轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的施工質(zhì)量，順利完成工程建設(shè)。

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作者簡(jiǎn)介：楊熙（1976-），男，本科，工程師，從事工程施工和技術(shù)管理工作。