概述高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層混凝土的施工

張波

摘要：厚板轉(zhuǎn)換層混凝土施工技術(shù)在高層建筑的修建過程中起到了舉足輕重的作用。要在施工過程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問題，對厚板轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，以其更好的為我國的高層建筑事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，對高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層混凝土的施工進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：高層建筑；厚板轉(zhuǎn)換層；施工技術(shù)

1 引言

目前的高層建筑可以滿足吃、喝、玩、樂、辦公和購物等各個(gè)方面的要求。不同的功能組合形式需要不同的結(jié)構(gòu)形式。這就需要設(shè)置厚板轉(zhuǎn)換層。在高層建筑的結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)上下相鄰結(jié)構(gòu)層有不同的功能要求，這時(shí)候就需要在兩層中間添加厚板轉(zhuǎn)換層。厚板轉(zhuǎn)換層能將結(jié)構(gòu)上部的荷載很好的向下傳遞，從而保證了整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。厚板轉(zhuǎn)換層技術(shù)是目前高層建筑施工中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，在施工過程中要充分考慮到力學(xué)、材料和工程管理等多個(gè)方面。

國外的厚板轉(zhuǎn)換層技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了較長時(shí)間的發(fā)展，應(yīng)用的數(shù)量和類型也相對 較多。國內(nèi)自上世紀(jì)70年代開始嘗試采用厚板轉(zhuǎn)換層技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，厚板轉(zhuǎn)換層技術(shù)已經(jīng)有了一個(gè)長足的發(fā)展，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也得到了一定的積累。目前的厚板轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)也多種多樣，在施工過程中要結(jié)合具體的工程選擇合理的施工技術(shù)。

2 厚板轉(zhuǎn)換層介紹

2.1轉(zhuǎn)換層的概念

目前，在越來越多的高層建筑中，其功能朝著多樣性發(fā)展，這就造成了在高層建筑中隨著高度的變化出現(xiàn)了不同的結(jié)構(gòu)形式。如果上部為小空間，下部為大空間的話，上部的結(jié)構(gòu)構(gòu)建不能連續(xù)的貫通落地，而是要必須通過水平的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來達(dá)到和下部構(gòu)件連接的目的，這樣我們就把添加的這一部分結(jié)構(gòu)稱之為厚板轉(zhuǎn)換層。

通常高層建筑的上部空間要布置較多的墻體結(jié)構(gòu)和小開間的軸線，這是為了滿足住的目的，下部空間則是要留夠做夠的大空間，方便靈活的進(jìn)行運(yùn)用。這與正常的結(jié)構(gòu)形式有所不同，通常情況下，結(jié)構(gòu)下部要承受上部傳遞下來的荷載，要盡量做到下部的結(jié)構(gòu)剛度大，柱網(wǎng)密度要大，但是功能復(fù)雜的高層建筑往往與這種常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式相反。在高層建筑的上部空間設(shè)置剛度較大的剪力墻，在下部布置剛度小的框架結(jié)構(gòu)。為了很好的將不同結(jié)構(gòu)層結(jié)合在一起就需要在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的部位設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層能夠起到很好的承上啟下的作用。

2.2 轉(zhuǎn)換層的布置形式

1 在底部形成大空間的轉(zhuǎn)換層

在高層建筑的下部保留大空間的結(jié)構(gòu)形式是現(xiàn)在很常見的情況，這種情況下可以在建筑平面的低端設(shè)置轉(zhuǎn)換層，使得轉(zhuǎn)換層能夠跨越底層建筑的平面，使得上部荷載能夠很好的傳遞到下部結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn)上。另外也可以設(shè)置一個(gè)強(qiáng)度大的筒體，能夠支撐起轉(zhuǎn)換層，四周向外懸挑，這樣也可以做到形成一個(gè)下部的大空間結(jié)構(gòu)。

2 外部大柱網(wǎng)形式轉(zhuǎn)換層

如果高層建筑存在筒中筒的結(jié)構(gòu)形式，需要在外筒結(jié)構(gòu)設(shè)置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。添加水平轉(zhuǎn)換層之后可以在建筑的下部擴(kuò)大柱子之間的間距，從而形成大的空間。這種情況下的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)要沿著結(jié)構(gòu)的外延的周圍的柱列或者是角筒進(jìn)行布置。

此外按照結(jié)構(gòu)功能的劃分，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式又可以分為三類：1）上下結(jié)構(gòu)層之間的轉(zhuǎn)換。通常是采用剪力墻結(jié)構(gòu)將上部的剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架，以便形成更大的內(nèi)部自由空間結(jié)構(gòu)。2）改變上下結(jié)構(gòu)層的柱網(wǎng)和軸線。這種結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有對上下結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，但是通過添加轉(zhuǎn)換層擴(kuò)大了柱子之間的間距。3）對結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線同時(shí)改變。在上部結(jié)構(gòu)層設(shè)置剪力墻通過轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)改變?yōu)榭蚣?，同時(shí)柱網(wǎng)的軸線要和上部結(jié)構(gòu)的軸線錯(cuò)開布置，來達(dá)到一個(gè)上下部結(jié)構(gòu)不對齊的目的。

2.3 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)

高層建筑的厚板轉(zhuǎn)換層通常是設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)的下部，轉(zhuǎn)換層要承受上部傳遞下來的荷載，如果結(jié)構(gòu)層不具有足夠的強(qiáng)度的話，結(jié)構(gòu)破壞將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。所以一般情況下轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)都需要采用剛度較大的材料，重量也要比一般的樓層結(jié)構(gòu)超出不少。另外高層建筑的厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)由于其自身具有較大的強(qiáng)度和剛度，與其他結(jié)構(gòu)的差異性可能會(huì)導(dǎo)致在地震發(fā)生時(shí)，該部位產(chǎn)生較大的變形破壞。厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)還具有較大的截面面積，截面過大也會(huì)增加施工的難度。

厚板轉(zhuǎn)換層是一種三向都受力的復(fù)雜構(gòu)件，高層建筑物上部傳遞下來的荷載也是復(fù)雜多變，分布也不夠均勻。在上部剪力墻密集的部位，厚板轉(zhuǎn)換層的內(nèi)力就相對較大，在厚板轉(zhuǎn)換層的邊角位置，剪力墻數(shù)量少。板體內(nèi)部的受力也就相對較小。厚板轉(zhuǎn)換層的豎向受力方面要對整體的彎曲和局部的彎曲效應(yīng)進(jìn)行綜合的考慮。高層建筑的厚板轉(zhuǎn)換層的厚度是影響到結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的一個(gè)重要的因素。轉(zhuǎn)換層的厚度會(huì)對結(jié)構(gòu)的頻率造成影響。在相同頻率的策動(dòng)力作用下，豎向力的影響效果會(huì)隨著板體厚度的增加而顯著的增加。厚板轉(zhuǎn)換層中還存在著一定的薄膜應(yīng)力。薄膜應(yīng)力會(huì)隨著轉(zhuǎn)換層上面的樓層數(shù)的增加出現(xiàn)逐漸變大的現(xiàn)象，而且受力的情況也比較復(fù)雜。

3 高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)研究

3.1 厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)

如果高層建筑中采用厚板轉(zhuǎn)換層技術(shù)，對于施工方案的制定顯得尤為重要。因?yàn)槭┕べ|(zhì)量的好壞直接影響到了這個(gè)結(jié)構(gòu)物的安全和施工的質(zhì)量。高層建筑所受到了豎向力在厚板轉(zhuǎn)換層的位置會(huì)受到一定的阻隔，豎向力在該位置處會(huì)發(fā)生一定的轉(zhuǎn)折。所以厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有如下施工特點(diǎn)：

1、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的尺寸一般較大，所需要支撐的荷載都具有較大的載重。在轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部應(yīng)力分布也是復(fù)雜多變的。所以要嚴(yán)格的保證厚板轉(zhuǎn)換層的水平剛度。

2、采用分層澆筑的方式，高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的跨度一般都相對較大。在構(gòu)件截面產(chǎn)生相對水平位移的時(shí)候要特別注意。此時(shí)，平截面的假定在這種狀況已經(jīng)不再適用。當(dāng)施工過程中采用二次疊澆的施工方法時(shí)，要利用先澆筑部分來承受一定的荷載，并充分的對相交位置處的水平剪應(yīng)力進(jìn)行考慮。要保證分層澆筑情況下，整個(gè)厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能夠保持一個(gè)完整的工作狀態(tài)。

3 利用高層建筑的下部結(jié)構(gòu)對構(gòu)件的承受荷載進(jìn)行卸載。一般在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中都強(qiáng)調(diào)采用強(qiáng)化上部結(jié)構(gòu)，弱化下部結(jié)構(gòu)的原則。要在建筑的設(shè)計(jì)之初就要考慮到加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)上部的剛度，適當(dāng)?shù)南魅跸虏繕?gòu)件的剛度。高層建筑的厚板轉(zhuǎn)換層的下部分一般要比普通的豎向構(gòu)件在承載能力和抗變形能力方面保持一定的優(yōu)勢。以方便利用下部結(jié)構(gòu)來承受多余的豎向荷載的作用。

3.2 厚板轉(zhuǎn)換層的施工控制要點(diǎn)

1、厚板轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的自重和所承受的荷載一般相對較大，所以在選擇施工方案和支撐模板方案的時(shí)候要謹(jǐn)慎對待。要結(jié)合結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

2、在設(shè)置了模板支撐系統(tǒng)之后，整個(gè)厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的受力狀況在施工階段和實(shí)際的使用階段是不盡相同的。很有必要對厚板轉(zhuǎn)換層和轉(zhuǎn)換層以下的樓體結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的承載能力的計(jì)算。保證承載能力能夠滿足規(guī)范的要求

3、對于高層建筑的厚板轉(zhuǎn)換層，如果截面面積過大的話，要盡量減少混凝土在施工前后的溫度變化，防止溫縮和干縮裂縫的出現(xiàn)。

4、轉(zhuǎn)換層往往要承受較大的荷載，所需要的配筋也相對較多，并且鋼筋骨架的高度也相對較高。在施工過程中要采取切實(shí)可行的措施來保證鋼筋骨架的穩(wěn)定性。

結(jié)論

厚板轉(zhuǎn)換層對于滿足建筑功能要求，提高建筑的安全性和綜合經(jīng)濟(jì)效益具有一定優(yōu)勢，其不受建筑使用功能的限制，柱網(wǎng)可靈活布置，能最大限度的滿足建筑的多樣化布局要求，是一種值得采用的結(jié)構(gòu)型式。實(shí)踐證明，在采取合適的構(gòu)造措施條件下，厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式在非抗震和抗震設(shè)防7度區(qū)應(yīng)用是可行的。

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