高層建筑轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)分析

陳靜

（中鐵五局集團建筑工程有限責(zé)任公司　貴州　貴陽　550000）

高層建筑轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)分析

陳靜

（中鐵五局集團建筑工程有限責(zé)任公司貴州貴陽550000）

轉(zhuǎn)換層的主要作用是對高層建筑中的部分空間進行連接與轉(zhuǎn)換，如底層商用大空間和高層住宅小空間。本文結(jié)合具體的工程實例，對高層建筑轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)進行了簡單的分析，供相關(guān)人士參考。

高層建筑；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；施工技術(shù)

引言

所謂的高層建筑結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層，其實就是高層建筑受力的主要部位，其不僅對下部結(jié)構(gòu)進行了密封，還穩(wěn)定了上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，總之，其在整個高層建筑結(jié)構(gòu)體系中起著重要的連結(jié)作用。所以在進行轉(zhuǎn)換層施工時，要保證其施工措施的周密性與合理性，只有這樣才能保證整個建筑工程的質(zhì)量。

1　多功能綜合性高層建筑結(jié)構(gòu)體系的特點

這種為高層建筑上下不同柱網(wǎng)、不同開間、及不同結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換而專門設(shè)置的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，可以說是新型高層建筑結(jié)構(gòu)理念變化的產(chǎn)物，其在整個建筑結(jié)構(gòu)體系中，不僅較合理地解決了高層建筑多樣化后豎向結(jié)構(gòu)的突變性與平面連續(xù)性變化等結(jié)構(gòu)單元體系，而且它在滿足結(jié)構(gòu)安全功能要求的同時，還在很大程度上解決了一些較為特殊的建筑功能要求。

2　轉(zhuǎn)換層的類型

按照不同的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換功能，其實轉(zhuǎn)換層可分為三種類型：①當(dāng)高層建筑的上層結(jié)構(gòu)與下層的結(jié)構(gòu)的形式不同時，為了保證上下層不同結(jié)構(gòu)的安全合理轉(zhuǎn)換而設(shè)置的轉(zhuǎn)換層；②當(dāng)高層建筑的上層與下層的結(jié)構(gòu)形式相同，確上下層的柱網(wǎng)軸線布置不同時設(shè)置的轉(zhuǎn)換層；③高層建筑的上下結(jié)構(gòu)不同，柱網(wǎng)軸線的布置也不同時設(shè)置的轉(zhuǎn)換層。

3　高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式

為了保證高層建筑內(nèi)部上、下層結(jié)構(gòu)形式與相應(yīng)的不同柱網(wǎng)形式變化，一般采用的轉(zhuǎn)換形式分為：

3.1梁式轉(zhuǎn)換

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯，如耗材少、造價低，荷載傳遞直接、明確等，成為了高層建筑中最為常見的結(jié)構(gòu)類型?！傲菏睫D(zhuǎn)換層”荷載傳遞的途徑為：上樓層墻體——轉(zhuǎn)換梁——下部柱，因此其荷載傳遞途徑直接，多用于上層為剪力墻下層為框架結(jié)構(gòu)時，特別是由于其受力較明確。在進行施工設(shè)置時，一般會根據(jù)具體的要求設(shè)置一般有為單向與雙向梁的設(shè)置之分，最后加上其相應(yīng)的施工成本也較低，所以近幾年來被廣泛應(yīng)用于民用建筑中。梁式轉(zhuǎn)換層如圖1所示。

3.2板式轉(zhuǎn)換層

圖1　梁式轉(zhuǎn)換層示意圖

當(dāng)高層建筑的上下樓層差異較大時，如使用功能或者是結(jié)構(gòu)布置導(dǎo)致柱網(wǎng)分布不規(guī)律，難以采用“梁式轉(zhuǎn)換層”來連接上、下層柱網(wǎng)，在此情況下則需要將轉(zhuǎn)換層設(shè)計成厚板，從而形成“板式轉(zhuǎn)換層”。轉(zhuǎn)換厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切截面驗算確定。轉(zhuǎn)換厚板宜按整體計算時所劃分的主要交叉梁系的剪力和彎矩設(shè)計值進行截面設(shè)計并按有限元法分析結(jié)果進行配筋校核。厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用很少，抗震很不利。變形特點：厚板上部的結(jié)構(gòu)變形，通過厚板的面外變形，傳到下部結(jié)構(gòu)中。由于上下部結(jié)構(gòu)完全對應(yīng)不上，厚板的面外變形傳力方式特別復(fù)雜。受力特點：厚板自重大，地震效應(yīng)大，抗震很不利。厚板受到較大的剪切，需要驗算厚板的沖切。

3.3箱式轉(zhuǎn)換層

箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中對于樓板的厚度有著明確的規(guī)定，要求上、下樓板的厚度均不宜小于180mm，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換柱的布置和建筑功能要求設(shè)置雙向橫隔板；上、下板配筋設(shè)計應(yīng)同時考慮板局部彎曲和箱型轉(zhuǎn)換層整體彎曲的影響，橫隔板宜按深梁設(shè)計。箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　箱式轉(zhuǎn)換層剖面

3.4桁架式轉(zhuǎn)換層

桁架式轉(zhuǎn)換層的受力較為均勻，且其結(jié)構(gòu)設(shè)置也簡單明了，自重較輕，材料節(jié)省，能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換，雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。變形特點：桁架與上下部結(jié)構(gòu)桿系相連，采用桿模型，變形自然協(xié)調(diào)。受力特點：桁架上下層剛度突變，應(yīng)力容易集中，造成內(nèi)力突變。上下弦桿應(yīng)考慮軸向變形。

3.5空腹桁架式轉(zhuǎn)換層

高層建筑中如果要設(shè)置空腹桁架式轉(zhuǎn)換層，不要滿層設(shè)置，且應(yīng)有足夠的剛度?？崭硅旒艿纳?、下弦桿宜考慮樓板作用，并應(yīng)加強上、下弦桿與框架柱的錨固連接構(gòu)造；豎腹桿應(yīng)按強剪弱彎進行配筋設(shè)計，并加強箍筋配置以及上、下弦桿的連接構(gòu)造措施。

4　轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)

某大型商務(wù)建筑共51層，總高度為178.6m，為筒中筒結(jié)構(gòu)體系。1～4層為大空間商業(yè)用房；5層以上為辦公樓。外框筒柱距為2.4m，為了解決底層大柱網(wǎng)入口處上、下不同結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)軸線的轉(zhuǎn)換，采用截面尺寸為2.0m×5.5m的預(yù)應(yīng)力混凝土大梁，將下層柱距擴大為16.8m和12m。下面對該建筑工程轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)進行分析：

4.1轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)是轉(zhuǎn)換層中比較重要的結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)除了要保證其相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性與強度外，還需在施工時考慮好其自身的荷載與上層結(jié)構(gòu)的自重等問題。通常采用以下幾種形式：

4.1.1鋼管支撐架

鋼管支撐架在轉(zhuǎn)換梁密度較大的區(qū)域使用較為適宜，或者是相對于上層結(jié)構(gòu)的自重與施工的荷載不是太大時，或者是需要設(shè)置板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工時。通常的做法是采用鋼管腳手架，一般控制立桿間距為600mm×600mm以內(nèi)為佳。

4.1.2型鋼構(gòu)架支撐

對于一些上下層結(jié)構(gòu)差異較大且比較復(fù)雜的高層建筑來說，高度相對較高時，且其轉(zhuǎn)換梁的自重又相對較大時的結(jié)構(gòu)，普通的鋼管支撐架已經(jīng)不能適應(yīng)時，可以采用在下層結(jié)構(gòu)的柱中埋置鋼牛腿，將其布置成型鋼構(gòu)架的形式，利用柱上的鋼牛腿向下傳遞豎向荷載，見圖3。

圖3　型鋼構(gòu)架支撐

4.2模板工程

模板工程是在支撐體系建設(shè)完畢之后開始的，在施工過程中，高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的梁側(cè)模一般采用的是鋼模板或者達到一定厚度的覆膜膠合板，這樣不僅在很大程度上減輕了在進行混凝土澆筑時出現(xiàn)的側(cè)壓力對模板的擠壓作用，還能有效控制好轉(zhuǎn)換層的混凝土澆筑質(zhì)量。還有值得注意的是，在進行模板澆筑時，除了對側(cè)模板進行鎖固外，還需注意只有在轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的混凝土強度達到設(shè)計強度后方能進行拆模作業(yè)。

4.3鋼筋工程

①需要對節(jié)點進行合理設(shè)置，對于支柱的上方來講，它的鋼筋非常多，要積極地開展建設(shè)活動，以此來確保澆筑的品質(zhì)優(yōu)秀。為了完善其狀態(tài)，可以在上方和頂端區(qū)域設(shè)置連接。如果豎筋的尺寸超過了梁筋的尺寸的話，就要將接頭布置在梁之內(nèi)。如果是相反的話，就要設(shè)置在柱中。總之要確保其方位合乎設(shè)計的規(guī)定。別的沒有連接的柱筋等要確保合乎自身的錨固規(guī)定。在設(shè)置節(jié)點的時候，要分析鋼筋的下料尺寸，所有的截面的大小和尺寸等都要在之前的時候認真地分析，不要布局過為緊湊了。②鋼筋綁扎。框支梁上層鋼筋垂直錨固長度超過梁高度的，同時還要把下面的朝里彎的那些材料綁扎好，進而把它固定住，以此來保證澆筑的時候不會出現(xiàn)位置的移動等。當(dāng)墻板等澆筑完成之后，才開始進行板筋等處的設(shè)置，認真地結(jié)合規(guī)定把接頭處分開。③當(dāng)使用鋼筋來連接的時候要用機械，上方的墻處的插筋要使用綁扎法來確保牢固，禁止和受力鋼筋焊接到一起。④對于所有的提前設(shè)置的孔洞等都要結(jié)合規(guī)定來加固處理。在安裝管線的時候要放置一些方位太聚集了而導(dǎo)致不良現(xiàn)象，要保證不會干擾到澆筑的品質(zhì)。

4.4對于大體積混凝土以及密集區(qū)域的澆筑措施

①對于轉(zhuǎn)換層來講，它的梁和柱處的鋼筋布局很緊湊，一般它的標(biāo)號非常高，對于建設(shè)的規(guī)定也很嚴(yán)苛，為了提升它的流動性，方便進行澆筑活動，而且掌控好水化反應(yīng)等，可以在其中添加一些煤灰。同時要掌控好拌合的時間，一般單次的時間要超過90s。②對于混凝土柱的澆搗，由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)均為大截面梁（如：900×2000、800×1800），其面筋一般應(yīng)錨入柱內(nèi)至梁底以下，因此梁之下的材料不能夠一次性地進行，通常要分成兩次。首先是在沒有安裝之前的時候澆筑到梁底之下的區(qū)域。然后要在鋼筋驗收完成之后，同時首次的強度達到設(shè)計規(guī)定的70%之上的時候澆筑。因為梁下的鋼筋非常多，此時就會出現(xiàn)一種鋼筋網(wǎng)，因此，后一次的澆筑比較困難，要在梁的一側(cè)的模板等安裝之前的時候開展。為確保澆筑的品質(zhì)優(yōu)秀，其要使用較為細小的材料，此時可以確保振搗活動開展有序，確保密實性合乎規(guī)定。③對于大截面梁的澆搗，考慮梁、柱頭位置的鋼筋特別密集、混凝土澆搗難度較大、澆搗速度慢，若梁板同時澆搗可能導(dǎo)致混凝土施工接口的時間超過混凝土的初凝時間，同時梁下方的澆筑品質(zhì)無法確保，所以大截面的澆筑活動也要按照兩次來開展，此時才能夠保證建設(shè)的品質(zhì)優(yōu)秀。首先要開展至梁的中心區(qū)域，當(dāng)完成之后由專門的人員負責(zé)養(yǎng)護，確保表層濕潤長達一周，當(dāng)強度合乎規(guī)定的70%之后才可以開展后續(xù)的澆筑活動。④梁柱節(jié)點處鋼筋密集部位的混凝土澆由于梁柱節(jié)點處鋼筋密集，必須采用小直徑的振動棒才能方便插入。在振搗的時候要掌控好速率，要迅速的插入緩慢的拔出，要保證振點布局合理，不會出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。當(dāng)振搗到表層不會出現(xiàn)非常顯著的下沉現(xiàn)象的時候，不存在氣候的時候就可以停止了。因為一些小尺寸的振動裝置的力度不是很大，所以要使用一些附帶的裝置來設(shè)置，保證密實性合乎規(guī)定。

5　結(jié)束語

綜上所述，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是高層建筑中較為重要的組成部分，其對設(shè)計施工要求較高，需要相關(guān)單位做好準(zhǔn)備工作，并且嚴(yán)格按照施工要求進行作業(yè)，只有這樣，才能保證其施工質(zhì)量和安全。

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TU712

A

1673-0038（2015）12-0058-03

2015-3-2

陳靜（1972-），男，湖南邵陽人，工程師，本科，主要從事房屋建筑工作。