高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)

譚靈君

廣州市第二建筑工程有限公司 廣東 廣州 510045

引言

在高層建筑施工階段，轉(zhuǎn)換層對(duì)整體施工質(zhì)量和建筑物穩(wěn)定性的影響較大。一旦轉(zhuǎn)換層施工不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致高層建筑整體功能發(fā)揮受到影響。轉(zhuǎn)換層施工復(fù)雜煩瑣，施工難度較大。必須加強(qiáng)對(duì)施工過程的嚴(yán)格控制，確保轉(zhuǎn)換層施工操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，施工成果能夠達(dá)到技術(shù)要求。對(duì)施工中常見的質(zhì)量問題，要及時(shí)解決，保證建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)生活環(huán)境。

1 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層概述

轉(zhuǎn)換層位于整體建筑下部，具有承擔(dān)上部建筑結(jié)構(gòu)荷載的功能。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)特殊，受力更復(fù)雜。一旦施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，將引發(fā)嚴(yán)重后果，甚至誘發(fā)安全事故。在前期設(shè)計(jì)階段，應(yīng)結(jié)合施工要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，科學(xué)調(diào)整方案內(nèi)容，提高方案編制的指導(dǎo)價(jià)值和可操作性[1]。在中期施工階段，需確保各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)質(zhì)量隱患。在后期驗(yàn)收過程中，需遵循技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換層質(zhì)量情況。針對(duì)各類質(zhì)量問題，需及時(shí)展開返工或修補(bǔ)處理。

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)種類較多，其中涵蓋梁式轉(zhuǎn)換層、桁架式轉(zhuǎn)換層、箱式轉(zhuǎn)換層、板式轉(zhuǎn)換層等。不同種類的轉(zhuǎn)換層具有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和不足。例如，梁式轉(zhuǎn)換層是應(yīng)用最廣泛的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，其施工難度低，但容易出現(xiàn)強(qiáng)梁弱柱的問。此外，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)自重更大，受震害影響大，管道安裝及洞口開設(shè)難度大，也會(huì)對(duì)建筑內(nèi)部空間造成影響。第二，桁架式轉(zhuǎn)換層具有結(jié)構(gòu)均勻、剛度均勻的優(yōu)勢(shì)，管道安裝及洞口開設(shè)難度低，不易對(duì)建筑內(nèi)部空間造成影響，但施工難度大，工藝應(yīng)用要求更嚴(yán)格。第三，箱式轉(zhuǎn)換層剛度大，承載能力強(qiáng)，應(yīng)力分布更加均勻，但轉(zhuǎn)換層剛度大，極易出現(xiàn)剛度突變的現(xiàn)象，且無(wú)法設(shè)置在高樓層部位，施工環(huán)節(jié)也更復(fù)雜。第四，板式轉(zhuǎn)換層適用于上下結(jié)構(gòu)布局差異大的情況，可結(jié)合建筑功能科學(xué)調(diào)整布局，但受力分析更為困難，施工成本更高，施工要求更嚴(yán)格[2]。

結(jié)合城市發(fā)展現(xiàn)狀分析，城市土地可利用資源逐年下降，建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，且地下空間得到大面積開發(fā)利用，有限的土地面積得到了最大程度的利用。高層建筑功能也更豐富，不僅涵蓋住宅建筑，也包括商業(yè)建筑、辦公建筑等。結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特征來(lái)看，高層建筑下部主要功能為承載豎向荷載，受力性能較上部更高，因此需設(shè)置更為密集的柱網(wǎng)，確保結(jié)構(gòu)更加安全穩(wěn)定。但高層建筑功能存在顯著差異，甚至同一棟建筑內(nèi)呈現(xiàn)出不同的功能，不同樓層的業(yè)主對(duì)開間和戶型要求有一定差異，這就會(huì)導(dǎo)致上部柱網(wǎng)與下部同樣密集，但這卻與上部受力需求存在矛盾。針對(duì)這一現(xiàn)象，應(yīng)將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)置在高層建筑中，使其具備銜接上部與下部的功能，使整體結(jié)構(gòu)受力更加均勻，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抗震性。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力條件更復(fù)雜，是高層建筑中相對(duì)薄弱的部分。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工特點(diǎn)

第一，在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，轉(zhuǎn)換層下方空間較大，這種設(shè)計(jì)方法將會(huì)使剛度突然發(fā)生改變。一般情況下，轉(zhuǎn)換層下方樓層剛度不可超過上方樓層剛度，所以在設(shè)計(jì)工作實(shí)施階段，不僅需要提高抗震性能及抗風(fēng)性能，還應(yīng)給予轉(zhuǎn)換層下方及上方結(jié)構(gòu)承載能力及結(jié)構(gòu)剛度足夠考量。轉(zhuǎn)換層的作用是傳遞荷載，因此需確保轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)安全性達(dá)標(biāo)。在抗震設(shè)計(jì)階段，不僅需要給予豎向荷載足夠重視，還應(yīng)明確地震災(zāi)害下的水平荷載及豎向荷載，借助反應(yīng)譜展開結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。第二，在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工階段，為提高結(jié)構(gòu)抗剪能力及抗沖擊能力，需使用尺寸為2m～2.8m的鋼筋混凝土板[3]。但鋼筋混凝土板向下施加的荷載更大，對(duì)下部構(gòu)件的承載能力的要求較高，后續(xù)施工材料用量增加。第三，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)所用鋼筋混凝土板剛度大，當(dāng)出現(xiàn)地震災(zāi)害后，結(jié)構(gòu)反應(yīng)更為強(qiáng)烈，上層及下層都會(huì)受到嚴(yán)重的作用，從而出現(xiàn)上下層開裂問題。在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)影響下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，施工材料消耗量大，為強(qiáng)化工程綜合效益，應(yīng)從技術(shù)角度出發(fā)做好針對(duì)性的優(yōu)化研究。

3 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工要點(diǎn)

3.1 支撐系統(tǒng)施工技術(shù)

支撐系統(tǒng)是轉(zhuǎn)換層重要構(gòu)成之一，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及性能達(dá)標(biāo)，綜合考量支撐系統(tǒng)受力特點(diǎn)與上部結(jié)構(gòu)荷載等多項(xiàng)要素。現(xiàn)階段，常見支撐系統(tǒng)涵蓋鋼管支撐系統(tǒng)及鋼架支撐系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)換梁施工階段，支撐系統(tǒng)分布集中，此時(shí)可選擇鋼管支撐系統(tǒng)。當(dāng)轉(zhuǎn)換層上部施工荷載低時(shí)，也可選擇鋼管支撐系統(tǒng)。當(dāng)轉(zhuǎn)換層為平板結(jié)構(gòu)時(shí)，也需選擇鋼管支撐系統(tǒng)。確保間距適宜，提高支撐效果。當(dāng)轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)及下部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，需選擇鋼架支撐。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁重量較大，且鋼管支撐系統(tǒng)無(wú)法適用時(shí)，需將鋼牛腿設(shè)置在底層中，以此使豎向荷載得到有效傳遞。在轉(zhuǎn)換層施工過程中一般采用全鋼質(zhì)的大模板作為側(cè)模。在精心選擇側(cè)模之后，要做好固定工作。針對(duì)側(cè)模的固定一般是要選用錨固螺栓進(jìn)行固定，同時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)，支撐體系也要有很好的連接。

3.2 模板施工技術(shù)

模板系統(tǒng)是轉(zhuǎn)換層的一項(xiàng)重要部分，與建筑構(gòu)架的穩(wěn)定和承載能力密切相關(guān)，因此模板材料一定要具有一定的剛度以及承載能力。在模板工程施工環(huán)節(jié)展開前，要重點(diǎn)檢查模板材料質(zhì)量，避免存在質(zhì)量隱患，確保結(jié)構(gòu)平直，連接緊密。在施工前進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，使施工人員明確模板安裝要點(diǎn)。嚴(yán)格按照?qǐng)D紙信息展開作業(yè)，加強(qiáng)尺寸及軸線等標(biāo)準(zhǔn)控制。檢查連接螺栓，確保結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。當(dāng)模板跨度超過4m時(shí)，還應(yīng)將拱高偏差保持在2‰以下。

3.3 鋼筋工程技術(shù)

在轉(zhuǎn)換層中，鋼筋結(jié)構(gòu)可起到支撐作用，施工環(huán)節(jié)所用鋼筋量大，且主筋尺寸長(zhǎng)，應(yīng)給予鋼筋工程足夠控制。為提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)做好梁內(nèi)鋼筋骨架檢查。針對(duì)有特殊要求的工程，還應(yīng)將雙排框架固定在梁兩側(cè)。在主筋安裝過程中，可通過焊接的方法進(jìn)行固定，或借助錐形螺紋接頭進(jìn)行固定。如選擇焊接固定方法，加強(qiáng)焊接質(zhì)量控制，做好前期焊接試驗(yàn)[4]。除此之外，如需開環(huán)作業(yè)，則應(yīng)取得設(shè)計(jì)人員確認(rèn)。當(dāng)梁縱向鋼筋固定完成后，在借助焊接方式將其與箍筋相連接。在梁上及梁下部位鋼筋固定過程中，還應(yīng)控制錨桿長(zhǎng)度。

3.4 混凝土施工技術(shù)

完善施工準(zhǔn)備工作，混凝土澆筑復(fù)雜，要提前做好前期準(zhǔn)備工作，確保材料、設(shè)備及施工人員落實(shí)到位。在具體施工過程中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，做出靈活調(diào)整。例如，判斷是否需要使用測(cè)溫設(shè)備、水泵裝置等。此外，施工方案對(duì)施工環(huán)節(jié)的推進(jìn)具有指導(dǎo)作用，還應(yīng)加強(qiáng)方案內(nèi)容審核，避免存在缺陷。針對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工，將施工溫度控制在30℃以下。如溫度超過30℃，則應(yīng)通過降溫手段降低溫度應(yīng)力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的威脅。在混凝土配置過程中，應(yīng)確保各原料占比適宜，將攪拌時(shí)間控制在90～120s間。當(dāng)混凝土攪拌完成后，還應(yīng)做好運(yùn)輸環(huán)節(jié)管理，確保運(yùn)輸過程中混凝土攪拌充足，避免出現(xiàn)離析等問題?？茖W(xué)規(guī)劃運(yùn)輸路線，使混凝土及時(shí)進(jìn)場(chǎng)。澆筑方法涵蓋全面分層建筑、分段分層澆筑及斜面分層澆筑。全面分層的澆筑方法在較小的結(jié)構(gòu)尺寸中應(yīng)用效果更好，應(yīng)劃分澆筑層，實(shí)施多層混凝土澆筑。當(dāng)首層混凝土未達(dá)初凝條件時(shí)，再展開下層混凝土澆筑，直至完成所有混凝土澆筑作業(yè)。分段分層的澆筑方法在大面積、厚度薄的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用更為廣泛[5]。斜面分層的澆筑方法在長(zhǎng)度為厚度三倍結(jié)構(gòu)中應(yīng)于更為廣泛，在振搗過程中應(yīng)由底部展開作業(yè)，由下向上實(shí)施振搗。對(duì)于節(jié)點(diǎn)部位，如該區(qū)域鋼筋密度過大，則應(yīng)科學(xué)調(diào)整澆筑方法及振搗方法。在豎向構(gòu)件建筑階段，應(yīng)做好側(cè)向模板檢查，避免出現(xiàn)裂縫。當(dāng)澆筑完成后，在18h之內(nèi)展開檢測(cè)，可選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)避免結(jié)構(gòu)受到損壞。

3.5 質(zhì)量控制技術(shù)

3.5.1 提高混凝土性能。在高層建筑轉(zhuǎn)換層施工階段，應(yīng)科學(xué)選擇混凝土原材料，做好混凝土配比調(diào)整。結(jié)合設(shè)計(jì)方案要求，明確混凝土原材料種類及規(guī)格。加強(qiáng)市場(chǎng)調(diào)研，選擇最佳供貨商進(jìn)行合作。通過試驗(yàn)的方法，掌握混凝土最佳配比?？茖W(xué)規(guī)劃混凝土運(yùn)輸路線，避免混凝土在運(yùn)輸過程中發(fā)生質(zhì)量問題。除此之外，還可選擇強(qiáng)度適宜的預(yù)拌混凝土。較傳統(tǒng)混凝土相比，預(yù)拌混凝土性能更好，且施工難度低，不易出現(xiàn)質(zhì)量問題，對(duì)施工人員能力要求不高，可避免人員因素而引起的質(zhì)量問題。

3.5.2 加強(qiáng)施工溫度監(jiān)控。在溫度監(jiān)控環(huán)節(jié)中，除需做好混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度及外部溫度測(cè)量工作外，還需展開濕度檢測(cè)、降溫速度檢測(cè)及水泥水熱化檢測(cè)。需要注意的是，應(yīng)結(jié)合轉(zhuǎn)換層規(guī)模靈活調(diào)整監(jiān)控規(guī)模。為提高溫度測(cè)量精度，應(yīng)將測(cè)溫元件安裝在轉(zhuǎn)換層混凝土結(jié)構(gòu)上方。當(dāng)轉(zhuǎn)換層混凝土溫差趨近25℃，或低于10℃時(shí)，則應(yīng)采取針對(duì)性的溫控手段，具體可選擇以下幾種方法。為將混凝土溫差保持在指定范圍之內(nèi)，可將保溫材料覆蓋在其上方，避免溫度突然下降或上升。如仍然無(wú)法解決溫差問題，則應(yīng)使用碘鎢燈架實(shí)施混凝土加溫。需要注意的是，在溫度測(cè)量環(huán)節(jié)中，均需選擇可靠性強(qiáng)的測(cè)溫儀器及極具代表性的測(cè)溫點(diǎn)。例如，在測(cè)溫儀器選擇過程中，應(yīng)優(yōu)先選擇手持式測(cè)量?jī)x器及溫度傳感器，此類設(shè)備測(cè)量精度更高。在測(cè)溫點(diǎn)選擇過程中，如測(cè)溫點(diǎn)過于集中，則將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不具代表性，因此需使測(cè)溫點(diǎn)均勻分布。除此之外，還應(yīng)科學(xué)調(diào)整測(cè)溫點(diǎn)距離，垂直距離應(yīng)保持在50～80cm間，平面距離應(yīng)保持在2.5～5m間。部分高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層鋼筋混凝土板長(zhǎng)度及寬度較厚度相比差距較大。當(dāng)差距超過兩倍時(shí)，需采取基底傳導(dǎo)及表面輻射等方式實(shí)施散熱。

3.5.3 加強(qiáng)施工強(qiáng)度控制。在高層建筑施工階段，為避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂等質(zhì)量問題，應(yīng)提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。只有確保轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，才能夠使其在后續(xù)運(yùn)行階段能夠承受起高層建筑上方向下傳遞的荷載，避免轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂等問題，延長(zhǎng)高層建筑整體使用年限。但不可忽視的是，雖然提高混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠降低裂縫問題發(fā)生概率，但卻不可過于提高混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，導(dǎo)致施工成本支出過高。為使強(qiáng)度及成本實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，應(yīng)結(jié)合高層建筑施工環(huán)節(jié)特征，分析計(jì)算最佳混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在降低裂縫發(fā)生概率的基礎(chǔ)上，避免建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受到影響。

3.5.4 后續(xù)養(yǎng)護(hù)處理。當(dāng)混凝土澆筑完成后，如養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分快速蒸發(fā)，混凝土表面出現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)或粉狀脫落問題。此外，如混凝土強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)，水分蒸發(fā)速度過快還會(huì)導(dǎo)致裂縫問題出現(xiàn)，因此需在混凝土終凝后實(shí)施養(yǎng)護(hù)作業(yè)。借助養(yǎng)護(hù)措施可避免混凝土直接與空氣接觸，將內(nèi)外溫差保持在指定范圍之內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可在終凝后實(shí)施14d的養(yǎng)護(hù)。將塑料薄膜、草袋等覆蓋在混凝土結(jié)構(gòu)上方，再實(shí)施噴水處理，將濕度保持在80%以上，避免出現(xiàn)干裂現(xiàn)象。但也應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件特征及水泥品種靈活調(diào)整養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為提高土地資源利用效率，高層建筑逐漸步入大眾視野，且已成為城市建筑未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。高層建筑結(jié)構(gòu)特殊，工藝技術(shù)應(yīng)用要求更嚴(yán)格。在高層建筑施工階段，為提高施工質(zhì)量，延長(zhǎng)使用年限，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用及推廣，轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)是施工中的重要技術(shù)手段。應(yīng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)研究，結(jié)合施工需求及現(xiàn)場(chǎng)情況，科學(xué)選擇轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，確保轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)性能達(dá)標(biāo)，使轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)荷載有效專遞至下部結(jié)構(gòu)。強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)技術(shù)體系完善，提高高層建筑施工水平，推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展。