對高層建筑混凝土結構轉換層施工技術的探討

趙 洪

[摘要]高層建筑的蓬勃發展為建筑施工技術帶來新的挑戰，高層建筑結構形式也日趨大型化、復雜化。因此，將從高層建筑轉換層結構設計、高層建筑轉換層梁模體系及支撐架、高層建筑轉換層結構混凝土的裂縫控制等三個方面對高層建筑混凝土結構轉換層施工技術進行探討研究。

[關鍵詞]高層建筑混凝土結構轉換層溫度裂縫控制

中圖分類號：TU1文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)1020135－01

隨著高層建筑結構形式使用功能的變化，設置轉換層已成為傳遞上部結構荷載的重要手段，重慶的時代廣場的建筑就是一個很好的例子。然而，上部結構荷載的增加，使得轉換層的結構尺寸往往較大，這將給施工帶來許多新的課題，

一、高層建筑轉換層結構設計

(一)高層建筑轉換層結構形式

現代高層建筑是多功能的，例如上部為小開間的居住和辦公房屋，下部為大空間的商業用房等。因此，必需設置轉換層以承托上部框架或剪力墻，轉換層結構可為梁式板式、桁架式或空腹桁架式等形式。雖然國內現在大多采用鋼筋混凝土轉換梁，但由于鋼結構可不影響樓層向上的施工進度，即混凝土模板可以掛在鋼結構上進行澆筑，這種轉換層結構國外應用較多。可以預見，鋼結構或鋼和混凝土組合結構的轉換層形式將成為重要的發展方向。

(二)高層建筑常見梁式轉換層受力特點

用框架支承上部剪力墻，即構成框支剪力墻體系，由于在轉換層上部和下部剛度差別很大，在連接處墻中和柱中應力分布是很復雜的，若建筑裙房可在一定程度上改善這一現象。當有一定數量的剪力墻不采用框架支承而直接落地時，可改變轉換層上下部剛度差異過大，而導致位移曲線在此處突變，引起結構的破壞。

(三)高層建筑轉換層深梁彈性階段應力——應變狀態

高層建筑轉換大梁(我國目前采用的鋼筋混凝土轉換結構85％以上為梁式)往往為深梁。由于深梁應力沿梁高不呈線性變化，按彈性理論計算較復雜，過去常用三角函數和雙曲線函數的級數解，也有用差分解的，還有用有限基本構件法解。在工程設計中，為適應方便、快捷的特點，多用編制好的應力系數表進行設計。梁受力在彈性階段拉應力合力和壓應力合力作用點間的距離(內力臂長)較小。

二、高層建筑轉換層梁模體系及支撐架研究

(一)高層建筑轉換層組合大模側壓力控制

它包括高層建筑轉換層模板側壓力控制和高層建筑轉換層大模體系對拉螺桿受力分析兩個方面。高層建筑轉換層一般都為大體積混凝土結構，常用的梁式轉換層多為深梁，梁高度較大需要對組合大，模板進行設計，特別是側壓力的控制便是施工中應重點考慮的問題。對于轉換層澆筑混凝土多用內部振搗器，模板結構除需保證足夠的承載力外，還應保證有足夠的剛度。

(二)高層建筑轉換層支撐體系形式

高層建筑轉換層支撐架有幾點要求：一是可靠性和安全要求，二是方便性和適用要求，三是多功能和系列化要求。另外，高層建筑轉換層支撐架設計計算有其特殊性，一方面支撐架的構造、型式、尺寸參數和桿件設置常隨應用對象和施工要求的不同而變化，在遇有通道洞口工程外形變化以及其它施工需要時，不得不局部改變桿件和拉結點的設置。另一方面它的搭設也不象工程結構那樣嚴格地按照設計圖紙施工，在搭設中常常由于各種原因例如施工人員認識不足、要求不嚴、架設材料供應不足、操作工人的經驗和主觀意見等而改變構架參數。節點性能的差異性、附壁約束性能的變異性、結構和材料缺陷的難控性、荷載變異法均對支撐架的使用安全不利，同時也給支撐架的設計計算造成許多難以控制的影響因素。

三、高層建筑轉換層結構混凝土的裂縫控制

混凝土的溫度應力與溫度裂縫，溫度應力的大小與結構形式、氣候條件、施工過程、材料特性及運行條件等多種因素有密切關系，溫度應力是引起混凝土結構裂縫的主要原因之一。混凝土的收縮、徐變引起的高層建筑轉換層構件裂縫都是高層建筑混凝土結構轉換層產生裂縫的原因。

高層建筑轉換層混凝土一般都采用預拌混凝土。目前轉換層混凝土采用C50的居多，C60的混凝土也有使用，當然混凝土強度越高，其施工難度將越大，因此還要對混凝土的特性及施工實踐加以進一步總結研究，以保證轉換層高強混凝土施工質量，防止裂縫的出現。

轉換層混凝土澆筑后應減少混凝土的暴露時間，進行表面保護，可以減小混凝土的內外溫差，防止裂縫出現。常用的方法有保溫法(利用保溫材料濕砂鋸末草袋等覆蓋在結構物表面和覆掛在結構物四周模板外)和蓄水法、對梁式轉換層蓄水法用得較少，但采用蓄水法進行溫度控制還可以防止混凝土表面發生龜裂，提高混凝土的強度和密實性，對建筑面積不大的梁式轉換層經濟易行，蓄水深度可根據溫度控制需要經計算確定。

另外，還有做好轉換層大體積混凝土溫度監測。高層建筑轉換層大體積混凝土的溫控施工中，除應進行水泥水化熱的測試外、在混凝土澆筑過程中還應進行混凝土澆筑溫度的監測，在養護過程中還應進行混凝土澆筑塊體升降溫、里外溫差、降溫速度及環境溫度等監測，其監測的規模可根據所施工工程的重要程度和施工經驗確定，測溫的方法可以采用先進的測溫方法，如有經驗也可采用簡易測溫方法。這些試驗與監測工作會給施工組織者及時提供信息反映轉換層大體積混凝土澆筑塊體內溫度變化的實際情況及所采取的施工技術措施效果，為施工組織者在施工過程中及時準確采取溫控對策提供科學依據。實踐證明，在進行了溫度應力分析的基礎上，在轉換層大體積混凝土施工過程中，加強現場監測與試驗、是控溫、防裂的重要技術措施，也都取得了良好的效果，實現了情報化施工。