有關高層建筑轉換層施工中的相關問題探索研究

【摘要】本文主要論述了高層建筑轉換層結構施工技術，隨著高層建筑的不斷發展，其建筑物結構也發生了重要改變，設計時常采用轉換粱、轉換板來實現建筑物不同支承結構的轉換。本文就此提出了自己的一些建議，以供同行參考。

【關鍵詞】轉換層；設計；施工

一、高層建筑轉換層的必要性分析

1、是轉換層設計的必然要求。首先，轉換層的下部樓層由于設置大空間的要求，其剛度會產生突變，一般比轉換層上部樓層的剛度小，設計時應采取措施減少轉換層上、下樓層結構抗側剛度及承載力的變化，以保證滿足抗風、抗震設計的要求。轉換構件為重要傳力部位，應保證轉換構件的安全性。其次，八級抗震設計時除考慮豎向荷載、風荷載或水平地震作用外，還應考慮豎向地震作用的影響，轉換構件的豎向地震作用，可采用反應譜方法或動力時程分析方法計算；作為近似考慮，也可將轉換構件在重力荷載標準值作用下的內力乘以增大系數 1.1。

2、是經濟指標的必然要求。從抗剪和抗沖切的角度考慮，轉換板的厚度往往很大。一般可達 2.0m-2.8m。這樣的厚板一方面重量很大，增大了對下部垂直構件的承載力設計要求，另一方面本層的混凝土用量也很大。同時，轉換梁常用截面高度為 1.6-4.0m，只有在跨度較小以及承托的層數較少時才轉換梁常用截面高度 0.9-1.4m，而跨度較大且承托較大且承托的層數較多時，或構件條件特殊時才采用較大的截面高度 4.0-8.2m。

3、是抗震性能的必然要求。由于厚板集中了很大的剛度和質量，在地震作用下，地震反應強烈。不僅板本身受力很大，而且由于沿豎向剛度突然變化，相鄰上、下層受到很大的作用力，容易發生震害。以往的模型振動臺試驗研究表明，厚板的上、下相鄰層結構出現明顯裂縫和混凝土剝落。另外，試驗還表明，在豎向荷載和地震力共同作用下，板不僅發生沖切破壞，而且可能產生剪切破壞，板內必須三向配筋。同時，從已設計的工程來看，帶有厚板轉換層的商住建筑，結構設計和施工都比較復雜，材料用量和造價都較高。

4、是符合結構轉換層的自身特點的必然要求。高層建筑中轉換層的突出特點主要有兩個方面：首先，是轉換層通常設置在建筑物的下部，在它的上面承受著幾十層的荷載，受力復雜，它的破壞將會導致災難性的后果。由于設計時分析方法的限制，對各種形式轉換層難以做到精確分析。其次，是轉換層部位地震反應強烈。由于轉換層承受荷載巨大，導致其截面超出常規，鋼材耗用量大、剛度大，重量也較一般樓層顯著加大。而在地震區，一般要求樓層的質量和剛度均勻變化，不宜有突變，否則在地震作用下易產生薄弱層。高層建筑在轉換層質量和剛度的變化導致該部位地震反應加大。另外，轉換層的巨大截面還會給施工帶來許多不方便。如武漢新世界中心，轉換層采用 1.6m 厚的厚板，這種厚度的板不但配筋、混凝土澆筑困難，施工質量難以控制，而且施工時對其下部的模板支撐體系要求嚴格。0.5kN/m2以上的澆筑重量，常規的模板支撐不適用，還需另行設計制作，增加了工程的費用。一般地，由于轉換層以上是小開間的剪力墻結構，而轉換層以下是以柱為主要承重的大空間結構。

5、是符合城市發展的重要體現。隨著城市小區建設的發展，城市功能的區域化、綜合性的高層建筑正在快速發展，這類建筑為了方便人們的工作、生活往往要求在同一豎直線上的頂部樓層布置住宅、旅館，中部樓層作為辦公用房，下部樓層則作為商店、餐飲、文化娛樂場所。而不同大小的開間、進深，采用不同的結構形式。面對這一現狀，要滿足綜合高層建筑復雜功能的要求，通過過渡樓層來進行轉換，不失為一個行之有效的方法，這一過渡樓層即是通常所說轉換層，由此可見發展轉換層施工對高層建筑施工技術發展具有重要意義。

二、高層建筑轉換層的施工特點與措施分析

1、模板支撐系統是轉換層施工的重要組成部分。轉換層結構的體量大、自重大，對模板支撐系統的承載能力、剛度和穩定性都有嚴格的要求，必須進行詳細的計算，切不可憑經驗辦事。以梁式結構轉換層為例，梁本身的線荷載通常在 60～100KN/m，加上施工荷載就更大，對于板式結構，每平方米的荷載（樓板荷載+施工荷載）也在 100～150KN，因此，往往需要搭設滿堂紅支撐系統，其立柱一直搭至地下室，使荷載直接傳值房屋基礎。當作為多層支撐荷載傳遞時，上下立柱的位置應對齊，防止上下樓面因受力不勻而造成的局部損傷。在梁式結構轉化層施工中，由于梁的側向高度較大，厚度較薄，所以尚應驗算模版系統側向穩定性和側向強度，防止整體跑位和脹模。

2、鋼筋綁扎是轉換層施工的基礎。轉換層中的鋼筋，其特點一是數量多，二是直徑大。對梁式結構轉化層來說，其鋼筋綁扎通常在梁的底模板架設完成后進行，鋼筋綁扎完畢經過驗收后安裝大梁兩側的模板。鋼筋綁扎中應切實注意鋼筋骨架側向的穩定，防止傾倒傷人。粗直徑豎向鋼筋接頭宜用電渣壓力焊或冷擠壓接頭，按規范要求，同一斷面接頭應錯開 50%。鋼筋保護層應用相應的粗直徑鋼筋頭焊于主筋上，常用的砂漿墊塊易壓碎。而當轉換層的梁或板混凝土分兩次澆筑時，應在施工縫上增設若抗剪鋼筋，以保證上下層混凝土結合牢固。

3、混凝土澆筑是轉換層施工中重中之重。轉換層的混凝土一次澆筑量很大，混凝土的強度等級也較高，一般為 C40～C60，特別是梁式結構轉換層和板式結構轉換層，混凝土澆筑量大，大多屬于大體積混凝凝土施工，不僅對模板支撐系統帶來很大困難，而且混凝土內部容易產生溫度裂縫。在進行大跨度超高度轉換梁及轉換厚板的混凝土施工時，應采取措施防止新澆混凝土產生溫度裂縫。目前實際工程中采取的措施主要是，首先要根據混凝土的配合比和預計的施工氣候及現場條件，采用大體積混凝土結構三維有限元溫度分析程序（3DTFEP），對大跨度超高度轉換梁及轉換厚板整個過程中的溫度狀況進行模擬計算，掌握混凝土在澆筑后一個月內的各部分溫度的變化規律，為大跨度超高度轉換梁及轉換厚板的施工提供科學的預測分析和依據。其次，大體積混凝土轉換結構施工時， 應采取措施控制混凝土內部與混凝土表面溫度差小于15℃，實際工程中可采用蓄熱保溫法，即常規保溫方法，混凝土的養護要把握兩個關鍵， 即在升溫階段以保濕為主， 在降溫階段以保溫為主。另外，可以采用內降外保法，即在大體積混凝土內部循環埋管通水冷卻降溫，使大體積混凝土水化熱溫升降低，減少混凝土內部與混凝土表面的溫差，然后在大體積混凝土轉換結構的表面及其底面采取保濕措施。第三，澆筑厚大的轉換層結構混凝土時，為防止混凝土內外溫差過大和提高混凝土抗拉強度，在選用水泥方面可優先選用水化熱低的礦渣硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥。

4、混凝土養護是轉換層施工關鍵因素。混凝土由于澆注體量大，所以澆筑后特別注意養護，以減小混凝土內部與表面的溫差值。待混凝土澆筑后，應用草包、麻袋或塑料薄膜覆蓋保溫，使表面保持濕潤狀態。冬季施工時還應按規定做好保溫測溫工作。

三、結語

隨著經濟的繁榮及科學技術的不斷進步，，我國的高層建筑亦得到蓬勃發展。其特點是向高度更高、體形更復雜、功能更齊全、綜合性更強的方向發展。為了滿足建筑功能要求，實現結構體系的改變，并且保持空間工作性能，就必須設置轉換層。總之，隨著高層建筑技術的不斷改進，以及國民經濟日新月異的發展，城市對建筑物的需求也在逐步轉變。因此，加強對轉換層施工的分析及研究，對提高建筑物質量具有十分重要的現實意義。