高層建筑轉換層結構設計及施工技術探究

盧紅旗?田娟娟

摘 要：隨著高層建筑的發展，高層建筑結構形式也日益多樣化、復雜化。據統計發現80%以上高層建筑通過設置轉換層來實現不同結構形式的荷載傳遞。由此可見，高層建筑結構轉換層是中不同結構形式相接的關鍵點，如何采用合理的施工技術，保證轉換層施工質量達到設計要求，是關系到高層建筑物整體結構質量的重大問題。因此，對高層建筑轉換層結構設計及施工技術進行了研究。

關鍵詞：高層建筑；混凝土結構；轉換層

1 轉換層結構的構件設計

1、框支柱

為了保證結構具有足夠的延性，框支柱的軸壓比要嚴格控制，這使得框支柱比一般的框架柱有更大的延性和抗倒塌性能。框支柱軸壓比：

μN=Nmax/（fcbh0）

式中：Nmax—框支柱最大組合軸力設計值（包括地震作用下軸力調整）；

fc—框支柱混凝土抗壓強度設計值；

b—框支柱截面的寬度；

h0—框支柱截面的有效高度。

一級抗震時，框支柱的軸壓比控制在0.7以下；二級抗震時，應該控制在0.75以下；三級抗震時，控制在0.8以下；非抗震設計時，控制在0.85以下。箍筋沿柱全高加密并采用復合箍筋，且不少于Ф10@100。框支柱應有部分縱筋伸至框支梁以上的墻體內，延伸長度等于層高以加強上下層的可靠連接。

2、框支梁

因為框支梁的受力很大且受力情況復雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，而且是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位，是一個復雜的受力構件，故設計時應設有較多冗余儲備。宜在結構整體計算后，按有限元方法進行詳細分析，分析和試驗結構表明，在豎向荷載和水平荷載作用下，框支梁大多數情況下為偏心受拉構件，并承受很大的剪力，因此《高層建筑混泥土結構技術規程》規定了對框支梁截面高度的設計要求及框支梁截面組合的最大剪力設計值的限制條件。在豎向荷載作用下，梁端往往首先破壞，所以必須加強構造措施，伸入支座的鋼筋在柱內應有可靠的錨固；負鋼筋伸入梁下皮以下要大于45d。框支梁不宜開洞，開洞時應做局部應力分析，要求開洞部位遠離框支柱邊，開洞部位要加強配筋構造。

3、樓板

由于結構上部的水平剪力要通過轉換層傳到下部結構，轉換層樓面在其平面內受力很大，樓板變形顯著，因此要適當加厚轉換層樓面，建議采用厚度不小于180mm的現澆板，這樣有利于轉換層在其平面內進行剪力重分配，并加強轉換大梁的側向剛度和抗扭能力，也可使實際情況更符合結構整體計算中樓層剛度無限大的基本假定。而且混凝土強度>C30，并采用雙向雙排鋼筋網，每排鋼筋的配筋率>0.25%，必要時，轉換層混凝土加1%的鋼纖維則抗力效果更佳；它不僅可以使同一等級的混凝土抗剪強度提高45%，而且可以有效的提高混凝土的抗裂性能。轉換層樓板不宜有大的開洞，當開洞時應在洞口四周設置次梁暗梁，樓板開洞位置盡可能遠離外側邊，與轉換層相近的樓板也應加強。若必須在大空間部分設置樓、電梯間時，應用鋼筋砼墻圍成筒體。

2 高層建筑轉換層結構施工工藝

1、模板及支撐系統的施工技術

由于轉換層結構一般都為大體積混凝土，結構尺寸較大，施工荷載也相當大，高層轉換層支撐系統的安全性是轉換層施工需考慮的一個重點問題。在工程施工中需要進行嚴格的論證和詳細設計。

（1）高支撐體系設計

轉換梁施工時最大荷載為92.5kN/㎡，下部各層模板設計荷載之和小于轉換層施工所產生的荷載，為保證施工安全，轉換層垂直荷載要能有效傳遞到地下室頂板，故該轉換層及支撐系統設計為關鍵設計。經過技術、經濟分析，可選用鋼管腳手架支撐體系作為轉換層模板的支撐系統。轉換層樓板模板采用δ=12mm膠合板拼裝，背50×100木方@≤500mm。采用Φ48×3.5mm滿堂鋼管腳手架支撐。另第一、二、三層結構施工時，支模架還應按轉換層相應位置立桿搭設計要求加強，并保留三層模板及支撐，到轉換層施工后強度達到設計強度時，方可拆模。梁底模、側模采用δ=l8m膠合板，梁側模豎向背50×100木方@≤300mm，梁高≥2200mm時，梁底模橫向設置50×100（h）@≤300mm，木方各跨度不大于600mm。梁模支承架亦采用Φ48×3.5mm鋼管，梁支架搭設要求根據梁橫截面面積不同而有所區別。

（2）框支梁支模

由于框支梁（h=2.2m）施工時產生的荷載很大，其下各層樓面設計荷載之和小于轉換層框支梁施工時產生荷載，故所有框支梁均采用“斜撐三角形鋼管桁架支模”的方案，將轉換層框支梁施工時產生的荷載傳給本層柱端1.5m范圍及下層柱端600mm范圍內，柱梁內相應增加Φ25ram抗剪鋼筋。

（3）支模安全保證措施

施工前編制專項技術方案，從組織管理、材料使用以及技術措施等多方面進行嚴格控制，高支撐模板搭設完成后，必須經驗收合格后方能進入下道工序作業。混凝土澆筑期間，觀察模板及支撐系統的變形情況。該工程結構轉換層混凝土澆筑一次性完成，施工速度快，模板支撐數量大。必須保證轉換層混凝土的結構質量，滿足結構設計要求及模板支撐體系穩定可靠，確保高大模板施工的安全；選材方便，降低工程成本。

2、鋼筋連接的施工技術

板鋼筋采用搭接接長，柱主筋采用電渣壓力焊接長，梁筋采用直螺紋機械連接方法，施工時按相應的規范要求執行。由于框支梁的鋼筋需插入柱內1.2～1.5m（從梁底計），所以柱內混凝土必須待框支梁的鋼筋綁扎完畢方可進行澆筑，澆筑時應避免鋼筋移位和混凝土污染鋼筋。框支梁鋼筋綁扎時應先搭設臨時鋼管支撐，待柱混凝土澆筑完畢并拆除柱模后，重新搭設正式的框支梁支模架。梁寬≥850mm時框支梁除按設計要求配筋外，為保證鋼筋骨架在就位后的施工中不變形，須在梁上部下排筋下面加設Φ22≤200ram的橫向支承鋼筋支撐上部鋼筋骨架，并沿梁骨架兩側加設Φ22@lOOmm的斜撐垂直支撐筋。

3、混凝土施工技術

轉換層大梁是結構的關鍵部位，為大體積混凝土施工，混凝土溫度應力是由水化熱、澆筑溫度和外界氣溫變化等產生的各種溫度應力。為防止大體積混凝土出現裂縫，主要應從降低內外溫差（也就是減小溫度應力）方面采取措施。具體包括以下幾個內容：

原材料：選用水化熱較低的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥；加入適量的粉煤灰以減少水泥用量；加入適量外加劑（減水劑、緩凝劑）使混凝土緩凝，使升溫過程延長，降低水化熱峰值。

合理設置施工縫及確定澆筑順序：有些是分層澆搗，有些是整體澆筑，視情況而定，確定澆筑順序，保證混凝土施工不出現冷縫；同時為防止可能停電，造成混凝土施工中斷，可在現場設置1臺備用發電機。

因轉換層結構鋼筋密集：混凝土澆筑時振搗難度較大，可與試驗室協調，選擇粒徑較小的骨料，在施工中，采用30型混凝土插入式振搗器進行振搗。振搗時做到快插、慢拔。每點振搗時間約需20～30s，振搗間距≤500mm，振搗棒插入下一層50mm深，對梁、柱、墻相交部位振搗時注意振搗密實。振搗以表面水平不再顯著下降，不再出現氣泡，表面泛出灰漿為準。

3 結束語

綜上所述，隨著社會經濟的不斷進步及科學技術的快速發展，我國建筑工程行業得到了極大的發展。轉換層施工在高層建筑工程施工中占有重要位置，在工程施工中施工企業必須嚴格按照施工規范進行施工及操作，提高施工技術水平，充分了解及掌握轉換層的特點及形式，這樣不僅可以確保工程施工的整體質量，延長工程的使用周期，同時還促進企業的健康發展。

參考文獻

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