建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中的施工技術(shù)

曹福國

摘 要： 建筑物某樓層的上部與下部因平面使用功能不同，該樓層上部與下部采用不同結(jié)構(gòu)類型，并通過該樓層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，則該樓層稱為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。建筑要求上部小開間的軸線布置、較多的墻體，中部辦公用房要小的和中等大小的室內(nèi)空間，下部公用部分，則希望有盡可能大的自由靈活空間，柱網(wǎng)要大，墻盡量少。這種要求與結(jié)構(gòu)的合理、自然布置正好相反，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)下部樓層受力很大，即正常應(yīng)當(dāng)下部剛度大、墻多、柱網(wǎng)密，到上部逐漸減少。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換；施工技術(shù)

1 前言

現(xiàn)代高層建筑向多功能和綜合用途發(fā)展，在同一豎直線上，頂部樓層布置住宅、旅館，中部樓層作辦公用房，下部樓層作商店、餐館和文化娛樂設(shè)施。不同用途的樓層，需要大小不同的開間，采用不同的結(jié)構(gòu)形式。

2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)

部分豎向構(gòu)件在轉(zhuǎn)換層處被打斷，使豎向力的傳遞被迫發(fā)生轉(zhuǎn)折，而轉(zhuǎn)換層就是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折功能的大型水平構(gòu)件。帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑是一受力復(fù)雜、不利抗震的結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)及其支撐系統(tǒng)有自身的特點(diǎn)。

2.1 結(jié)構(gòu)尺寸大，樓面支撐荷載重

帶轉(zhuǎn)換層體系內(nèi)力的改向是通過引發(fā)截面內(nèi)力來實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布比較復(fù)雜，同時(shí)為保證上部結(jié)構(gòu)水平剪力順利傳往下部，對(duì)轉(zhuǎn)換層樓面水平剛度有嚴(yán)格要求規(guī)范一般要求樓板厚度不小于，故一般轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸較大、樓面荷載較重。

2.2 分層澆筑，利用先澆部分構(gòu)件承載

轉(zhuǎn)換層水平構(gòu)件高跨比大，截面彎曲時(shí)水平纖維相對(duì)錯(cuò)動(dòng)不可忽略，平截面假定不再適用，一般呈現(xiàn)短深梁或厚板的受力特性。采用二次疊澆法進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)對(duì)疊和構(gòu)件進(jìn)行仔細(xì)分析，考慮分層處水平剪力對(duì)構(gòu)件的影響，必要時(shí)應(yīng)與設(shè)計(jì)單位配合，進(jìn)行一次設(shè)計(jì)，確保一次疊澆構(gòu)件在施工階段和正常使用狀態(tài)下的承載能力。

2.3 結(jié)合下部結(jié)構(gòu)，靈活布置支撐系統(tǒng)

為減少對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上下層發(fā)生剛度突變和剪力突變，設(shè)計(jì)不落地支撐系統(tǒng)時(shí)可以結(jié)合下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活合理的布置。

2.4 通過下部豎向構(gòu)件卸荷

根據(jù)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)“強(qiáng)化下部、弱化上部”的原則，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度、弱化上部結(jié)構(gòu)剛度，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在由地震荷載參加組合的工況下，下部豎向構(gòu)件軸壓比限值有嚴(yán)格的控制，以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性這使轉(zhuǎn)換層下部豎向構(gòu)件在施工階段比一般豎向構(gòu)件具備更大的延性和承載力儲(chǔ)備，可以利用下部承載力富余的豎向構(gòu)件作為支撐的傳力構(gòu)件。

3 施工技術(shù)控制要點(diǎn)

基于混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的上述特點(diǎn)，在確定施工方案時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的問題：

（1）轉(zhuǎn)換板的自重、施工荷載以及所承受的上部結(jié)構(gòu)荷載往往非常大，所以應(yīng)選擇合理、可行的模板支撐方案，并根據(jù)轉(zhuǎn)換板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行模板支撐體系的設(shè)計(jì)。

（2）設(shè)置模板支撐系統(tǒng)以后，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工階段的受力狀態(tài)與使用階段的不同，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換層及下部樓層的樓板進(jìn)行施工階段的承載力驗(yàn)算。轉(zhuǎn)換板本身受下部支撐體系的作用或混凝土施工方法的影響，在板中易產(chǎn)生設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到的附加內(nèi)力，故需對(duì)轉(zhuǎn)換板在施工階段的受力狀態(tài)做具體的分析和計(jì)算，必要時(shí)可采取一定的構(gòu)造措施來抵抗這些附加內(nèi)力。

（3）對(duì)于大體積混凝土轉(zhuǎn)換板，施工時(shí)應(yīng)考慮采取減小混凝土溫度差值、溫度變化以及混凝土收縮徐變的措施，防止新澆混凝土產(chǎn)生溫度裂縫和收縮裂縫。

4 混凝土工程的施工分析

高層建筑的轉(zhuǎn)換板，一般厚度較大，而且體積較大，大體積混凝土與普通鋼筋混凝土相比，具有結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。除了必須滿足普通混凝土的強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求外，主要就是如何控制溫度變形裂縫的發(fā)生和開展。因此，在大體積混凝土施工中，必須考慮溫度應(yīng)力的影響，并設(shè)法降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，減小其內(nèi)外溫差。而溫度應(yīng)力的大小，又涉及結(jié)構(gòu)物的平面尺寸、結(jié)構(gòu)厚度、約束條件、含鋼量、混凝土的各種組成材料的特性等多種因素。所以，必須采取溫度差和溫度應(yīng)力雙控制的方法以確保混凝土的質(zhì)量。

4.1 施工準(zhǔn)備以及要點(diǎn)

大體積混凝土施工前的準(zhǔn)備工作，除按一般混凝土施工前必須進(jìn)行的物質(zhì)準(zhǔn)備、機(jī)具準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備和現(xiàn)場準(zhǔn)備外，應(yīng)根據(jù)其施工的特殊性，做好附屬材料和輔助設(shè)備的準(zhǔn)備工作，如冰、冰水箱（池）、真空吸水設(shè)備、水泵、測溫設(shè)備等。尤其要做好施工方案的編制工作。

施工方案編制的重點(diǎn)，應(yīng)該是：①根據(jù)減少約束的要求，確定分層分塊的尺寸及層間、塊間的結(jié)合措施。②通過熱工計(jì)算，確定混凝土入模溫度以及對(duì)材料加熱或降溫的措施。③確定混凝土攪拌、運(yùn)輸和澆筑的方案。④制定混凝土的保溫方案。

4.2 混凝土澆筑要點(diǎn)

大體積混凝土的澆筑，應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸的大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況，選用以下三種方法：全面分層。即將整個(gè)結(jié)構(gòu)澆筑層分為數(shù)層澆筑，當(dāng)已澆筑的下層混凝土尚未初凝時(shí)，即升始澆筑第二層，如此逐層進(jìn)行，直至澆筑完成。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物的平面尺寸不太大的工程，施工時(shí)宜從短邊開始，沿長邊推進(jìn)；也可分為兩段，從中間向兩端，從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行。

分段（塊）分層。適用于厚度較薄而面積或長度較大的工程。施工時(shí)從底層一端開始澆筑混凝土，進(jìn)行到一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。

斜面分層。適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度三倍的工程，振搗工作應(yīng)從澆筑層底層開始，逐漸上移，此時(shí)向前推薦的澆筑混凝土攤鋪坡度應(yīng)小于1：3，以保證分層混凝土之間的施工質(zhì)量。

分層的厚度決定于振搗器的棒長和振動(dòng)力的大小，也要考慮混凝土的供應(yīng)量大小和可能澆筑量的大小，一般為20—30cm。插入式振搗器應(yīng)伸入下層50cm為宜。分層澆筑時(shí)，上層鋼筋的綁扎應(yīng)在下層混凝土經(jīng)一定養(yǎng)護(hù)其強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2，混凝土表面溫度與混凝上澆筑后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的室外溫度之差在250C以下時(shí)進(jìn)行。為了加強(qiáng)分層澆筑層間的結(jié)合，可以采取在下層混凝土表面設(shè)置鍵槽的辦法。鍵槽可用100mm100mm的木方每隔lm 左右留設(shè)。分層澆筑間隔的時(shí)間，應(yīng)以混凝土表面溫度降至大氣平均溫度為好，即水化熱溫升的峰值以后，一般為3-5d，因此間隔時(shí)間以大于5d為宜。