探討超高層建筑高位轉換層巨型梁施工技術

劉廣超

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙 410000）

0 前言

在超高層建筑的高位轉換層之中，巨型梁往往發揮著承重梁的作用，能為高位轉換層提供基礎支撐。因此，巨型梁的施工技術將會直接影響超高層建筑高位轉換層的安全性和實用性。在實踐工作中，要提高超高層建筑高位轉換層施工質量，相關工作人員必須根據工程項目的具體要求，制定科學的施工方案，并不斷推進高位轉換層巨型梁施工技術優化。

1 超高層建筑的轉換層

在超高層建筑物當中，若某一樓層上下部分的平面使用功能不同，則其結構類型也會存在差異，要確保二者有效連接就需要利用這一樓層進行轉換，則該樓層被稱為轉換層[1]。在建筑物當中，轉換層的主要作用就是提供大的室內空間和入口，實現建筑內部結構和功能分區的優化，為提升建筑物實用性做保障。通常來說，高層建筑中的轉換層主要有梁式轉換層、實體板式轉換層、桁架式轉換層、箱式轉換層等多種類型。當轉換層位于地面的三層以上時，可將其視為高位轉換層。為保證使用質量和功能性，轉換層的設計應該基于少轉換、直接傳力、強下弱上、計算全面和機構優化等幾項原則而開展。

2 案例工程概述

某建筑工程項目的主體結構是由8棟超高層塔樓和裙房組合而成的城市綜合體，建筑功能十分多樣，內含辦公樓、餐飲會所、住宅、酒店、商場和服務公寓。項目中的超高層建筑高度并不完全相同，最低高度為250m，最高高度為350m，建筑的總體建筑面積超過112萬平方米。如圖1所示，案例工程的4棟250m超高層塔樓頂部，以一條長度為300m的空中連廊（觀景天橋）相連，連廊與地面的距離為239.85m，在設計環節將利用大截面巨型混凝土梁來充當高位轉換層的基礎支撐。同時，空中連廊和塔樓之間基于隔震支承相連，能對地震能量進行有效釋放，可以為這一觀景天橋的穩固性和安全性提供保障。對于4棟塔樓而言，它們為觀景天橋所提供的支座和支撐力各不相同，除了T4South塔樓有8個支座以外，T2、T3South和T5都只有6個支座。觀景天橋的支座支承都被安裝在塔樓頂整層結構轉換層的轉換梁上，其深度約為5m。本文以T2塔樓的屋面轉換巨梁為例，對超高層建筑高位轉換層巨型梁施工技術進行研究。

圖1 案例工程結構

3 巨型梁施工思路和技術重難點

3.1 施工重難點

本次案例要開展超高層建筑高位轉換層巨型梁施工，涉及的巨型梁有6條，其截面高度和跨度分別為5m和9.6m。這種巨型梁大多為混凝土梁，分屬于高大模板體系，若基于一次性澆筑則無法滿足實際需求。不過，要是在施工環節以鋼結構桁架作為支撐體系，則會大大提升施工難度和成本。但在施工環節，若基于多次澆筑形式作業，則可以利用常規鋼管腳手架施工，雖然可保證施工成本可控，但十分容易延誤工期[2]。巨型梁的鋼筋數量十分密集，在后期施工人員往往無法難以開展剔鑿工作，則施工質量風險會隨之增加。在實際作業環節，如何選擇巨型梁澆筑模式和模架體系，都是施工難點，將直接影響施工質量和安全。

同時，在施工環節還需要合理設計支撐樓層數。在實踐中，若基于傳統思路施工，則必須在下部樓層中加設多層架體支撐的方式，來保證支撐架體穩定，使其能切實滿足荷載支撐。但這種方式往往會造成支撐層數超標，將造成嚴重的支撐材料成本上升和資源浪費。而且，在這種施工模式之下，裸露架體的防護難度極高，十分容易引發安全事故。因此，提高保障架體支撐防護的安全性、控制支撐樓層數和施工成本也是超高層建筑高位轉換層巨型梁施工的重難點。此外，在施工中還必須重點關注巨型梁和連橋支座的結合情況，只有對錨栓安裝精度進行合理控制，才能保證施工有效性。

3.2 施工思路

為提高施工質量，相關工作人員應該在實踐前就明確施工思路。在本次施工之中，相關工作人員需要以實現施工安全、成本、質量最佳化為目標制定施工思路和方案。比如，充分考慮未施工巨梁下部4層的配筋補強設計問題，保障梁板承載力，計算灰頂層數和支撐層數最小標準值等。在施工時，應該在保證質量和安全的前提下，將施工成本控制到最低。

同時，在開展巨型梁施工時相關工作人員還需要合理應用疊合梁受力原理，為保證巨型梁的分層澆筑有效性和施工安全性奠定基礎。此時，首次澆筑后，混凝土的結構承載力應該具備承載第二次澆筑荷載的能力，而且在開展下部4層梁板補強時，還應該合理控制施工縫的位置與施工間歇期，為切實提高施工質量做好準備。為保證支座預埋準確，還需要有效完成鋼筋放樣，并對支座的安裝情況進行模擬，為實現支座位置優化設計提供輔助。

4 超高層建筑高位轉換層巨型梁的施工技術要點

在超高層建筑高位轉換層巨型梁，相關工作人員需要妥善處理巨型梁的混凝土澆筑問題。在此環節，應根據工程的實際需求和作業要求，制定科學的施工方案，并在實際作業環節有效開展施工質量控制，為把控超高層建筑高位轉換層巨型梁施工技術要點，為提高工程施工質量和效率奠定基礎。

4.1 梁體分層位置

在本次施工之中，相關工作人員應先完成梁底剪力墻的混凝土澆筑再開展巨型梁的混凝土澆筑，要保證施工質量就絕對不能擅自改變施工順序。因此，在實際作業環節，相關工作人員應先確定梁底標高，以1000mm為界限開展剪力墻混凝土澆筑。此時，確保梁面筋錨與梁底標高的距離為1000mm。澆筑剪力墻混凝土后，即可根據梁截面大小開展梁體的混凝土澆筑工作。

在此環節，高度和截面不同的梁在澆筑方式上存在明顯差異。在對長度超過3000mm的巨型梁進行澆筑時，相關工作人員應考慮因梁截面過大而引發的施工復雜性和安全性問題。此時，若基于常規方法對巨型梁進行一次澆筑，則相關工作人員需要根據梁截面來搭設腳手架支撐體系；但由于此類型梁的截面過大，導致梁支撐體系復雜、搭設難度大且工作效率低。所以，在實踐中可選用三次澆筑方式來完成巨型梁的混凝土澆筑。為保證混凝土澆筑有效性，需要對不同批次的澆筑位置進行合理規劃[3]。比如，基于次梁標高，以1000mm為首次澆筑分界線；然后在第二次澆筑時，可將澆注位置到3000mm處，兩次澆筑都需要留設梁柱剪力墻水平施工縫。在二次澆筑的7d以后，可以重新開展頂筋支撐并完成第三次澆筑，此時應次梁和板面澆筑?；炷翝仓ぷ鏖_展環節，相關人員必須做好時間、進度和質量把控，還需要在施工中妥善完成底膜安裝、鋼筋綁扎、隱蔽驗收、施工縫剔鑿和混凝土養護等工作。

4.2 巨型梁施工過程要點

在巨型梁施工過程中，相關工作人員必須開展高質量的補強設計和支撐體系設計，這是保證巨型梁施工安全的關鍵。此時，應提前完成梁體投影下未施工樓層的補強設計，保障其配筋承載力得以提升。以本次工程的T3South塔樓巨型梁為例，梁體的混凝土澆筑共分三次完成，首次澆筑1m，以腳手架來承擔混凝土的重量，過10d放松腳手架進行第二次澆筑，澆筑2~3m區域，此時由下部1m和腳手架共同承擔混凝土的重量。再過7d，對3m以上位置進行第三次澆筑。在這一環節，只有保證梁體混凝土的強度達到設計標準，做好補強設計才可以進行下一次澆筑。若無法確定巨型梁的混凝土澆筑安全性，可基于IBM技術進行三維模擬，通過該建立計算模型確定施工方案和技術的可行性。

4.3 施工縫

在澆筑混凝土時，若無法實現一次性澆筑，就需要對結構進行分段澆筑，兩次澆筑之間的混凝土接縫就是施工縫。其實，混凝土澆筑的施工縫并非真實的縫隙，它只是兩次澆筑的混凝土之間形成的結合面。在工程項目中，是否留設施工縫需要根據實際受力情況和工程要求判斷。在本次施工之中，巨型梁混凝土澆筑后的施工縫處理也是技術要點之一。當施工人員完成初次澆筑以后，應該重點把控混凝土的初凝時間，在初凝時施工人員必須對梁柱的水平施工縫進行鑿毛和除塵，并基于高壓水槍完成沖洗。而且，施工人員必須在完成素水泥漿涂刷以后，再進行第二次澆筑，為增強混凝土墻面的咬合力奠定基礎。在開展第三次澆筑時，也應該重復上述操作，保證混凝土澆筑質量。

在實踐中，要保證疊合面與構造要求相符，就應該做好箍筋閉合工作。比如，于施工縫下的50mm標高位置，設置拉鉤，并設置縱向構造筋，保證拉鉤與箍筋的直徑和間距相同；而且，此類型鋼筋的直徑也應該等同于梁側構造筋。同時，在本次施工中為了對巨型梁的施工縫接合提供保障，相關工作人員應該合理應用抗剪槽。比如，于施工縫的分段位置設置抗剪槽，在施工縫表面安裝50mm×100mm的木方，并將木方長度控制在50cm后以80cm的為間距布設木方。此時，應依照梁體的跨度設置木方位置，并確保其與梁邊的距離為500mm。

4.4 施工質量控制

在超高層建筑高位轉換層巨型梁施工環節，相關工作人員必須保證施工質量，否則會對建筑物的整體施工安全造成極為嚴重的影響。那么，在實際作業環節相關工作人員應該有效開展混凝土澆筑質量控制工作。在此環節，應先對混凝土拌合物的坍落度、擴展度以及用料情況進行嚴格控制，并重點關注混凝土澆筑環節的養護工作[4]。比如，在澆筑12h以后開展混凝土養護，基于噴水或灑水等操作完成混凝土保濕，保證養護時間不少于21d。同時，在混凝土施工控制環節，還應該保證振搗質量，確保澆筑密實度與施工的實際要求相符。

當然，在巨型梁施工環節，相關工作人員也應該重視模板和抗剪槽施工。在實際作業環節，應合理控制拆模時間，避免因過早拆模引發施工問題，施工人員必須在獲得監理單位許可后再進行拆模。而在抗剪槽施工環節，相關工作人員不僅要合理選用木方，更要讓木方適度濕潤，為后續施工做好準備。

4.5 安全控制

超高層建筑高位轉換層巨型梁的施工安全，事關建筑物整體施工安全和施工人員的人身安全。在實際作業環節，相關工作人員必須保證施工過程合理、方案可行，還要通過實時監督和追蹤來控制施工安全和施工質量。在此環節，最為重要的就是合理設置梁體的支撐體系，保證結構施工層下的支撐體系具有良好的承載能力和可控性，使其能切實發揮支撐作用。而且，相關工作人員還應該在支撐體系中布設監控點，為有效開展梁體混凝土澆筑監控做好充分準備。

同時，施工環節相關工作人員還應該隨著室外環境變化而及時調整施工方案，以免因惡劣天氣造成安全事故。比如，在大風暴雨天氣暫停施工。在實踐中，必須加強安全防護措施管理，要求所有施工人員佩戴全套安全防護設備，保證高空作業安全。在施工之前，相關工作人員應該對施工場地進行全面檢查，并且對施工材料的質量進行全面把控，通過分批抽檢和篩查的方式完成質量檢驗，嚴禁不合格材料入場。此外，混凝凝土澆筑環節，相關工作人員應該做好結構模板施工安全控制，合理防控漲模和爆模風險，為保證施工安全奠定基礎。

5 結論

綜上所述，設置轉換層能夠為超高層建筑提供大空間和大入口，進一步提升超高層建筑的功能性。而在超高層建筑高位轉換層施工環節，相關工作人員必須重視支撐結構的施工質量，切實把控巨型梁施工要點，不斷推進該項目施工技術優化，為保障超高層建筑高位轉換層的使用有效性和安全性奠定基礎。