高層建筑斜交轉換柱施工技術研究

魯曉林 （八冶建設集團金昌康頤醫養置業服務有限責任公司，甘肅 金昌 737100）

近年來，城市中涌入大量的人口，使得國家的基礎設施建設數量與日俱增，且超高層及高層建筑結構形式及多樣化功能層出不窮。斜交轉換柱結構形式是高層建筑結構中眾多轉換結構中常用的一種，該結構形式具有有效傳遞荷載的作用，進而減少梁承受的剪力，達到提升混凝土強度的目的[1,2]。因此，重點分析高層建筑斜交轉換柱施工技術對于提高該類工程建筑質量具有十分重要的意義。

斜交轉換柱施工技術通常應用在高層或者超高層建筑工程轉換層四角的位置，其主要作用為分散結構層承受的荷載，已經被廣泛應用于高層酒店、住宅等建筑工程中[3-6]。該結構形式的施工關鍵環節主要包括斜交轉換柱構件的制作、吊裝、鋼筋綁扎以及混凝土澆筑等工藝，雖然各個工藝環節已經取得了一定的工程經驗，但是實際施工過程中仍然存在一定的突發狀況。鑒于此，本文首先介紹了該類型技術的施工特點及工藝原理，然后詳細說明了該技術的工藝流程，并且給出了一定的優化改進建議。

1 工程概況

甘肅某商業中心，地下2 層，層高為4m；上部結構樓層達30層。采用框架-核心筒結構體系，地基基礎采用筏板及挖孔樁的結構形式；外圍框支柱采用的是鋼管組合柱及H型鋼混凝土柱。本工程中的轉換層設置在第5、6層的位置，轉換層的四周角部均采用斜交轉換柱，尺寸為1300mm×1500mm，內部設置H型鋼，其腹板及翼緣厚度均為35mm，斜交轉換柱傾斜角度為50°左右，其中斜交換柱立面示意圖如圖1所示。

圖1 斜交換柱立面示意圖

斜交轉換柱是主要的抗側力構件，主要與上下結構層的框支柱連接，可以有效均勻傳遞結構的受力，使得梁剪壓比大幅減小。此外，斜交轉換柱可以同時承受豎向及水平方向的荷載，在大震幅荷載作用下，梁與斜交轉換柱的交接位置容易出現塑性鉸，進而有效保護梁柱的鉸接位置，提高結構的抗震性能。

2 工藝流程

高層建筑斜交轉換柱施工技術流程[7-9]主要包括轉換柱各構件的加工、鋼筋綁扎、模板支撐體系的安裝及混凝土澆筑工作。其中，轉換柱的加工包括各構件的制作、吊裝、焊接等環節；鋼筋綁扎環節包括箍筋綁扎及節點焊接等環節；模板支撐體系的施工包括模板的安裝、支撐的布設及特殊位置的加固工作等環節；混凝土澆筑工作包括混凝土材料制備、澆筑以及養護等環節。上述工藝雖然相對比較常規，但仍然存在一些關鍵位置的施工技術要點，各個工藝施工過程必須要設計部門、施工部門及監理部門進行全面的溝通協作，方可確保整個工程的施工質量。施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3 高層建筑斜交轉換柱施工技術

3.1 型鋼斜交轉換柱加工及安裝

（1）施工技術人員應該與設計部門以及加工廠家進行技術交底，以吊裝方便、焊接量少及施工質量可控為基本原則優化鋼結構的加工尺寸及型式。

（2）選擇優質的型鋼原材料，組裝并安排專業的焊工技術人員焊接H及T型鋼，對型鋼進行穿孔用于鋼筋牽引；通過鋼筋綁扎組裝并安排專業的焊工技術人員焊接十字柱，進行十字柱的焊縫檢查并進行除銹及驗收工作，待對組裝的鋼結構試件焊接工藝及組裝型式檢查合格后方可用以后續的施工。

（3）將檢查合格的鋼結構構件運輸至施工現場，采用最大吊裝重量為5.8t的塔吊進行吊裝，塔吊的臂長為50m。本工程中由于鋼結構轉換柱形式比較復雜，將轉換柱分為不同的吊裝單元，分批進行吊裝后焊接。先將構件運送至塔吊的吊裝范圍；吊裝過程中，以斜交轉換柱型鋼構件的重心為吊裝點，保證型鋼構件角度不發生大的傾斜；待第一單元的構件吊裝就位后，利用連接板進行初步的固定，再采用全站儀檢查構件的垂直度及軸線偏差并反復進行校核；校核無誤后開始進行第二單元構件的吊裝，同樣采用上述的步驟進行構件定位并對構件的垂直度及標高進行校核，然后與第一單元構件進行焊接[10]。本工程中的不同單元斜交轉換柱構件的吊裝點示意圖如圖3所示。

圖3 斜交轉換柱吊裝點示意圖

（4）待兩部分吊裝單元進行焊接并驗收合格后，需要再次利用檢測設備對型鋼斜交轉換柱的軸線位移偏差、標高及垂直度進行復檢，確保整個斜交轉換住位置的準確。

3.2 鋼筋綁扎

按照施工圖中設計的鋼筋尺寸及定位對斜交轉換柱內鋼筋進行放樣[11]。由于梁柱節點位置的箍筋數量較多且間距較小，因此，安排專業的焊接技術人員采用氣體保護焊角方法將20mm 厚的連接板與柱縱筋及鋼梁進行焊接，以方便柱箍筋綁扎環節的施工；斜交轉換柱起始頭與鋼管混凝土組合柱必然相交，使得該位置處的箍筋密度大且焊接量大[12]。因此，將斜交轉換柱起始節點位置的箍筋單獨綁扎，使得箍筋包裹斜交轉換柱及型鋼；斜交轉換柱與箱型柱交點位置同樣為箍筋加密區，該區域的箍筋同時可以連接斜交轉換柱及箱型柱。其中，本工程中的轉換層斜交配筋圖如圖4所示。

圖4 轉換層斜交配筋圖

3.3 模板安裝

斜交轉換柱的模板采用厚度為15mm 的高強木膠合板，主楞和次楞分別為雙槽鋼及鋼管，在組合柱與斜交轉換柱的交接節點處每間隔500mm布置主楞。為了進一步提高支撐的效果，在主楞的中間位置加設對拉螺桿并與型鋼進行焊接；為了防止鋼管混凝土組合柱出現滑移的現象，采用鋼管斜撐進行加固處理，沿柱寬布置豎向支撐鋼管，布置完畢后將各支撐鋼管采用水平桿連接成整體，進一步提高支撐鋼管的整體性和均勻受力特性。在整個模板支撐體系安裝過程中，必須嚴格關注各支撐的垂直度，如果支撐構件出現偏移或者損害的現象，必須及時進行校正或者替換，待驗收合格后方可進行下一步工序。

3.4 混凝土澆筑

由于斜交柱中的鋼筋密度比較大，存在一定的傾斜度，采用混凝土斜向下流的方式，因此，必須采用流動性優良的自密實混凝土。首先，施工單位與混凝土攪拌站進行實時的混凝土性能溝通工作，保證混凝土的流動性及強度滿足設計要求，待驗收合格后方可運輸至施工現場，且運輸過程中防止混凝土出現大幅的離析現象；其次，澆筑過程中，對于傾斜的斜向轉換柱采用從柱底向上分段澆筑的方法進行澆筑，先澆筑組合柱再澆筑斜向轉換柱，各層的分段厚度約為1m，大約分3 次澆筑至梁底；然后，采用保溫保水的措施對澆筑后的混凝土進行養護，確保混凝土的使用性能；最后，先對混凝土性能進行自查，待自查合格后交予監理部門進行驗收，驗收合格后方可拆除支撐系統。

4 質量控制及優化建議

高層建筑斜向轉換柱是高層建筑施工過程中的重要組成部分也是難點之一，具有優良的抗震性能。實際施工過程中，各部門負責人必須嚴格要求技術人員，嚴格把控各個環節的施工質量。

（1）當鋼結構構件從加工廠進入施工現場之前，必須進行嚴格的驗收工作。施工技術部門基于設計圖紙仔細校核構件材質、尺寸及焊接檢測報告等，進場前必須做好各個指標的交底工作，嚴格把控材料的入場質量。

（2）在鋼結構加工、吊裝及安裝的過程中，必須全過程、全方位校核型鋼柱的垂直度、標高及坐標位置，保證柱內的型鋼空間位置符合規范及設計圖紙的要求。

（3）由于斜柱轉換柱加工及后續拼裝的過程中需要采用焊接工藝，因此由具有專業焊接證的工人進行焊接，焊接過程中嚴格按照規范要求的焊接工藝進行，先進行點焊，待焊接質量驗收完成后再進行滿焊；焊接完成后及時對焊縫進行清理，保證焊縫的干凈。如果節點焊接的焊縫出現裂紋，必須進行清除后再次進行補焊；當焊縫出現嚴重的缺陷時，需要將其刨開重新焊接，直至焊接質量滿足技術要求。

由于型鋼混凝土組合柱與斜交轉換柱柱腳部位的箍筋數量多且密度大，將箍筋進行分段，通過焊接連接板的方式與鋼梁進行連接；此外，由于斜向轉換柱施工過程中工藝繁多，工序復雜，建議總包單位應該采用目前常用的BIM技術及智能運維技術進行全過程的施工管理，合理安排施工進程，縮短施工周期。

5 結語

近年來，隨著城鎮化進程的快速推進，高層及超高層建筑數量及結構形式層出不窮。斜交轉化柱結構具有有效傳遞荷載、提升混凝土強度的作用，被廣泛應用于房屋建筑結構工程中。雖然各個工藝環節已經取得了相對完善的施工經驗，但是實際施工過程中仍然存在一定的突發狀況。因此，精細化分析斜交轉換柱施工技術是十分必要的。本文結合實體工程介紹了斜交轉化柱結構形式施工技術的工藝原理，并詳細闡述了該技術的施工工藝流程及技術要點，提出了一些施工建議。