高层建筑转换层施工技术分析

2015-10-31陈静

建材与装饰 2015年12期

关键词：柱网梁式厚板

陈静

（中铁五局集团建筑工程有限责任公司　贵州　贵阳　550000）

高层建筑转换层施工技术分析

陈静

（中铁五局集团建筑工程有限责任公司贵州贵阳550000）

转换层的主要作用是对高层建筑中的部分空间进行连接与转换，如底层商用大空间和高层住宅小空间。本文结合具体的工程实例，对高层建筑转换层施工技术进行了简单的分析，供相关人士参考。

高层建筑；结构转换层；施工技术

引言

所谓的高层建筑结构中的转换层，其实就是高层建筑受力的主要部位，其不仅对下部结构进行了密封，还稳定了上部结构的基础，总之，其在整个高层建筑结构体系中起着重要的连结作用。所以在进行转换层施工时，要保证其施工措施的周密性与合理性，只有这样才能保证整个建筑工程的质量。

1　多功能综合性高层建筑结构体系的特点

这种为高层建筑上下不同柱网、不同开间、及不同结构形式的转换而专门设置的结构转换层，可以说是新型高层建筑结构理念变化的产物，其在整个建筑结构体系中，不仅较合理地解决了高层建筑多样化后竖向结构的突变性与平面连续性变化等结构单元体系，而且它在满足结构安全功能要求的同时，还在很大程度上解决了一些较为特殊的建筑功能要求。

2　转换层的类型

按照不同的结构转换功能，其实转换层可分为三种类型：①当高层建筑的上层结构与下层的结构的形式不同时，为了保证上下层不同结构的安全合理转换而设置的转换层；②当高层建筑的上层与下层的结构形式相同，确上下层的柱网轴线布置不同时设置的转换层；③高层建筑的上下结构不同，柱网轴线的布置也不同时设置的转换层。

3　高层建筑的内部结构采用的转换层的结构形式

为了保证高层建筑内部上、下层结构形式与相应的不同柱网形式变化，一般采用的转换形式分为：

3.1梁式转换

梁式转换层结构优势明显，如耗材少、造价低，荷载传递直接、明确等，成为了高层建筑中最为常见的结构类型。“梁式转换层”荷载传递的途径为：上楼层墙体——转换梁——下部柱，因此其荷载传递途径直接，多用于上层为剪力墙下层为框架结构时，特别是由于其受力较明确。在进行施工设置时，一般会根据具体的要求设置一般有为单向与双向梁的设置之分，最后加上其相应的施工成本也较低，所以近几年来被广泛应用于民用建筑中。梁式转换层如图1所示。

3.2板式转换层

图1　梁式转换层示意图

当高层建筑的上下楼层差异较大时，如使用功能或者是结构布置导致柱网分布不规律，难以采用“梁式转换层”来连接上、下层柱网，在此情况下则需要将转换层设计成厚板，从而形成“板式转换层”。转换厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切截面验算确定。转换厚板宜按整体计算时所划分的主要交叉梁系的剪力和弯矩设计值进行截面设计并按有限元法分析结果进行配筋校核。厚板转换层结构：应用很少，抗震很不利。变形特点：厚板上部的结构变形，通过厚板的面外变形，传到下部结构中。由于上下部结构完全对应不上，厚板的面外变形传力方式特别复杂。受力特点：厚板自重大，地震效应大，抗震很不利。厚板受到较大的剪切，需要验算厚板的冲切。

3.3箱式转换层

箱式转换结构中对于楼板的厚度有着明确的规定，要求上、下楼板的厚度均不宜小于180mm，应根据转换柱的布置和建筑功能要求设置双向横隔板；上、下板配筋设计应同时考虑板局部弯曲和箱型转换层整体弯曲的影响，横隔板宜按深梁设计。箱式转换结构如图2所示。

图2　箱式转换层剖面

3.4桁架式转换层

桁架式转换层的受力较为均匀，且其结构设置也简单明了，自重较轻，材料节省，能适应较大跨度的转换，虽比箱式转换层的整体空间刚度相对较小，但比箱式转换层少占空间。变形特点：桁架与上下部结构杆系相连，采用杆模型，变形自然协调。受力特点：桁架上下层刚度突变，应力容易集中，造成内力突变。上下弦杆应考虑轴向变形。

3.5空腹桁架式转换层

高层建筑中如果要设置空腹桁架式转换层，不要满层设置，且应有足够的刚度。空腹桁架的上、下弦杆宜考虑楼板作用，并应加强上、下弦杆与框架柱的锚固连接构造；竖腹杆应按强剪弱弯进行配筋设计，并加强箍筋配置以及上、下弦杆的连接构造措施。

4　转换层施工技术

某大型商务建筑共51层，总高度为178.6m，为筒中筒结构体系。1～4层为大空间商业用房；5层以上为办公楼。外框筒柱距为2.4m，为了解决底层大柱网入口处上、下不同结构柱网轴线的转换，采用截面尺寸为2.0m×5.5m的预应力混凝土大梁，将下层柱距扩大为16.8m和12m。下面对该建筑工程转换层的施工技术进行分析：

4.1转换结构支撑系统

转换结构支撑系统是转换层中比较重要的结构，该系统除了要保证其相当的稳定性与强度外，还需在施工时考虑好其自身的荷载与上层结构的自重等问题。通常采用以下几种形式：

4.1.1钢管支撑架

钢管支撑架在转换梁密度较大的区域使用较为适宜，或者是相对于上层结构的自重与施工的荷载不是太大时，或者是需要设置板式转换层结构的施工时。通常的做法是采用钢管脚手架，一般控制立杆间距为600mm×600mm以内为佳。

4.1.2型钢构架支撑

对于一些上下层结构差异较大且比较复杂的高层建筑来说，高度相对较高时，且其转换梁的自重又相对较大时的结构，普通的钢管支撑架已经不能适应时，可以采用在下层结构的柱中埋置钢牛腿，将其布置成型钢构架的形式，利用柱上的钢牛腿向下传递竖向荷载，见图3。

图3　型钢构架支撑

4.2模板工程

模板工程是在支撑体系建设完毕之后开始的，在施工过程中，高层建筑结构转换层的梁侧模一般采用的是钢模板或者达到一定厚度的覆膜胶合板，这样不仅在很大程度上减轻了在进行混凝土浇筑时出现的侧压力对模板的挤压作用，还能有效控制好转换层的混凝土浇筑质量。还有值得注意的是，在进行模板浇筑时，除了对侧模板进行锁固外，还需注意只有在转换层构件的混凝土强度达到设计强度后方能进行拆模作业。

4.3钢筋工程

①需要对节点进行合理设置，对于支柱的上方来讲，它的钢筋非常多，要积极地开展建设活动，以此来确保浇筑的品质优秀。为了完善其状态，可以在上方和顶端区域设置连接。如果竖筋的尺寸超过了梁筋的尺寸的话，就要将接头布置在梁之内。如果是相反的话，就要设置在柱中。总之要确保其方位合乎设计的规定。别的没有连接的柱筋等要确保合乎自身的锚固规定。在设置节点的时候，要分析钢筋的下料尺寸，所有的截面的大小和尺寸等都要在之前的时候认真地分析，不要布局过为紧凑了。②钢筋绑扎。框支梁上层钢筋垂直锚固长度超过梁高度的，同时还要把下面的朝里弯的那些材料绑扎好，进而把它固定住，以此来保证浇筑的时候不会出现位置的移动等。当墙板等浇筑完成之后，才开始进行板筋等处的设置，认真地结合规定把接头处分开。③当使用钢筋来连接的时候要用机械，上方的墙处的插筋要使用绑扎法来确保牢固，禁止和受力钢筋焊接到一起。④对于所有的提前设置的孔洞等都要结合规定来加固处理。在安装管线的时候要放置一些方位太聚集了而导致不良现象，要保证不会干扰到浇筑的品质。

4.4对于大体积混凝土以及密集区域的浇筑措施

①对于转换层来讲，它的梁和柱处的钢筋布局很紧凑，一般它的标号非常高，对于建设的规定也很严苛，为了提升它的流动性，方便进行浇筑活动，而且掌控好水化反应等，可以在其中添加一些煤灰。同时要掌控好拌合的时间，一般单次的时间要超过90s。②对于混凝土柱的浇捣，由于转换层结构均为大截面梁（如：900×2000、800×1800），其面筋一般应锚入柱内至梁底以下，因此梁之下的材料不能够一次性地进行，通常要分成两次。首先是在没有安装之前的时候浇筑到梁底之下的区域。然后要在钢筋验收完成之后，同时首次的强度达到设计规定的70%之上的时候浇筑。因为梁下的钢筋非常多，此时就会出现一种钢筋网，因此，后一次的浇筑比较困难，要在梁的一侧的模板等安装之前的时候开展。为确保浇筑的品质优秀，其要使用较为细小的材料，此时可以确保振捣活动开展有序，确保密实性合乎规定。③对于大截面梁的浇捣，考虑梁、柱头位置的钢筋特别密集、混凝土浇捣难度较大、浇捣速度慢，若梁板同时浇捣可能导致混凝土施工接口的时间超过混凝土的初凝时间，同时梁下方的浇筑品质无法确保，所以大截面的浇筑活动也要按照两次来开展，此时才能够保证建设的品质优秀。首先要开展至梁的中心区域，当完成之后由专门的人员负责养护，确保表层湿润长达一周，当强度合乎规定的70%之后才可以开展后续的浇筑活动。④梁柱节点处钢筋密集部位的混凝土浇由于梁柱节点处钢筋密集，必须采用小直径的振动棒才能方便插入。在振捣的时候要掌控好速率，要迅速的插入缓慢的拔出，要保证振点布局合理，不会出现遗漏现象。当振捣到表层不会出现非常显著的下沉现象的时候，不存在气候的时候就可以停止了。因为一些小尺寸的振动装置的力度不是很大，所以要使用一些附带的装置来设置，保证密实性合乎规定。