高層建筑結構轉換層的施工工藝

汪禮良

(合肥建工集團有限公司，安徽 合肥 230000)

1 結構轉換層的功能

從結構功能的角度看，轉換層所實現的結構轉換可以歸納為以下三類:結構型式的轉換。結構轉換層將上部剪力墻轉換為下部框架，給下部樓層創造了較大的內部空間;柱網、軸線的轉換。通過結構轉換層，使下層形成大柱網，滿足外框筒的下層形成較大的出口和較大空間的需要;結構型式和軸線布置同時轉換。

2 轉換層結構的主要形式

2.1 梁式轉換層

梁式轉換層是指在現澆鋼筋混凝土樓板上布置單向托梁(縱向或橫向)或雙向托梁(縱、橫向)或斜向托梁，以承托在本層落空的上面各層的承重柱或剪力墻。該種轉換形式一般用于底部大空間剪力墻結構，當需要縱橫向同時轉換時，采用雙向梁的布置。對于框筒或簡中簡結構，可以根據需要在相應樓層下做一圈轉換大梁，把上部柱的荷載通過轉換大梁傳到下層兩邊的柱上。梁式轉換層結構的傳力途徑為墻一梁一柱(墻)，傳力途徑清楚，轉換梁具有受力性能好、工作可靠、構造簡單和施工方便等優點。結構分析計算也較容易，一般用于上層為剪力墻結構，下層為框架結構的轉換。

2.2 板式轉換層

當上下柱網軸線有較大錯位不便用梁式轉換層時可以采用板式轉換方式板的厚度一般很大以形成厚板式承臺轉換層它的下層柱網可以靈活布置不必嚴格與上層結構對齊，但板很厚，自重很大，材料用量很多。厚板轉換層適用于上下柱網極不規則的結構，它的結構布置方便，從而更好地實現對高層建筑多功能的要求，但缺點也很明顯。由于板式轉換層一般很厚，有時可以達到3.Om，自重很大，在地震作用下，這樣大的質量必將引起很大的水平地震作用。因此對于地震區的高層建筑，轉換層要慎用厚板樓蓋。

2.3 桁架轉換層

在托柱形式的梁式轉換層中，當很大跨度的轉換梁承托較多的層數，由轉換梁承托上部框架傳遞下來的豎向荷載很大而致使截面很大時，可采用桁架轉換層，能較好地布置大型管道等設備，并充分利用建筑空間。轉換桁架主要承受豎向荷載，在滿足建筑功能的前提下，通過增大中間節間的跨度或減小端節間的跨度來增大中間弦桿的內力，減小端節間的內力，使弦桿內力分布均勻。帶桁架轉換層的結構設計原則為:(1)整體結構按“強轉換層及其下部、弱轉換層上部”設計;(2)桁架轉換層按“強斜腹桿、強節點”設計;(3)桁架轉換層上部框架結構按“強柱弱梁、強邊柱弱中柱”設計。采用空腹桁架轉換層時，空腹桁架宜滿層設置并有足夠的剛度保證其整體受力作用，其截面尺寸一般由剪壓比計算控制，以避免脆性破壞。當轉換桁架應用于框架一核心簡結構、筒中簡結構的上部密柱轉換為下部稀柱時宜滿層設置，其斜桿的交點宜作為上部密柱的支點。轉換桁架的節點應加強配筋及構造措施，防止應力集中產生不利影響。

2.4 斜柱轉換層

斜柱轉換層是一種在大量高層、超高層建筑中廣泛采用，的轉換結構形式。它是桁架轉換中最簡單的一種，采用它將會解決轉換層不便使用的問題，將目前巨型梁轉換層僅能用作管道空間變為可有效使用的面積空間，變“死”空間為活空間使轉換層具有了更大的經濟價值。斜柱式轉換層結構傳力直接，可有效減小轉換梁尺寸，且更易實現“強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱構件”的抗震設計原則。斜柱式轉換結構側向剛度比相同條件下的梁式轉換結構大，更易滿足規范中轉換層上下結構側向剛度比的要求，能有效地避免轉換層形成結構薄弱層。斜柱式轉換層彈塑性變形相對較小，可有效地避免結構在大震下，薄弱層因彈翅性變形過大而造成結構整體倒塌。

3 轉換層施工技術

3.1 轉換結構支撐系統

3.1.1 鋼管支撐架

適用于轉換梁布置較密，結構自重及施工荷載相對不太大，或板式轉換層結構的施工。這類支撐系統通常采用鋼管腳手架，轉換梁下立桿間距在600mmx600mm以內，立桿下墊200mmx50mm木墊板。

3.1.2 沿轉換大梁方向設置鋼管支撐架

適用于轉換梁自重及施工荷載較大的結構，且轉換梁位置不太高的情況。須計算確定立桿的間距、步距，合理設置水平及豎向剪刀撐。某工程KZL－5轉換大梁支撐構。立桿下設150mmX150mmx10mm的鋼板以擴大受力面積，可調頂托。

3.1.3 型鋼構架支撐

適用于轉換梁自重及施工荷載較大的結構，且轉換層位置較高的情況。方法如下:在下層柱中埋置鋼牛腿，型鋼構架作為轉換梁模板支撐系統，擱置在鋼牛腿上利用柱子傳遞豎向荷載。

3.2 模板工程

梁側模可采用組合鋼模板或18mm厚覆膜膠合板，為防止混凝土澆筑時產生的側壓力將模板擠壓變形而出現脹模現象，可在梁內設置對拉螺桿(≥Φ 14mm)，鋼模板也可以設扁鋼拉片(厚度≥3mm)，螺桿縱橫向間距為400～600mm。側模用鋼管作背杠進行鎖固，背杠間距縱橫500mm，粱底起拱要求l～3‰。轉換層構件的混凝土強度達到100%方可拆除底模。

3.3 鋼筋工程

鋼筋工程含鋼量大，主筋長，布置密，在粱柱節點區鋼筋異常密集，綁扎難度大，在實踐中，可采取以下措施:

(1)為保證梁內鋼筋骨架的穩定和便于操作，可在轉換梁兩側搭設雙排腳手架作為鋼筋臨時支撐，利用鋼管架支撐上部鋼筋，待鋼筋位置固定并焊接后，撤去鋼管腳手架。

(2)主筋接頭全部采用閃光對焊或錐螺紋接頭連接，并注意微、大化置，焊接人員均持證上崗，焊接和機械連接均按照規范要求做力學試驗，確保焊接及機械連接質量。

(3)征得設計同意后，可將箍筋做成開口箍，待粱的縱向鋼筋綁扎完成后，再將箍筋焊接成封閉箍。

(4)梁的上、下部鋼筋伸入柱、墻內錨同長度，腰筋錨固長度及樓扳鋼筋伸入梁內的錨固長度均按設計要求留設。

3.4 混凝土工程

轉換層大梁是結構的關鍵部位，為大體積混泥土施工。有效預防溫度應力而產生的混凝土裂縫是大體積混凝土施工的難點。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。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。具體包括以下五方面的內容:

(1)原材料:①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;②加入適量的粉煤灰以減少水泥用量;③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。

(2)合理設置施工縫及確定澆筑順序:①分層澆搗，保證混凝土在初凝前接頭;②確定好澆筑順序，保證混凝土施工不出現冷縫:③建立心急預案，防止混凝土中斷。

(3)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3O型混凝土插入式振搗器進行振搗，振搗時做到快插、慢拔。每點振搗時問約需20～30s，振搗間距≤500mm，振搗棒插入下一層50mm深，對梁、柱、墻相交部似振搗時注意振搗密實。振搗以表面水平不再顯著下降，不在出現氣泡，表面泛出灰漿為準。

(4)掌握混凝土養護過程的溫度變化規律埋置足夠數量電偶溫度傳感器作為測溫控制點，并定時做好記錄。根據《混泥土結構工程施工質量驗收規范》GB5020422002的規定，混凝土內外溫差不應大于25℃。

(5)混凝土內部預埋水管注入冷水循環，使內部降溫，外部用碘鎢燈照射以提高表面溫度，使溫差縮小。

(6)養護較常用的是用2層濕草袋夾1層塑料薄膜覆蓋養護，專人定時澆水，目的是起到保溫保濕的作用，一般轉換層結構混凝土的養護期為1個月左右。

4 結束語

總之，現代高層建筑是向更高、體型更復雜、結構形式更多樣、功能更齊全、綜合性更強的方向發展。高層建筑轉換層是建筑結構的關鍵部位，由于轉換層形式多樣，施工方法也千差萬別，為滿足建筑物的功能要求，實現結構布置，必須在結構變換的樓層設置轉換層，并結合實際工程對轉換梁結構的關鍵施工技術進行分析。才能確保建筑施工的質量。