高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工技術(shù)探究

盧紅旗?田娟娟

摘 要：隨著高層建筑的發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)形式也日益多樣化、復(fù)雜化。據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)80%以上高層建筑通過設(shè)置轉(zhuǎn)換層來實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)形式的荷載傳遞。由此可見，高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層是中不同結(jié)構(gòu)形式相接的關(guān)鍵點(diǎn)，如何采用合理的施工技術(shù)，保證轉(zhuǎn)換層施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求，是關(guān)系到高層建筑物整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重大問題。因此，對高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換層

1 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計

1、框支柱

為了保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，框支柱的軸壓比要嚴(yán)格控制，這使得框支柱比一般的框架柱有更大的延性和抗倒塌性能?？蛑еS壓比：

μN(yùn)=Nmax/（fcbh0）

式中：Nmax—框支柱最大組合軸力設(shè)計值（包括地震作用下軸力調(diào)整）；

fc—框支柱混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

b—框支柱截面的寬度；

h0—框支柱截面的有效高度。

一級抗震時，框支柱的軸壓比控制在0.7以下；二級抗震時，應(yīng)該控制在0.75以下；三級抗震時，控制在0.8以下；非抗震設(shè)計時，控制在0.85以下。箍筋沿柱全高加密并采用復(fù)合箍筋，且不少于Ф10@100。框支柱應(yīng)有部分縱筋伸至框支梁以上的墻體內(nèi)，延伸長度等于層高以加強(qiáng)上下層的可靠連接。

2、框支梁

因為框支梁的受力很大且受力情況復(fù)雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，而且是保證框支剪力墻抗震性能的關(guān)鍵部位，是一個復(fù)雜的受力構(gòu)件，故設(shè)計時應(yīng)設(shè)有較多冗余儲備。宜在結(jié)構(gòu)整體計算后，按有限元方法進(jìn)行詳細(xì)分析，分析和試驗結(jié)構(gòu)表明，在豎向荷載和水平荷載作用下，框支梁大多數(shù)情況下為偏心受拉構(gòu)件，并承受很大的剪力，因此《高層建筑混泥土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定了對框支梁截面高度的設(shè)計要求及框支梁截面組合的最大剪力設(shè)計值的限制條件。在豎向荷載作用下，梁端往往首先破壞，所以必須加強(qiáng)構(gòu)造措施，伸入支座的鋼筋在柱內(nèi)應(yīng)有可靠的錨固；負(fù)鋼筋伸入梁下皮以下要大于45d。框支梁不宜開洞，開洞時應(yīng)做局部應(yīng)力分析，要求開洞部位遠(yuǎn)離框支柱邊，開洞部位要加強(qiáng)配筋構(gòu)造。

3、樓板

由于結(jié)構(gòu)上部的水平剪力要通過轉(zhuǎn)換層傳到下部結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層樓面在其平面內(nèi)受力很大，樓板變形顯著，因此要適當(dāng)加厚轉(zhuǎn)換層樓面，建議采用厚度不小于180mm的現(xiàn)澆板，這樣有利于轉(zhuǎn)換層在其平面內(nèi)進(jìn)行剪力重分配，并加強(qiáng)轉(zhuǎn)換大梁的側(cè)向剛度和抗扭能力，也可使實(shí)際情況更符合結(jié)構(gòu)整體計算中樓層剛度無限大的基本假定。而且混凝土強(qiáng)度>C30，并采用雙向雙排鋼筋網(wǎng)，每排鋼筋的配筋率>0.25%，必要時，轉(zhuǎn)換層混凝土加1%的鋼纖維則抗力效果更佳；它不僅可以使同一等級的混凝土抗剪強(qiáng)度提高45%，而且可以有效的提高混凝土的抗裂性能。轉(zhuǎn)換層樓板不宜有大的開洞，當(dāng)開洞時應(yīng)在洞口四周設(shè)置次梁暗梁，樓板開洞位置盡可能遠(yuǎn)離外側(cè)邊，與轉(zhuǎn)換層相近的樓板也應(yīng)加強(qiáng)。若必須在大空間部分設(shè)置樓、電梯間時，應(yīng)用鋼筋砼墻圍成筒體。

2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工工藝

1、模板及支撐系統(tǒng)的施工技術(shù)

由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)一般都為大體積混凝土，結(jié)構(gòu)尺寸較大，施工荷載也相當(dāng)大，高層轉(zhuǎn)換層支撐系統(tǒng)的安全性是轉(zhuǎn)換層施工需考慮的一個重點(diǎn)問題。在工程施工中需要進(jìn)行嚴(yán)格的論證和詳細(xì)設(shè)計。

（1）高支撐體系設(shè)計

轉(zhuǎn)換梁施工時最大荷載為92.5kN/㎡，下部各層模板設(shè)計荷載之和小于轉(zhuǎn)換層施工所產(chǎn)生的荷載，為保證施工安全，轉(zhuǎn)換層垂直荷載要能有效傳遞到地下室頂板，故該轉(zhuǎn)換層及支撐系統(tǒng)設(shè)計為關(guān)鍵設(shè)計。經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析，可選用鋼管腳手架支撐體系作為轉(zhuǎn)換層模板的支撐系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換層樓板模板采用δ=12mm膠合板拼裝，背50×100木方@≤500mm。采用Φ48×3.5mm滿堂鋼管腳手架支撐。另第一、二、三層結(jié)構(gòu)施工時，支模架還應(yīng)按轉(zhuǎn)換層相應(yīng)位置立桿搭設(shè)計要求加強(qiáng)，并保留三層模板及支撐，到轉(zhuǎn)換層施工后強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時，方可拆模。梁底模、側(cè)模采用δ=l8m膠合板，梁側(cè)模豎向背50×100木方@≤300mm，梁高≥2200mm時，梁底模橫向設(shè)置50×100（h）@≤300mm，木方各跨度不大于600mm。梁模支承架亦采用Φ48×3.5mm鋼管，梁支架搭設(shè)要求根據(jù)梁橫截面面積不同而有所區(qū)別。

（2）框支梁支模

由于框支梁（h=2.2m）施工時產(chǎn)生的荷載很大，其下各層樓面設(shè)計荷載之和小于轉(zhuǎn)換層框支梁施工時產(chǎn)生荷載，故所有框支梁均采用“斜撐三角形鋼管桁架支模”的方案，將轉(zhuǎn)換層框支梁施工時產(chǎn)生的荷載傳給本層柱端1.5m范圍及下層柱端600mm范圍內(nèi)，柱梁內(nèi)相應(yīng)增加Φ25ram抗剪鋼筋。

（3）支模安全保證措施

施工前編制專項技術(shù)方案，從組織管理、材料使用以及技術(shù)措施等多方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，高支撐模板搭設(shè)完成后，必須經(jīng)驗收合格后方能進(jìn)入下道工序作業(yè)。混凝土澆筑期間，觀察模板及支撐系統(tǒng)的變形情況。該工程結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層混凝土澆筑一次性完成，施工速度快，模板支撐數(shù)量大。必須保證轉(zhuǎn)換層混凝土的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求及模板支撐體系穩(wěn)定可靠，確保高大模板施工的安全；選材方便，降低工程成本。

2、鋼筋連接的施工技術(shù)

板鋼筋采用搭接接長，柱主筋采用電渣壓力焊接長，梁筋采用直螺紋機(jī)械連接方法，施工時按相應(yīng)的規(guī)范要求執(zhí)行。由于框支梁的鋼筋需插入柱內(nèi)1.2～1.5m（從梁底計），所以柱內(nèi)混凝土必須待框支梁的鋼筋綁扎完畢方可進(jìn)行澆筑，澆筑時應(yīng)避免鋼筋移位和混凝土污染鋼筋?？蛑Я轰摻罱壴鷷r應(yīng)先搭設(shè)臨時鋼管支撐，待柱混凝土澆筑完畢并拆除柱模后，重新搭設(shè)正式的框支梁支模架。梁寬≥850mm時框支梁除按設(shè)計要求配筋外，為保證鋼筋骨架在就位后的施工中不變形，須在梁上部下排筋下面加設(shè)Φ22≤200ram的橫向支承鋼筋支撐上部鋼筋骨架，并沿梁骨架兩側(cè)加設(shè)Φ22@lOOmm的斜撐垂直支撐筋。

3、混凝土施工技術(shù)

轉(zhuǎn)換層大梁是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，為大體積混凝土施工，混凝土溫度應(yīng)力是由水化熱、澆筑溫度和外界氣溫變化等產(chǎn)生的各種溫度應(yīng)力。為防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，主要應(yīng)從降低內(nèi)外溫差（也就是減小溫度應(yīng)力）方面采取措施。具體包括以下幾個內(nèi)容：

原材料：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；加入適量的粉煤灰以減少水泥用量；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。

合理設(shè)置施工縫及確定澆筑順序：有些是分層澆搗，有些是整體澆筑，視情況而定，確定澆筑順序，保證混凝土施工不出現(xiàn)冷縫；同時為防止可能停電，造成混凝土施工中斷，可在現(xiàn)場設(shè)置1臺備用發(fā)電機(jī)。

因轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)鋼筋密集：混凝土澆筑時振搗難度較大，可與試驗室協(xié)調(diào)，選擇粒徑較小的骨料，在施工中，采用30型混凝土插入式振搗器進(jìn)行振搗。振搗時做到快插、慢拔。每點(diǎn)振搗時間約需20～30s，振搗間距≤500mm，振搗棒插入下一層50mm深，對梁、柱、墻相交部位振搗時注意振搗密實(shí)。振搗以表面水平不再顯著下降，不再出現(xiàn)氣泡，表面泛出灰漿為準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國建筑工程行業(yè)得到了極大的發(fā)展。轉(zhuǎn)換層施工在高層建筑工程施工中占有重要位置，在工程施工中施工企業(yè)必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行施工及操作，提高施工技術(shù)水平，充分了解及掌握轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)及形式，這樣不僅可以確保工程施工的整體質(zhì)量，延長工程的使用周期，同時還促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展。

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