高層建筑厚板轉換層施工技術研究

姚寧

(張家口市地方鐵路管理處，河北 張家口 075000)

1 引言

隨著建筑高度的不斷增加，結構形式越發復雜，施工難度也在不斷提高，為提高高層建筑施工質量，轉換層的設置已必不可少[1，2]。以具體的建筑功能為例，若上部的樓層需要發揮住宅的功能，那么其在布置時應使用開間較小的軸線和多數量的墻體；當中層需滿足辦公用房作用時，則需在柱網內設置相對數量的墻體來滿足要求； 而當下層需滿足較大的空間要求時，則需使用較大的柱網以及較少的墻體。因此，高層建筑設計施工過程出現這種情況時，會與正常的建筑結構有所矛盾，如圖1所示。

當前，國外某些發達國家已經對高層建筑有了更深一步的認識。如20世紀五六十年代的東歐學者提出的柔性底層方案，讓高層建筑的發展取得了較大的進步[3]。而從七十年代開始，國內開始運用梁式轉換層，此后，該種技術得到了發展和應用[4]。從具體的施工角度來看，當前轉換層的施工方法多種多樣。為確保轉換層能夠起到穩定建筑結構的重要作用，對其施工技術進行研究分析是非常有必要的。基于此，本文將探討在確保安全經濟的前提下的轉換層施工技術。

2 高層建筑中的轉換層結構的設置

2.1 轉換層結構的設置特點

在高層建筑施工當中，轉換層的施工是整個工程的關鍵所在，其直接決定了施工的安全性以及經濟性問題[5]。在轉換層的設置過程中，會打斷某些豎直設置的構件。高層建筑中的轉換層結構的設置具備如下特點。

1）大尺寸，荷載較大。為了確保上部結構中的剪力能夠較好地傳遞到下部結構，必須確保轉換層的樓面具有一定的水平剛度，其具體表現在樓板的厚度應在200 mm 以上，故轉換層結構一般有著較大的結構尺寸。

2）分層澆筑，承載構件為先澆筑構件。因轉換層有著較大的高跨比，此時的平截面假定就不再成立，一般情況下按照短深梁受力進行考慮。在施工時若采用的是二次疊澆法，則應分析疊合構件在分層處所產生的水平剪力，若有必要則應與設計單位詳細規劃，確保滿足承載能力的要求。

3）支撐系統按照下部構造進行靈活設置。為降低轉換層設置時對結構抗震所產生的影響，避免上部構件和下部構件出現突變的剛度和剪力，在對不落地的支撐系統進行設計的過程中可以靈活按照下部結構做出調整[6]。

2.2 轉換層施工的重難點

根據轉換層中的設置特點，在制訂施工方案時應明確以下幾方面重難點。

1）多數情況下，轉換板所傳遞下來的荷載較大，因此，應采用較為可靠的模板進行支撐，并基于轉換板的特色設計模板支撐體系。此時，可按照豎向彈性支點的方式看待各個結構層。

2）將模板支撐系統安裝好以后，轉換層的受力狀態將會有所變化，因此，應對施工階段轉換層的承載力進行相應的驗算。

3）對于某些有著較大體積的轉換板，在施工時為避免混凝土在澆筑之后出現溫度和收縮類型的裂縫，應對其溫度變化以及混凝土收縮等進行考慮，并及時采取措施減少裂縫。

3 施工質量控制

高層建筑中所設置的轉換板一般有著較大的厚度和體積，相比于其他的普通鋼筋混凝土而言，該種混凝土結構需要設置較為密集的鋼筋和較大體積的混凝土，對施工技術有著較高的要求。因此，除了要確保結構符合剛度、強度以及耐久性等性能之外，還需對其溫度變形所導致的裂縫進行嚴格的控制。即在施工混凝土工程時，需對溫度應力所產生的效應進行考慮，并采用一定的措施控制其溫差。但結構尺寸、所用材料等均會對溫度應力產生影響，故為確保混凝土質量必須對溫差和應力進行雙重控制。

3.1 原材料

1）水泥。在確保強度等基本性能符合的情況下，應優先采用礦渣或火山灰水泥，不可采取不滿足安定性要求的水泥。

2）骨料。對于粗骨料，應確保級配連續，可使用卵石或者碎石，所使用粗骨料的粒徑最大值應在3/4 鋼筋最小凈距以下。若使用的是泵送混凝土，為確保其可泵性，應根據表1中的要求選取材料，需確保所選取的粗骨料中沒有有機雜質；對于細骨料，應確保含泥量在3%以下，可采用粗砂或者中砂，若使用的是泵送混凝土，以0.3 mm 篩孔控制細砂保持在15%～30%的通過率。

表1 粗骨料最大粒徑

3）粉煤灰。為使水泥用量有所降低，可摻入10%的粉煤灰以代替水泥。此外，為確保水泥早期水化熱反應時所發出的熱量滿足要求，應摻入適量的緩凝型減水劑。

3.2 混凝土用料

為確保大體積混凝土的配合比處于可靠的范圍內，因先對溫度裂縫的產生原因進行分析。水泥的水化反應是混凝土產生溫度裂縫的主要原因。對其進行分析可知，多數情況下混凝土有著5×10-6～14×10-6/℃的熱膨脹系數，容易出現熱脹冷縮的情況，而作為熱不良導體，混凝土多數情況下只能進行較為緩慢的散熱，在進行澆筑之后相比于外部，內部的溫度較高，內外溫差最高可達60 ℃，形成內部膨脹而外部收縮的情況，導致外表面的拉應力較大而出現開裂的情況。此外，根據混凝土所采用的集料類型可知，對于混凝土的溫度應力而言，熱膨脹系數對其有著較大的影響，若采用的是有著較小熱膨脹系數的骨料，則可以讓混凝土的溫度應力有所降低，從而使其抗裂性得到較大的提升。若在混凝土中摻入較大粒徑的骨料，那么就能夠有效降低其水泥漿量，從而降低其熱膨脹系數，使其溫度應力得到有效減小，從而使其抗裂性得到提升。基于上述分析，在施工過程中可采取如下措施：

1）施工時所采用的水泥應該盡可能采用水化熱較低的或者應適當降低水泥的用量；

2）為使混凝土的強度有所提高，應盡可能降低用水量；

3）所選骨料應具有較小的熱膨脹系數或者粒徑較大的；

4）原材料先進行預冷，可將冷卻水管先預埋到混凝土中；

5）通過分縫、分塊的方式對混凝土塊進行合理劃分，以降低其約束；

6）對其表面進行絕熱處理，從而使其表面的溫度降低速率得到有效調節。

除去施工時可采用的措施之外，還能從配合比的角度出發進行控制。因此，還可在施工時按照試配的方式確定混凝土的配合比，確保水灰比在0.6 以下。若施工現場使用的是泵送的商品混凝土，則可采取對砂率以及減水劑進行調整的方式提高其坍落度。施工時應嚴格避免通過隨意加水的方式來使其坍落度得到提高，具體可按照11～15 cm 的范圍控制坍落度。

3.3 施工要點

多數情況下，應在最高溫度小于30 ℃的低溫環境下施工大體積混凝土，若現場溫度始終在30 ℃以上，則應適當采取措施使混凝土的溫差得以減小，從而盡可能避免溫度應力的影響。對于混凝土的配置，則應根據配合比進行嚴格的調控。其攪拌時間則應從攪拌桶中加入全部拌和料的時候開始算起，直到全部卸料為止，一般以1.5～2 min 為宜。在混凝土進行攪拌之后，應將其及時運輸到澆筑地點，以便于及時入模澆筑。在運送時，應盡可能避免混凝土出現離析等情況，若混凝土出現變化，則應該及時對其進行人工二次拌和。

在澆筑體積較大的混凝土時，應根據結構尺寸、鋼筋布置情況以及整體連續澆筑的原則來確定澆筑方法，具體可劃分為如下3 種情況。

1）全面分層。按照數層澆筑的方式澆筑整個結構，在已經完成澆筑的下層混凝土未進行初凝的時候即開始進行第二層混凝土的澆筑，如此往復，至整個結構均完成澆筑。多數情況下該種方案應用于某些平面尺寸較小的結構物中。在具體施工時應在短邊開始澆筑，推進到長邊，也可以將其劃分為兩段進行澆筑，按照中間到兩端的方式，從兩端推進到中間。

2）分段分層。對于某些有著較小厚度而較大面積的項目，在進行混凝土的澆筑時應從底層的一端開始，在澆筑到一定距離后再進行第二層混凝土的澆筑，以此反復澆筑到其他各層。

3）斜面分層。該種方案適用于長度比3 倍厚度還大的結構中。振搗時從澆筑層底層進行，并以比1∶3 還小的坡度向上推移，以保證各個分層混凝土具備滿足要求的施工質量。

在上述3 種分層澆筑方案中，應按照振搗器材的長度以及力度大小來確定分層厚度，同時應對混凝土澆筑量的多少進行考慮，多數情況下可按照25 cm 左右進行澆筑。插入式振搗器宜按照深入下層50 cm 的范圍開展工作。并且在澆筑時，應確保上層鋼筋在下層的混凝土具備1.2 N/mm2的強度之后進行綁扎。此外，為提高層間結合的效率，可通過在下層混凝土中安裝鍵槽的方式提高結合度。分層澆筑所間隔開的時間，可以在混凝土表面的溫度降低到大氣平均溫度后進行，一般多在5 d 之后在進行澆筑。

4 結語

基于現有的研究基礎，對高層建筑厚板轉換層的施工技術以理論分析的方式展開了研究。在施工時，體積較大的混凝土容易在施工時出現裂縫，而其主要是溫差導致的。針對較厚的混凝土，考慮到改善其約束條件的角度，施工時為使其內外溫差有所降低，在澆筑時應使用水平分層澆筑的方式，但應綜合考慮各層的澆筑厚度以及間隔的時間，確保在澆筑下層混凝土時，上層混凝土的內部降溫已經完成，從而避開熱傳導的影響而使得溫度峰值再一次出現。此外，在實際項目中，應基于現場條件的不同，選用相應的溫度控制方法，包括有先預冷卻原材料的方法，以及對入模的溫度進行控制的方法等，在具體施工時應將溫度應力控制在混凝土的允許受拉范圍內。