高层建筑结构转换层施工技术研究

高层建筑结构转换层施工技术研究

冯玲玲

湖北省天一建筑设计有限公司武昌分公司湖北武汉430070

摘要：高层建筑的结构转换层既是上部结构的“基础”，又是下部结构的“顶板”，在整个高层建筑结构体系中，起到极为重要的连接作用。而高层建筑转换层结构因为承受的竖向荷载很大，同时跨度较大，导致其截面尺寸高而大。而且连续施工强度大，施工过程非常复杂，因此，高层建筑结构转换层施工技术一直以来都是高层建筑的一个难点。

关键词：高层建筑；结构转换层；模板设计；施工技术

前言

现代高层建筑正在向多功能、综合用途发展，目的在于为人们提供良好的生活环境和工作条件，在同一建筑中，上部楼层小开间的轴线布置（住宅、办公室、客房等），下部则需要较大的柱网空间（商店、酒楼等）的情况越来越多，要求结构设计满足功能的需求而使“转换层”应运而生。

1高层建筑结构转换层的功能及其分类

1.1转换层的建筑功能，在高层建筑中设置转换层可以实现以下建筑功能：

1.1.1提供大的室内空间

在传统的剪力墙结构中，剪力墙间距小，适合布置旅馆和住宅的客房层。当需要在底部布置商店、会议室、餐馆、文化娱乐及其他需要较大空间的公用房间时，可以将部分剪力墙通过转换层变为框支剪力墙，用框架柱代替剪力墙，形成大空间剪力墙结构以满足建筑功能的要求。大空间剪力墙结构可以在建筑物下部一层或多层形成大空间。

1.1.2提供大的出入口

转换构件沿着建筑平面周边柱列或者角筒市进行布置。外框筒的转换层可以采用衍架、大梁、拱等多种形式的转换结构。

1.2转换层按结构功能的分类

从结构角度看，转换层主要实现以下结构转换：

1.2.1上层和下层结构类型的转换

为了创造一个较大的内部自由空间，转换层将原来的上部剪力墙转换为下部框架。这种转换层可以广泛应用于框架――剪力墙结构和剪力墙的结构中，这种类型的转换层被称为第Ⅰ类转换层。

1.2.2同时转换结构形式和结构轴线位置

通过转换层结构，上部楼层剪力墙结构可以改变为框架结构，同时将上部楼层和柱网轴线的轴线错开，实现上、下结构错位布置的形成，这种类型的转换层称为第Ⅲ类转换层。

1.3上层和下层住网、轴线的改变

这种转换层结构没有改变上、下层的结构形式，而是通过扩大转换层位下部柱的柱距，以此来形成大柱网。这种转换层常用于外框简的底部形成大入口的情况，这种类型的转换层被称为第Ⅱ类转换层。例如：某中心，51层，建筑物总高计＝178.5m，筒中筒结构5层以上办公楼，1―4层为商业用房。外框简柱距2.4m，无法设置底层入口。采用2.0m×5.5m的预应力混凝土大梁进行结构轴线转换，将底层框筒柱距扩大为16.8m和12m。

2建筑工程结构转换层施工技术

现代预应力技术作为建筑行业的一项新技术，特别适合厚板转换层这类跨度大、受力复杂、挠度控制和抗冲切问题突出的特殊结构。下面主要针对预应力混凝土厚板转换层施工过程中的若干问题展开探讨。

2.1施工工艺流程

厚板转换层结构的施工工艺流程为：测量放线→转换层支撑体系及模板安装→暗梁、板底钢筋绑扎→浇筑第一层混凝土→处理施工缝养护→绑扎板面钢筋→浇筑第二层混凝土→养护。

2.2模板支撑体系施工技术

模板工程施工前，应编制施工方案和安全技术措施。钢管脚手架用作模板支撑和满堂脚手架时，应根据荷载搭设高度、使用面积作出结构、构造设计，并列入施工组织设计中。在脚手架搭设、验收、使用及拆模等环节中应满足：安装前应在楼面或地面弹出门架纵、横方向位置线，并进行抄平；模板高支撑及满堂脚手架搭设完毕后应进行检查验收，合格后方准使用；使用时应避免产生偏心荷载等。

2.3转换层混凝土的施工技术

①混凝土的配合比。由于转换厚板一般厚度较大，根据要求需要分层浇注。对于大体积混凝土结构，特别是到了第二、三层，水化热较高，因此在原材料的选择和配合比上需要做研究和分析。通常可以采用掺入矿渣、粉煤灰和高效减水剂，以降低水化热。②混凝土浇筑。混凝土浇筑时应做好：混凝土浇筑必须满足每层整体连续性的要求，浇筑时采用从转换板中心开始向两侧行进的对称浇筑路线，保证两侧施工速度一致，使下部脚手架对称受力，防止发生侧向位移；采用斜面分层，薄层浇筑，自然流淌，连续浇筑到顶的方法；慎重选择振捣器；进行裂缝控制。大体积混凝土泵送，表面水泥浆较厚，浇筑后需作处理。在初凝前1h～2h先用长刮尺按标高刮平，在终凝以前再用铁滚筒碾压数遍，以闭合收缩裂缝。③混凝土养护。混凝土的养护方法主要有：蓄热保温法。主要需把握两个关键，即在升温阶段以保湿为主，在降温阶段以保温为主；内降外保法即在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温，使大体积混凝土水化热产生的温度升高降低，减少混凝土内部与表面的温差；蓄水养护法即在混凝土初凝后先洒水养护2h，然后进行蓄水养护。

2.4钢筋工程的施工技术

由于厚板转换层钢筋混凝土结构中钢筋用量非常大，准确翻样和下料，安全可靠地连接以及合理安排钢筋就位顺序对于整个结构的施工质量尤为重要。

①钢筋安装顺序。考虑好钢筋之间的穿插避让关系，确定制作尺寸和绑扎顺序，钢筋工程安装顺序为：分层铺设暗梁下部纵向钢筋→铺放板底双向钢筋→搭钢管支架→分层吊挂暗梁上部纵向钢筋→套箍筋→穿腰筋→绑扎、固定→暗梁就位→铺放板面双层双向钢筋。

②钢筋的连接。工程中主要采用以下四种方法连接：钢筋闪光对焊、电渣压力焊、套筒冷挤压和锥螺纹连接，另外构造钢筋可以采用绑扎接头。钢筋的连接方式主要由钢筋型号决定。直径16～25的柱、墙、梁、板筋采用闪光对焊、电渣压力焊和电弧焊，直径28～32的主筋采用套筒冷挤压和锥螺纹连接。

钢筋中间部分连接采用锥螺纹连接，梁端头带弯头的钢筋一段采用套筒冷挤压连接。钢筋的绑扎。

①钢筋支撑架的搭设。在钢筋成型及绑扎施工过程中，由于钢筋特长，只能在施工现场进行闪光对焊成型，在绑扎时必须搭设钢筋支撑架，支撑架的搭设是便于钢筋绑扎的关键。

②钢筋的连接和绑扎。绑扎下部钢筋，按顺序抽走下一排筋支撑面，下落下一排钢筋至梁底部位，并绑扎。放置横向间距1500mm直径20分隔筋；抽走下二排支撑面，下落第二排钢筋至设计要求部位，并绑扎，依此类推，直至所有下部钢筋绑扎完毕。绑扎上部钢筋，首先绑扎上第一排钢筋，完工后，松开并抽走上第一排钢筋支撑面，然后从梁一端向另一端依次开上二排钢筋支撑点。一边松开，一边将钢筋上提至正确位位置，同时插进隔筋，绑扎固定上二排筋，依此类推，直至上部钢筋绑扎完毕。

2.5预应力施工技术

转换厚板内通常需要配置双层双向预应力筋。预应力施工应注意以下几个方面：①波纹管的敷设。波纹管的规格应符合要求，不得有凹痕破裂，接头处均用套管连接，并用防水带裹缠严密。②穿预应力筋。为防止波纹管内漏浆造成封堵事故，一方面采用先穿束法，即在波纹管安装就位后，混凝土浇筑前将预应力筋穿入。另外在浇筑混凝土的过程中不断地轻微拉动钢筋，保障孔道通畅。为了张拉时便于识别，每孔内的4束预应力筋均需在两端对称编号。穿筋结束后，再对波纹管进行外观检查，并进行灌水试验。③预应力筋张拉。张拉时采用从中间向两边顺序两端张拉，张拉采用控制应力和张拉伸长值双重校核。转换板X向、Y向预应力筋应采用多台千斤顶分别从两端同时集束张拉。④孔道灌浆。采用普通42.5硅酸盐水泥，水灰比0.35～0.4，水泥浆的流动度控制在160-180mm之间，采用机械搅拌，UBJ挤压泵泵送，从一端的灌浆孔打入浆液，待另一端垫板浆孔冒出浆液后用木塞塞紧，10min后进行二次压浆，再加压到0.5MPa～0.6MPa停止，并维持压力3min结束，灌浆完毕后割除外露筋并封头。

3结语

高层建筑的结构转换层是一个建筑物中不同结构形式相接的关键点，它既是下部结构的封顶，又是上部结构的“空中基础”，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连接纽带作用，因此，如何采取合理的施工方法，保证施工质量达到设计要求，是关系到建筑物整体结构质量的重大问题。

参考文献：

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[2]赵鸿铁，胡安妮．高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J]西安建筑科技大学学报．2009．7．

[3]江见鲸．混凝土结构工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008，11．