高层建筑混凝土结构转换层施工技术探究李照雄

高层建筑混凝土结构转换层施工技术探究李照雄

李照雄

身份证号码：44010319801212xxxx

摘要：现如今，城市群迅速崛起，城市用地日趋紧张。为了适应城区布局变化，很多的高层建筑正在自发地向多样化、综合功能的方向发展。时下的高层建筑往往在顶层布置的空间较小，底层较大，这与传统的格局截然相反。这也就意味着高层建筑的结构布局必须要应时而动，做出相应改变，从而保证转换层结构的稳定性，延长建筑物的使用寿命。

关键词：高层建筑；混凝土结构；转换层；施工技术

一、引言

经济的高速发展孕育了高楼大厦，这些高层建筑物，不仅仅是建筑，更是综合性非常强的活动中心、商业中心，其齐全的功能和现代化的风格，吸引普罗大众进行消费。建筑高度和建筑功能的新变化，必然引发建筑施工的新变化。这一变化过程中，结构转换层的变化起着不可忽视的作用。现如今，混凝土结构转换层凭借其硬度大、强度高，且利于增强高层建筑竖向结构的连续性，同时也能满足高层建筑多功能的要求的优势，已经在高层建筑转换结构中广泛运用。但是，在实际运用中，仍然存在一些技术性问题。因此，笔者从高层建筑混凝土结构层的特点入手，结合相关资料和具体的工程实践，对高层建筑混凝土结构转换层的施工技术进行探究，旨在为工程实践提供参考。

二、高层混凝土转换层结构特点的受力特点分析

（一）混凝土结构转换层结构特点分析

1.荷载能力强，结构稳定性好。转换层，顾名思义，就是将建筑物的某种功能转换成另外一种功能，所以转换层的横梁也就要承担相当大的压力，有时甚至要承担从转换层算起的数层的重量，因而要求转换层要有相当大的的梁断面积，同时对钢含量的要求也比较严格。

2.层高较传统建筑更高。转化层下面往往是比较空旷的地方，这就导致转化层下部和支撑层之间的高度很高。

3.转换层受来自各方的拉力，受力情况比较复杂。为了施工需要，在挑选材料时，往往选择含钢量比较高的材料，且钢筋要求排列密集。与此同时，顶梁柱处的梁宽和柱截面大致相同，在某种程度上加大了梁柱节点处施工难度，尤其是在运用劲性梁模式进行转换的建筑物身上，施工技术更为复杂，施工难度也就不言而喻了。[1]

4.采用的混凝土有强度高的特质，因此建筑结构防裂的要求也比较高。在施工时，转换层往往需采用高强度等级的混凝土。有些梁板处的混凝土强度甚至超过了C60，这就导致了施工时收缩裂缝的出现。

（二）混凝土结构转换层受力特点分析

在混凝土结构转换层出现之前，高层建筑往往会运用框架剪力墙这种结构，以求转换层能更好地起到支撑重量的作用。这一结构虽然成本低，具有很强的经济优势，但是这种结构极易因外部的静荷载与活荷载而产生位移，无论是水平的位移，还是垂直的位移，对建筑物产生的危害都是不可估量的。此外，随着高层建筑和超高层建筑的出现，传统的转换层已经满足不了建筑需求。在这种情况下，混凝土结构转换层的出现也就顺理成章。转换层实际上起到的是承托、保护建筑塔楼和剪力墙的作用，从而有效避免剪力墙出现位移，延长建筑物的寿命和使用期。因钢筋混凝土结构转换层具有强度大的特点，高层建筑多采用此结构。

三、高层建筑混凝土转换层施工技术探究

高层混凝土转换层支撑体系，作为建筑物的基础，起着稳定建筑物和防止结构位移的作用。近年来，超高层建筑物不断出现，施工方出于安全要素考虑，往往在设计时会预留相当一部分的力学储备。这就会使混凝土转换层的体量不断加大，从而加大混凝土的浇灌难度和钢筋的捆绑难度。为了解决这一问题，混凝土转换层的施工技术就要不断更新，不断调整施工技艺和优化施工方法，以此更好地适应建筑发展需求。许多施工方已经意识到了更新技术的重要性，并率先做出了有益探索，例如选用刚度与强度都比较大的支撑部件，或者在施工时多次检验建筑物稳定性。笔者就从提高转换层质量、分散结构转换层模板侧向压力和优化高层转化层结构这三个方面加以论述。

（一）提高建筑混凝土转换结构层质量的措施

1.在设计高层建筑物混凝土转换层时，以整个高层建筑的应力需求为基础，进行全面考虑。同时，必须要进行科学的、周密的计算，不容半点纰漏。这样才能确保转换层能够支撑起建筑物的主体结构，承担建筑的所有重量。

2.高薪聘请专业能力强的设计顾问公司，给予他们充分的权利，让他们能够自由地优化、审查已经设计好的转换层结构，提供专业可行的意见，开拓设计者的设计思路。[2]在与专业的设计顾问公司的合作中，更容易确保转换层受力能力强，同时也能保证结构优化，为施工提供便利。有时甚至能减少用料，达到最大的经济效益。

3.在结构转换层施工过程中，必须要任用专业人员对施工过程进行全天候监督。这样才能保证施工过程规范、高效，确保所有的技术要点都能得到落实，以此避免后期因偷工减料而引发的不必要的麻烦。

（二）分散结构转换层模板侧向压力的措施

1.对于组合型大模板，在进行施工时，必须要有意识地控制其侧压力，以此保证高层建筑的稳定性与可靠性。

2.在模板施工时，尤其需要注意拉螺杆件及其应力分布情况。[3]这些转换层的节点、要点，不能有半点马虎大意。施工方和设计者必须高度重视，才能保证结构转换层能发挥其作用。

（三）优化高层转化层结构的措施

那些底部带有转换层的建筑，往往在贯通部件结构保证平稳落地方面存在问题。因此，就要求优化高层转化层结构，采用安全稳定的转换构件，在这一点上，传统的建筑施工经验和学者的探究为我们提供了借鉴。在建筑领域，转换构件多由转换大梁、箱形结构、剪力墙、厚板等充当。[4]在选用合适的转换构件前，必须充分了解这些构件的特点，这样才能因地制宜，从而保证转换层的稳定性。例如厚板在地震区很少使用，在非震区采用的频率相对较低，但是在震区比较空旷的地下室，也可以采用厚板，因为地下室坏境有一定的约束作用，地震强度相对于地面较低，因此地下室采用厚板转换层也未尝不可；再比如剪力墙这一转换层，抗震能力比较出色，能有效地防止楼层因地震而倒塌。

由此可见，转换构件的选择和转换层设计在建筑工程中非常重要。这就要求设计方不断提高自身的专业水平，准确掌握转换层的设计要点，同时借鉴相似建筑物的施工经验，从而设计出科学的转换层结构。施工方也要高度重视技术因素，不能因为蝇头小利而盲目缩减工程，这样只会得不偿失。在多方的努力下，高层建筑的质量和安全性才能得到保证。

对于优化转换层的措施，具体来讲有以下五点。

1.设计者细致计算相关数据。设计者必须要树立起转换结构是高层建筑核心的意识，给予其高度重视。在计算时，结合实际受力变形情况，利用三维空间模型进行计算。有限元方法也可以进入设计领域，以此对转换层结构进行局部补充计算。[5]值得注意的是，在采用有限元方法计算时，必须要选取多于两层的结构。在计算时，必须时时注意模型的边界条件，确保其符合实际的工作情况。

2.消除不必要的转换。当施工方在布置转换层的竖向结构时，可以适当的消除不必要的转化，尽量让上部的部件能够直接落地，上下贯通。尤其是在框架核心筒结构中，必须要保证核心筒直接落地，上线贯通。

3.采用直接传力方式。[6]当施工方在布置转换层的上下结构时，尽量不要采用多级转换，不仅加大了施工难度，也不利于直接传力。倘若能够合理布置水平转化结构，传力效果会更佳。对于那些抗震能力欠佳、传力复杂的厚板转换结构，施工方应酌情替换。在上下构件确实没有办法对齐时，可以考虑采用箱型转换。

4.有意识地对转换层下部加以强化。对不同的转换层结构，要采取不同的措施，但大多都是强化下部，此办法类似于加固地基。例如面对剪力墙结构或者筒体结构时，可以根据情况适当强化下部结构，弱化上部结构。具体的强化下部结构的措施有许多，例如采用强度更高的混凝土浇灌、增置剪力墙、加大落地墙的厚度；弱化上部结构的方式多样，例如在剪力墙上开洞、适当减少墙厚等。合理利用这些方法，有利于强化下部，优化转换层的内部结构，从而保证建筑物的稳定性。

5.选取适宜的转换结构。不同的建筑有不同的需要，不同地区的建筑也有不同的需要。在进行抗震设计时，应不同建筑的不同功能需要，当不得不采用高位转换时，应该选择影响相对小、不至于引起边柱的顶部发生大幅度弯曲的结构形式。[7]在选择过程中，同时要注意该结构是否满足有重力作用下的强度要求。

四、混凝土具体施工注意事项

（一）严格控制混凝土的配比

在施工时，应当根据当地的天气情况和当地条件，严格控制混凝土配比，选用与当地天气适宜的水化反应的水泥，减水剂选择也要选择高效的，以此提高施工效率。

（二）采用科学的施工方法

在施工时，注意施工顺序，先修筑转换结构和周围的墙体，否则混凝土会因散热快而导致内外温差很大，影响转换结构内部的稳定性。此外，在夏季施工时，气温过高，宜采用温度较低的水搅拌水泥，从而降低混凝土的温度。

（三）加强对混凝土的养护

为了混凝土结构的稳定性，应该加强对混凝土的养护，保证混凝土内部和外界温差不要太大，至多不超过25℃，具体可以采用蓄水养护、蓄热保温和内外保温等多种方法。综合运用这些方法，可以保证混凝土内部结构的稳定性。

五、结语

综上所述，混凝土转换层结构确实有自身独特的优势，相对于其他的结构转换方式，更加适合高层建筑。但是，混凝土转换层的施工过程比较复杂，对施工者的要求也比较高，因此在施工过程中，必须做好相关的计算工作，精确把握混凝土施工的技术要点，合理采用分层浇筑方式，控制混凝土温度和后期的养护工作，以此提高建筑物的质量和使用寿命。

参考文献：

[1]李伟敏，叶青，陈建.论大体积混凝土施工技术的应用[J].大科技，2012，（3）.

[2]肖从真，徐培福，王翠坤，等.超高及复杂高层建筑结构关键技术与应用[R].北京，2013.

[3]朱学农，程杰，吴碧桥，等.50层左右超高层建筑施工系列关键技术的研发与应用[Z].江苏省华建建设股份有限公司.2013.

[4]韩杰，赵超，黄浩.中广核大厦结构设计和施工中的关键技术研究[J].结构工程师，2014，（3）

[5]尹国平.论大型建筑混凝土施工技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（3）.

[6]李波.对现代高层建筑常见施工技术的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（23）.

[7]吴松明.浅析高层建筑结构转换层施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（23）.