谈高层建筑转换层混凝土施工技术

岳伟双

【摘要】随着现代高层建筑向多功能、多用途的发展，高层建筑上、下部结构之间存在着柱网、轴线交错甚至结构型式的不同，介于上、下部结构之间的转换层可以保证高层建筑的整体安全性。文章研究了高层建筑预应力混凝土厚板转换层浇筑的施工技术，提出了一整套可行的施工方案。

【关键词】高层建筑转换层混凝土施工技术

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

引言

当前，高层建筑逐步趋向多功能、综合用途方向，通常楼层布置为:上部、中部分别为住宅、单身公寓和综合写字楼，下部楼层作为商店、餐馆、文化娱乐设施等，有的顶层设有观光台或旋转餐厅。楼层的用途不同，不同开间的差异，都需要不同的结构形式。为满足功能不同建筑的需求，就必须在结构转换的楼层设置转换层。不同形式结构的转换层，其施工方法也各有特点。

转换层的转换形式类型一般有:上、下层结构形式类型的转换；上、下层柱网轴线改变；同时转换结构形式和结构轴线位置。转换层的结构形式主要有梁式、空腹析架式、桁架式、板式和箱式。梁式转换层是当前用得最为广泛的形式。目前随着人民生活的改善提高，对居住使用的建筑功能、建筑造型及适用性、舒适性的要求越来越高，因此对使用的建筑结构的形式要求，对结构形式转换和结构轴线位置会越来越多，同时对板式转换形式也将起推波助澜的作用。在我国随着高层新型建筑的不断发展，厚板转换层的高层建筑工程越来越多。建筑行业的一项技术:预应力技术，对跨度和受力大、挠度控制及抗冲切问题突出的厚板转换层特殊结构很适用。

一、工程概况

本工程二层转换层的外廓尺寸约为L×B×H=36600×7900×2000mm。混凝土强度等级为C40、其余混凝土等级为C30，板顶标高为+10.050m，净高3.9m。转换层计划在5月中旬～5月下旬施工。施工过程中，应采取必要的措施，并应采取相应的大体积混凝土抗裂措施。

转换层的设计功能为“转换层楼板”，无论是从混凝土的浇筑顺序、混凝土的自应力控制及释放，还是从构件应力约束等方面，都与施工基础大体积混凝土有很多差别。一旦发生温度裂缝将会给工程质量造成很大的隐患，造成巨大的经济损失，也会影响工期，甚至造成很大的社会影响。这就要求必须拿出一个既符合工程实际设计要求，又使具体施工过程具备切实可行的方案。

本工程结构转换层设置在设备层，水平转换构件为地上二层顶板处的框支转换梁（KZL）。

图1 本工程转换层框支梁

图2 现场制作模型试验照片

二、转换层混凝土施工难点

(1)转换层混凝土浇筑方量大，施工人员多，施工荷载是转换层施工中需要重点解决的问题，模板支撑体系方案通过专家论证，施工过程中施工队安排看护人对模板支撑系统进行监控，配备对讲机，及时与混凝土浇筑人员沟通浇筑部位支撑体系的稳定情况，保证施工正常有序安全进行；

(2)框支梁、框支柱配筋直径大、数量多、非常密集，其中部分框支梁（SRC）、框支柱内含有型钢，梁与梁、梁与柱交接部位主筋、箍筋较密，其浇筑方法是转换层施工中需要重点解决的问题，主要需要确保钢筋密集区域的混凝土施工质量；

(3)框支梁截面尺寸为600mm×2600mm和1150mm×2600mm，转换层混凝土属于空中大体积高标号混凝土，施工中需确保混凝土的养护工作到位，并需对混凝土内外温差进行测温监控；

(4)由于转换层梁、板混凝土施工留置施工缝处理相当困难，且转换层框支梁属于主要承重构件，必须精心组织施工，做好详细的施工计划，以确保混凝土一次浇筑成型。

三、转换层梁板混凝土浇筑一层成型施工要点

1、机械准备

二层墙柱、设备层框支梁等混凝土浇筑均采用混凝土汽车泵浇筑，转换层混凝土浇筑施工分为两段，为了保证混凝土施工质量，避免浇筑间隙时间过长而出现冷缝，混凝土方量大的施工段采用两台混凝土泵车从两端向中间同时进行浇筑。

2、材料准备

由于转换层框支梁及梁梁交接、梁柱交接部位钢筋密集，钢筋、型钢穿插较密，局部振捣棒无法下插，为保证混凝土施工质量，项目部于搅拌站及设计单位协商，决定设备层所有构件（除转换层顶板）采用免振自密实混凝土，免振自密实混凝土具有高流动性，高抗分离性、高间隙通过性和填充性，依靠自重即可充满复杂性模型，能通过密集的钢筋并应在这一过程中保持自身的均匀性，并且在同条件养护和标准养护条件下其各种力学性能和耐久性能均达到普通混凝土的要求。因此配制免振自密实混凝土必须解决高流动性和抗分离性的矛盾，即混凝土在高流动性下不离析、稠度适当，从而提高间隙通过性和填充性。同时配制免振自密实混凝土时需解决好混凝土较高的工作性能与混凝土力学性能、耐久性能的矛盾。目前国内配制免振自密实混凝土主要依靠掺加高效减水剂（减水率在25%左右），以达到高流动性的目的，掺加高量的高细度水泥和超细掺合料提高混凝土的抗分离性，调节混凝土的工作性，改善混凝土的力学性能和耐久性能，以较低的水灰比保证混凝土硬化后的力学性能（对钢筋握裹力、混凝土收缩性、抗渗性和抗碳化性能、抗拉、抗折、弹性模量及其它力学指标等）。

转换层混凝土浇筑前，项目部按照施工图纸1:1制作框支梁模型构件，进行自密实混凝土浇筑试验，检测能否满足施工质量要求，根据试验结果，项目部与搅拌站调试可行的配合比，制定可行的施工方案。

3、工具准备

配置4台φ30型、4台φ50型插入式振捣器和2台平板振捣器，局部钢筋密集部位使用φ30型插入式振捣器，无法振捣部位采用震动外侧模板配合敲击模板。

4、人员准备

转换层混凝土浇筑施工时，要求搅拌站安排两名技术质量人员，配合项目部对不符合要求的混凝土进行现场调节，使之满足要求。

实验人员两名，测量每车混凝土的扩展度，要求550±20，不符合要求的及时通知项目技术人员与搅拌站技术人员，及时进行处理。

专业工长一名，在每次混凝土浇筑前负责现场机械、器具的调试等准备工作，混凝土浇筑后负责清理现场并安排下道工序的衔接施工，确保工程整体施工的均衡流水作业。

项目部技术质量人员四人，负责指导施工人员严格按照施工方案及技术交底进行施工，及时解决施工过程中出现的技术问题。

四、高层建筑转换层混凝土结构裂缝的控制措施

1、建筑物混凝土结构转换层产生裂缝的原因

混凝土的温度应力与温度裂缝。钢筋混凝土结构随着温度变化会产生热胀冷缩变形(其线膨胀系数一般为1x10-5/℃)，这种变形称为温度变形，当此变形受到约束时，在混凝土内部即会产生应力，称温度应力，当此应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土即会出现裂缝，即温差裂缝。温度应力的大小与结构形式、气候条件、施工过程、材料特性及运行条件等多种因素有密切关系。

混凝土的收缩。普通混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，称为混凝土的收缩，它包括化学收缩、干燥收缩和碳化收缩。化学收缩，也称凝缩、自生收缩，是由十水泥水化失水引起的，化学收缩量相对于干燥收缩量极小。混凝土的干燥收缩指置十未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形。一般来说干燥收缩占总收缩量比例较大，对早期混凝土而言更是如此，因此，干燥收缩危害较大。徐变引起的高层建筑转换层构件裂缝。新浇筑的混凝土弹性模量很小，徐变较大，升温引起的压应力并不大;但在口后温度逐渐降低时，混凝土表面散热较快，温度较低，使截面内外产生非线性的温度差，表面的温度收缩变形受到内约束。由十此时混凝土弹性模量比较大，徐变较小，单位温差产生的应力就比较大，在混凝土表面出现较大的拉应力，常引起裂缝。

2、对转换层混凝土结构及混凝土配比、配制的裂缝控制措施

（1）转换层混凝土结构组成材料的裂缝控制措施

拌合水：在混凝土组成材料中，拌合水从单位重量上来讲，对混凝土温度的影响最大。因为水的比热容是水泥或骨料比热容的5倍。

水泥：虽然水泥只占混凝土拌合物重量的10%-15%，但经计算，水泥温度每高10℃，混凝土温度要升高1℃多。除选用水化热较低的水泥外，在混凝土搅拌时也可掺用沸石粉代替部分水泥，降低水泥用量，使水化热相应降低。

骨料：在混凝土各组成材料中，骨料占75%左右，因此，骨料的温度对混凝土温度影响也很大。经计算，骨料升高2℃，混凝土温度便升高1.3℃，所以骨料应堆放在有篷盖的堆场，尽可能保持较低的温度和较稳定的含水量。

外加剂：化学外加剂在混凝土的所占比例很小，因此它本身的温度对混凝土温度的影响不大，但外加剂有减少拌合水和水泥用量的功能，可以调节拌合水和水泥对混凝土温度的影响及推迟混凝土温升峰值的时间。而矿物外加剂能改善混凝土的和易性和可泵性，也能减小水灰比，或者替代部分水泥用量，从而起到了降低混凝土温度的间接作用。

（2）高层建筑转换层混凝土配合比及配制的裂缝控制措施

为防止裂缝的出现。高层建筑转换层所用高强混凝土的配制应注意以下一些问题：高强混凝土的配合比应通过试配确定。试配除应满足强度、耐久性和易性和凝结时间等需要外，尚应考虑到拌制、运输过程和气温环境情况，以及施工条件的差异和变化。按照《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB_50204-92)的规定，混凝土的实际强度对设计强度的保证率应达到95%。因此，试配的强度应大十设计要求的强度。当无可靠的历史统计数据时，根据经验试配强度可按所需设计强度等级乘以

（3）系数

高强混凝土的水灰比，为降低混凝土的水化热，一般不大于0.35，并随强度等级提高而降低。拌合料的和易性宜通过掺加高效减水剂和混合材料进行调整。在满足和易性的前提下，尽量减少用水量，以降低水化热，防止结构裂缝的生成。高强混凝土中的砂率，根据大量试验证明，当砂率为0.33时，混凝土强度一般要比砂率为0.4和0.5时高一些。因此，宜控制在0.28-0.34范围为宜，对泵送混凝土可为0.35-0.37。

高强混凝土原材料称量允许偏差，不应超过以下数值，水泥：±2%；混合料：±1%；粗细骨料：±3%；水及外加剂：±1%。配制高强混凝土，应准确控制用水量，并应仔细测定砂、石中的含水量，用水量中扣除。配料时宜采用自动称量装置，通过砂子含水量自动检测仪器，动调整搅拌用水。拌制高强混凝土应使用强制式搅拌机。搅拌时投料顺序按常规做法，先倒砂子，再倒水泥，然后倒入石子，外加剂的投放方法应通过试验确定。高强混凝土的配合比，应考虑到实际施工时的坍落度损失，事先规定拌料在出料旧寸以及运输到施工现场浇筑时的坍落度。因此，必须有严格的质量控制和质量保证制度。

3、转换层混凝土结构浇筑方案裂缝控制措施

预冷却拌合水。大体积混凝土的浇注温度越高，水泥水化越快。一般浇筑温度每提高10℃，混凝土内部温度约增加3-5℃。欲冷却混凝土最容易的办法是采用冷却拌合水，但由于水在混凝土中所占热容量的百分比不大。因此还可采用冰来预冷拌合水，再用冰水拌合，或者在混凝土搅拌时掺冰屑，但注意冰在搅拌过程中要完全融化。预埋水管道通冷却水。在混凝土内部预埋水管，通冷却水可降低混凝土内部最高温度。这种方法因具有适用性和灵活性，以及能够控制整个结构内部温度，所以在国内外得到广泛应用。通冷却水一般是在混凝土刚浇注完，甚至正在浇注时就开始进行，以减少初期由十水泥水化热所形成的最高温度。严格保温。大体积混凝土产生温度裂缝的一个重要原因是混凝土中产生了温度梯度，当表面混凝土接近冷却时，表和内部的温差就会产生温度梯度，从而产生超过混凝土抗拉强度的拉应力，使混凝土开裂。为了使大体积混凝土的内外温差降低，可采用混凝土表面保温的方法，使混凝土内外温差降低。采用分层施工，每层厚300-500mm，连续浇筑，并在前一层混凝土初凝前，将后一层混凝土浇筑完毕。采用叠合梁原理，将转换层结构按叠合构件施工，可缓解大体积混凝土水化热高、温度应力过大对控制裂缝的不利影响。

结束语

随着国民经济的发展高层建筑蓬勃兴起其结构形式日趋复杂建造难度也日渐增大与此同时高层建筑转换层的施工技术已越来越成为工程界关注的课题。目前绝大多数高层建筑根据功能及结构的需要都设有转换层因此本课题研究具有广泛的适用性高层建筑转换层施工技术研究牵涉学科范围广是多种学科的综合运用其施工方案及技术措施复杂。

高层建筑转换层施工技术迅猛发展为我们提供了研究本课题的巨大空间随着科学技术的进步我相信对高层建筑转换层施工技术的研究会更加深入。

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