高层建筑转换结构施工技术

尹红霞 马忠国

摘要:带转换层的高层建筑施工的关键在于转换层的施工方案的确定，它直接影响到施工阶段的结构安全、工程质量和施工成本。本文介绍了转换结构的施工特点以及施工控制要点。重点对其中的混凝土工程的施工技术进行了分析。

关键词:转换层；混凝土工程；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

一、转换层结构的施工特点

部分竖向构件在转换层处被打断，使竖向力的传递被迫发生转折，而转换层就是实现转折功能的大型水平构件。带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系，该结构及其支撑系统有自身的特点。

（一）结构尺寸大，楼面支撑荷载重

带转换层体系内力的改向是通过引发截面内力来实现的，结构内力分布比较复杂，同时为保证上部结构水平剪力顺利传往下部，对转换层楼面水平刚度有严格要求规范一般要求楼板厚度不小于，故一般转换层的结构构件尺寸较大、楼面荷载较重。

（二）分层浇筑，利用先浇部分构件承载

转换层水平构件高跨比大，截面弯曲时水平纤维相对错动不可忽略，平截面假定不再适用，一般呈现短深梁或厚板的受力特性。采用二次叠浇法进行施工时应对叠和构件进行仔细分析，考虑分层处水平剪力对构件的影响，必要时应与设计单位配合，进行一次设计，确保一次叠浇构件在施工阶段和正常使用状态下的承载能力。

（三）结合下部结构，灵活布置支撑系统

为减少对结构抗震的不利影响，避免转换结构上下层发生刚度突变和剪力突变，设计不落地支撑系统时可以结合下部结构进行灵活合理的布置。

（四）通过下部竖向构件卸荷

根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则，结构设计加强转换层下部主体结构刚度、弱化上部结构刚度，转换层结构在由地震荷载参加组合的工况下，下部竖向构件轴压比限值有严格的控制，以保证结构具有足够的延性这使转换层下部竖向构件在施工阶段比一般竖向构件具备更大的延性和承载力储备，可以利用下部承载力富余的竖向构件作为支撑的传力构件。

（五）利用钢骨架或预应力卸荷

在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载，极大改善支撑受力性能，这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式。

二 施工技术控制要点

基于混凝土转换结构的上述特点，在确定施工方案时应重点考虑以下几个方面的问题

（一）转换板的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载往往非常大，所以应选择合理、可行的模板支撑方案，并根据转换板的结构特点进行模板支撑体系的设计。

（二）设置模板支撑系统以后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段的不同，应对转换层及下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。转换板本身受下部支撑体系的作用或混凝土施工方法的影响，在板中易产生设计时未考虑到的附加内力，故需对转换板在施工阶段的受力状态做具体的分析和计算，必要时可采取一定的构造措施来抵抗这些附加内力。

（三）对于大体积混凝土转换板，施工时应考虑采取减小混凝土温度差值、温度变化以及混凝土收缩徐变的措施，防止新浇混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝。

（四）转换板承受的荷载很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定。

（五）应及时做好转换板施工期间板的变形、混凝土施工温度的监测，及时掌握各种对施工质量不利的情况，并及时采取措施进行预防和纠正。

三 混凝土工程的施工分析

高层建筑的转换板，一般厚度较大，而且体积较大，大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性要求外，主要就是如何控制温度变形裂缝的发生和开展。因此，在大体积混凝土施工中，必须考虑温度应力的影响，并设法降低混凝土内部的最高温度，减小其内外温差。而温度应力的大小，又涉及结构物的平面尺寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种组成材料的特性等多种因素。所以，必须采取温度差和温度应力双控制的方法以确保混凝土的质量。

（一）原材料要求

（1）水泥:在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥(发热量270-290Kj/kg)，严禁使用安定性不合格的水泥。

（2）骨料

粗骨料碎石和卵石均可，应采取连续级配。其最大粒径不得大于钢筋最小净距的3/4。当采用泵送混凝土时，为了提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量。骨料中不得含有有机杂质，其含泥量应小于等于1%。

细骨料宜选用粗砂或中砂，含泥量应小于等于3%。当采用泵送混凝土时，其粗细率以2.6-2.8为宜。控制细砂以0.3二筛孔的通过率为15%-30%；0.15mm筛孔的通过率为5%-10%。

粉煤灰为了减少水泥用量，可掺入水泥用量10%的粉煤灰取代水泥。粉煤灰的烧失去量应小于15%,SO3应小于3%,SiO2应大于40%，并应对水泥无不良反应。

外加剂为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求，宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。

（二）混凝土用料设计

为寻求大体积混凝土合理的配合比，首先分析一下其产生温度裂缝的原因，众所周知，大体积混凝土温度裂缝主要是由于水泥水化产生的热量，使大体积混凝土内外温差过大所致。这是由于混凝土具有热胀冷缩的性质，一般认为混凝土的热膨胀系数约为6—13 10-60C,混凝土是热的不良导体，散热很慢，浇注后的大体积混凝土内部温度远比外部高，温差可达60℃左右，造成内胀外缩，在外表面产生很大的拉应力而开裂，其次从混凝土用集料品种看，热膨胀系数大小对混凝土温度应力及结构的温度变形有很大影响，选取用热膨胀系数小的骨料可减小大体积混凝土的温度应力，提高抗裂性。再次，从骨料的粒径看，骨料粒径较大的混凝土，其水泥浆量较少，热膨胀系数小，可减小大体积混凝土的温度应力，提高抗裂性。通过上述分析，大体积混凝土出现裂缝的主要原因是明显的，在当今混凝土配合比设计和施工中通常采用如下几点措施:①低水化热的水泥和尽量减小水泥用量；②尽量减少用水量，提高混凝土强度；③合理使用混凝土外加剂；④选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径；⑤预冷原材料；⑥合理分缝、分块，减轻约束；⑦在混凝土中预埋冷却水管；⑧在混凝土表面绝热，调节表面温度下降速率；⑨抛投石块。

从上面通常采用的措施可看出，这多种措施中，除施工过程中可采取的措施外，从混凝土配合比设计的角度看，主要应从①一③着手，进行配合比设计。进行配合比设计时注意:①设计配合比时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度，以满足减少水泥用量的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。②混凝土配合比，应根据使用的材料通过试配确定。水灰比应小于等于0.6。砂率应控制在0.33-0.37(泵送时宜为0.4-0.45)。坍落度应根据配合比要求严加控制。当采用商品混凝土泵送时，坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决，严禁在现场随意加水以增加坍落度，并应将坍落度控制在10-14cm为宜。