高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术研究

邵国琴

【摘要】随着高层建筑钢筋混凝土梁式转换层要求的不断提高，研究其施工技术凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了梁式转换层的结构形式和受力特点。在探讨高层建筑梁式转换层结构施工原则的基础上，研究了其主体结构施工技术。

【关键词】高层建筑；钢筋混凝土；梁式转换层；施工技术；研究

一、前言

作為高层建筑建设的一个重要方面，其钢筋混凝土梁式转换层施工技术在近期得到了长足的发展。该项课题的研究，将会更好地提升梁式转换层施工技术的实际效果，从而有效优化高层建筑的整体效果。

二、概述

高层建筑结构施工过程中，由于结构几何形态和材料特性的时变性显著，同时复杂的施工荷载、不同的施工工艺、不同的施工人员素质等，都使得结构在施工阶段具有最为复杂的分析特性和最大的失效概率。据统计，我国工程倒塌事故不断发生，平均不到五天一起，而其中近90%的事故发生在施工阶段川。同时，施工过程中的一些操作还对结构使用阶段的性能产生了一定的初始损伤，这一切都说明施工因素对工程质量的影响大，所以如何规避质量风险，确保施工质量达到要求，是工程人员必须面对和解决的问题。高层建筑设计中，当上下楼层的结构形式不一样时，往往通过设置转换层来进行转换。这种转换层起到了承上启下的作用，受力相当复杂，是结构设计中的难点。同时转换层截面尺寸大，混凝土和钢筋的用量都非常大，且施工过程中的不确定性因素多，给转换层的施工及其质量控制带来了很大的难度。转换层的施工无疑是高层建筑结构施工的难点和重点所在。如果施工控制不到位，或没有事先根据要求制定合理的施工方案，都很容易造成施工过程中发生这样或那样的质量问题，严重的甚至会导致返工的重大损失。因此对于转换层的施工应该高度重视关键的施工技术问题并对相关因素进行分析，制定可行的施工方案，从而保证转换层施工的可靠性。

三、梁式转换层的结构形式和受力特点

1.结构形式

梁式转换层结构是转换结构中最常用的一种结构转换形式，传力途径为墙——梁——柱（墙），转换构件受力明确，设计和构造简单，施工方便等优点，下部大空间灵活，容易满足建筑功能的要求，同时在转换梁受力较小部位可以开设合适的洞口，容易满足建筑功能和设备管道线布置的要求，因此，在近些年的转换层结构设计中应用最为广泛。但高层建筑转换层的设计造成建筑物刚度发生突变，在水平地震荷载作用下，转换层上下容易形成薄弱环节，又是一种对抗震不利的结构，空间受力就较为复杂，是这种结构形式的弊端。

2.受力特点

建筑中的上部墙体与转换梁是连接的，其某种程度上来说是一个整体，因而两者共同发生弯曲变形。并且由于转换梁是位于受力边缘的，因而其在整体的深梁中也是出于受到拉力的边缘。因而可以得出上部的墙体与转换梁之间的连接使得两者共同进行工作。而且由于转换梁的实质是墙梁，有垂直传力拱效应，使垂直荷载传递到了墙梁，通过负载转移到框架柱或墙的两侧有很大一部分拱作用，转换梁的力的最终结果是由两个因素的影响，因此，不管在转换梁的上壁是什么结构，只要是有一定长度的壁，该转换弯曲的效果相对于排除上部墙体因素时期总体的弯矩要小，转换成相应的一系列墙梁就会出现在受拉区。弄清楚梁式转换结构传力途径以及相应的转换梁的受力特点才能进行梁式转换层结构的计算。

四、高层建筑梁式转换层结构的施工原则

1.降低竖向构件的使用

在设计结构转换时，要尽量降低竖向构件的使用，如果竖向构件使用过多，就会导致需要进行转换的结构变得越少，因此会使转换层结构的刚度突变逐渐变小，不利于建筑结构的抗震性能。

2.对称设置转换柱和剪力墙

在设置转换柱和剪力墙时，要将其对称放置，梁上面安放的立柱尽量变为梁跨中，从而防止转换梁出现变形时导致立柱的柱脚出现转角较大的情况，并使立柱的柱脚出现很大幅度的变形，引起立柱剪切和弯曲，造成立柱出现比较大的内力并引起超筋。

3.增强转换层下部主体的结构刚度

为了确保建筑物的下部整体结构具有较强的抗震、延性和刚度等性能，要增强转换层下部的主体结构，使结构具有较大的刚度，而要弱化转换层的上部结构刚度，最终使转换层上下部的结构变形和刚度相互一致。增强下部主体结构刚度的方法包括：增强混凝土的强度等级、增加转换层下部主体结构截面尺寸、增加剪力墙等。需要注意的：一是在提高侧刚度需要增设剪力墙时，需要均匀分开建筑结构的整体刚度，要使建筑质量的中心同刚度的中心能够保持一致，防止两者的中心发生偏移，最终导致建筑物的整体结构出现扭转；二是，一旦增大了简体截面的尺寸，会使简体下部结构的抗侧总刚度比重非常大，并且建筑结构在地震中会出现比较大的反应，这样一来就会增加简体需要承受的抗震荷载，因此必须重视简体的安全设计。

五、转换层主体结构施工技术

1.混凝土的失效模式

转换层大梁与厚大筏板基础同属于大体积混凝土施工，但它们之间有很大的差异，施工条件不同。筏板大体积混凝土的载体是天然地基岩土，特别是嵌固在基岩里的筏基是几何不变体系，其主要控制对象是温度应力裂缝；而转换层大体积混凝土施工的载体是模板及其支撑系统，大梁变形所引起的裂缝等质量缺陷与其支撑系统的刚度、稳定性和支撑能力密切相关，除了要控制温度应力产生裂缝外，还必须防治混凝土在硬化时模板的紧固系统移动下沉，混凝土侧压使模板变形而造成模板变形裂缝，模板露浆可能引起混凝土的干缩裂缝和蜂窝麻面；模板支撑系统有微小变形会造成硬化时混凝土开裂下挠。

2.施工准备阶段

待浇混凝土的材料质量是影响结构性能的关键因素。结合工程的特点，转换层大梁对混凝土要求包括几个方面：满足高层商品混凝土的泵送性能，同时要具有较长的缓凝时间，可取6个小时；由于钢筋太密，混凝土粗骨料粒径必须很小，才能保证混凝土顺利的流入大梁模板内；满足混凝土高强性能，同时要控制混凝土的水化热，防止产生温度裂缝。所以在材料准备阶段，质量控制的目标是督促搅拌站严格按要求选择混凝土的配合比，保证混凝土能满足要求。由于本工程转换层施工采用商品混凝土，搅拌站对混凝土的质量（配合比设计，原材料性能）提供保证，所以现场控制的重点在于进入现场待浇的混凝土坍落度的控制以及外加剂的添加，这一过程对后续阶段的质量控制有直接关系。

3.施工阶段

在这个阶段关键是浇筑时施工缝控制、叠合面的处理以及温度裂缝的控制。无缝施工的关键是准确确定混凝土的浇筑宽度。对于普通的楼板混凝土浇筑，由于板厚度较小，混凝土在板上的流动能力较小，此时浇筑宽度的确定可以采用公式：TQ/q（T表示初凝时间，Q表示每小时的泵送能力，q表示每米宽度的板的混凝土量）表示。然而对于大梁混凝土浇筑宽度不能采用上面公式，原因是大梁的高度太高，且梁之间是连通的，如果梁与梁之间没有有效的阻隔的话，混凝土将四向流动，这样将很难保证不产生施工缝。

六、结束语

通过对高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术的相关研究，我们可以发现，该项工作的开展有赖于对多项影响因素的掌控，有关人员应该从高层建筑的客观实际需要出发，研究制定最为切合实际的梁式转换层施工技术应用方案。

参考文献：

[1] 周青.论带转换层高层建筑的结构设计[J].四川建材.2011（06）：17-18.

[2] 王继翔.转换层结构设计要点[J].福建建材.2012（01）：31-32.

[3] 王新国.高层建筑梁式转换层结构设计[J].福建建筑.2011（04）：19-20.