高层建筑转换层结构设计及施工技术探究

卢红旗?田娟娟

摘 要：随着高层建筑的发展，高层建筑结构形式也日益多样化、复杂化。据统计发现80%以上高层建筑通过设置转换层来实现不同结构形式的荷载传递。由此可见，高层建筑结构转换层是中不同结构形式相接的关键点，如何采用合理的施工技术，保证转换层施工质量达到设计要求，是关系到高层建筑物整体结构质量的重大问题。因此，对高层建筑转换层结构设计及施工技术进行了研究。

关键词：高层建筑；混凝土结构；转换层

1 转换层结构的构件设计

1、框支柱

为了保证结构具有足够的延性，框支柱的轴压比要严格控制，这使得框支柱比一般的框架柱有更大的延性和抗倒塌性能。框支柱轴压比：

μN=Nmax/（fcbh0）

式中：Nmax—框支柱最大组合轴力设计值（包括地震作用下轴力调整）；

fc—框支柱混凝土抗压强度设计值；

b—框支柱截面的宽度；

h0—框支柱截面的有效高度。

一級抗震时，框支柱的轴压比控制在0.7以下；二级抗震时，应该控制在0.75以下；三级抗震时，控制在0.8以下；非抗震设计时，控制在0.85以下。箍筋沿柱全高加密并采用复合箍筋，且不少于Ф10@100。框支柱应有部分纵筋伸至框支梁以上的墙体内，延伸长度等于层高以加强上下层的可靠连接。

2、框支梁

因为框支梁的受力很大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，而且是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂的受力构件，故设计时应设有较多冗余储备。宜在结构整体计算后，按有限元方法进行详细分析，分析和试验结构表明，在竖向荷载和水平荷载作用下，框支梁大多数情况下为偏心受拉构件，并承受很大的剪力，因此《高层建筑混泥土结构技术规程》规定了对框支梁截面高度的设计要求及框支梁截面组合的最大剪力设计值的限制条件。在竖向荷载作用下，梁端往往首先破坏，所以必须加强构造措施，伸入支座的钢筋在柱内应有可靠的锚固；负钢筋伸入梁下皮以下要大于45d。框支梁不宜开洞，开洞时应做局部应力分析，要求开洞部位远离框支柱边，开洞部位要加强配筋构造。

3、楼板

由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，因此要适当加厚转换层楼面，建议采用厚度不小于180mm的现浇板，这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配，并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力，也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度>C30，并采用双向双排钢筋网，每排钢筋的配筋率>0.25%，必要时，转换层混凝土加1%的钢纤维则抗力效果更佳；它不仅可以使同一等级的混凝土抗剪强度提高45%，而且可以有效的提高混凝土的抗裂性能。转换层楼板不宜有大的开洞，当开洞时应在洞口四周设置次梁暗梁，楼板开洞位置尽可能远离外侧边，与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋砼墙围成筒体。

2 高层建筑转换层结构施工工艺

1、模板及支撑系统的施工技术

由于转换层结构一般都为大体积混凝土，结构尺寸较大，施工荷载也相当大，高层转换层支撑系统的安全性是转换层施工需考虑的一个重点问题。在工程施工中需要进行严格的论证和详细设计。

（1）高支撑体系设计

转换梁施工时最大荷载为92.5kN/㎡，下部各层模板设计荷载之和小于转换层施工所产生的荷载，为保证施工安全，转换层垂直荷载要能有效传递到地下室顶板，故该转换层及支撑系统设计为关键设计。经过技术、经济分析，可选用钢管脚手架支撑体系作为转换层模板的支撑系统。转换层楼板模板采用δ=12mm胶合板拼装，背50×100木方@≤500mm。采用Φ48×3.5mm满堂钢管脚手架支撑。另第一、二、三层结构施工时，支模架还应按转换层相应位置立杆搭设计要求加强，并保留三层模板及支撑，到转换层施工后强度达到设计强度时，方可拆模。梁底模、侧模采用δ=l8m胶合板，梁侧模竖向背50×100木方@≤300mm，梁高≥2200mm时，梁底模横向设置50×100（h）@≤300mm，木方各跨度不大于600mm。梁模支承架亦采用Φ48×3.5mm钢管，梁支架搭设要求根据梁横截面面积不同而有所区别。

（2）框支梁支模

由于框支梁（h=2.2m）施工时产生的荷载很大，其下各层楼面设计荷载之和小于转换层框支梁施工时产生荷载，故所有框支梁均采用“斜撑三角形钢管桁架支模”的方案，将转换层框支梁施工时产生的荷载传给本层柱端1.5m范围及下层柱端600mm范围内，柱梁内相应增加Φ25ram抗剪钢筋。

（3）支模安全保证措施

施工前编制专项技术方案，从组织管理、材料使用以及技术措施等多方面进行严格控制，高支撑模板搭设完成后，必须经验收合格后方能进入下道工序作业。混凝土浇筑期间，观察模板及支撑系统的变形情况。该工程结构转换层混凝土浇筑一次性完成，施工速度快，模板支撑数量大。必须保证转换层混凝土的结构质量，满足结构设计要求及模板支撑体系稳定可靠，确保高大模板施工的安全；选材方便，降低工程成本。

2、钢筋连接的施工技术

板钢筋采用搭接接长，柱主筋采用电渣压力焊接长，梁筋采用直螺纹机械连接方法，施工时按相应的规范要求执行。由于框支梁的钢筋需插入柱内1.2～1.5m（从梁底计），所以柱内混凝土必须待框支梁的钢筋绑扎完毕方可进行浇筑，浇筑时应避免钢筋移位和混凝土污染钢筋。框支梁钢筋绑扎时应先搭设临时钢管支撑，待柱混凝土浇筑完毕并拆除柱模后，重新搭设正式的框支梁支模架。梁宽≥850mm时框支梁除按设计要求配筋外，为保证钢筋骨架在就位后的施工中不变形，须在梁上部下排筋下面加设Φ22≤200ram的横向支承钢筋支撑上部钢筋骨架，并沿梁骨架两侧加设Φ22@lOOmm的斜撑垂直支撑筋。

3、混凝土施工技术

转换层大梁是结构的关键部位，为大体积混凝土施工，混凝土温度应力是由水化热、浇筑温度和外界气温变化等产生的各种温度应力。为防止大体积混凝土出现裂缝，主要应从降低内外温差（也就是减小温度应力）方面采取措施。具体包括以下几个内容：

原材料：选用水化热较低的水泥，如矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥；加入适量的粉煤灰以减少水泥用量；加入适量外加剂（减水剂、缓凝剂）使混凝土缓凝，使升温过程延长，降低水化热峰值。

合理设置施工缝及确定浇筑顺序：有些是分层浇捣，有些是整体浇筑，视情况而定，确定浇筑顺序，保证混凝土施工不出现冷缝；同时为防止可能停电，造成混凝土施工中断，可在现场设置1台备用发电机。

因转换层结构钢筋密集：混凝土浇筑时振捣难度较大，可与试验室协调，选择粒径较小的骨料，在施工中，采用30型混凝土插入式振捣器进行振捣。振捣时做到快插、慢拔。每点振捣时间约需20～30s，振捣间距≤500mm，振捣棒插入下一层50mm深，对梁、柱、墙相交部位振捣时注意振捣密实。振捣以表面水平不再显著下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。

3 结束语

综上所述，随着社会经济的不断进步及科学技术的快速发展，我国建筑工程行业得到了极大的发展。转换层施工在高层建筑工程施工中占有重要位置，在工程施工中施工企业必须严格按照施工规范进行施工及操作，提高施工技术水平，充分了解及掌握转换层的特点及形式，这样不仅可以确保工程施工的整体质量，延长工程的使用周期，同时还促进企业的健康发展。

参考文献

[1]王永德；高层建筑结构转换层施工技术的应用[J]；山西建筑；2010年02期

[2]单联德；梁洪雷；王德海；高层建筑板式结构转换层施工技术探讨[J]；山西建筑；2010年02期

[3]廖昌宇；高层建筑转换层施工技术探讨[J]；中外建筑；2010年06期

[4]陈任；浅谈建筑工程转换层支模体系施工技术[J]；科学之友；2011年10期

[5]李坚新.浅析房屋建筑工程结构转换层施工技术[J].科技创新与应用.2012（07）