高层建筑梁式转换层结构设计出现裂缝的原因及对策研究

卢刚

（河北 石家庄 050000）

随着经济社会的不断持续发展，高层建筑已成为建筑工程整体队伍当中的重要组成部分，对丰富产业结构，满足多样化居住需求，提高住宅利用使用率有重要意义。转换层是高层建筑中经常应用的处理结构问题的手段，但是由于结构本身和承重等问题，相较其他部分，容易发生裂缝问题。处理好该问题既是相关技术的提高和进步，也是建筑行业保持持续动力更快更好发展的坚强基础。

一、高层建筑工程梁式转换层结构设计特点

梁式转换层结构传力途径为墙、梁柱(墙)形式，具有传力明确、清晰、直接特点。转换结构主要作用是承受上部结构传达的竖向荷载，以及悬挂下部结构多层荷载力等，这样就导致转换结构构件存在很大的内力，在对结构进行设计时，就需要将对竖向荷载的控制作为研究要点。对高层建筑工程梁式转换层结构来说，基本上均具有比上部结构大于数倍的跨度，决定了结构设计时还需要做好对结构竖向挠度的控制。

二、高层建筑梁式转换层设计的基本原则

高层建筑梁式换层设计如何直接关系到高层建筑适用性价值的发挥，当然在设计过程中也需要遵照一定的原则，下面则从几个方面对此展开探讨。

（一）合理布置

转换层的设置对于高层建筑而言，一方面可以使建筑物结构功能更加优化，使得整体结构布局分布更为合理，另一方面对于保障建筑整体及各层之间的结构整体性和稳定性，具有重要作用。合理的转换层设置和有效的结构布置可以保障各层间结构力的传导进一步优化。在布置转换层的过程中，要考虑到应力突变对结构产生的影响，尽量减少对转换次梁以及水平多级转换的使用，避免出现多次连续的转化，转换层在布置时要尽量布置在建筑中下层，位置不能过高，否则，会出由于结构变化对刚度造成过大影响，由于转换层附近的传力途径会发生突变，因此有可能会在某处造成刚度过大，对原本结构造成强度削减，形成受力薄弱层，对整体结构造成影响。如果由于工程需要，必须将转换层布置在高位时，要对下部结构的刚度进行合理必要的控制，在落地剪力墙间距布置、转换柱布置等过程要做好合理布置，避免因内力突变出现剪切应力，造成弯曲形变。

（二）控制刚度

合理的控制转换层刚度，降低结构变换过程中，减少竖向构件的使用，这样就能保证转换层结构设置满足抗震等结构要求，更好地防范层间位移角和内力突变等情况，确保转换层结构性要求和刚度不发生应力突变。在结构施工过程中，需要做到上下部分结构变形一直，这就需要对转换层下部的主体结构刚度进行加强，具体施工过程中，可以通过截面控制优化截面来实现这一要求，通过跨度结合应力分析计算转换梁截面高度，或者采取外部措施，通过增厚楼板厚度、提升钢筋配比率，强化腰筋提升腰筋嵌固端等方式进一步强化转换层下部结构，对上面部分进行弱化，确保结构整体稳定性，提升转换层承载力和抗震性。

（三）计算精准

要做好计算分析工作，细化对构件的承载力计算，确保各种状态下的转换构件受力情况都在合理范围内。结构设计过程对构件进行受力设计计算分析时，需要以整体建筑物为基准，对结构进行整体计算对比，同时要考虑到现实条件，以实际反映其受力变形情况的具体状态为依据，对结构进行有效分析。此外还要强化对特殊部位及局部承载力变化引起结构变形的补充计算，以确保计算过程是在最真实状态下的情况进行的，这样才能保证数据的真实性和有效性。另外，还要强化同梁、板、柱、框架剪力墙、楼梯间、楼板等特殊结构的有效衔接，建立共同的计算模型基础，确保转换层结构符合刚度、传力等结构要求标准。

（四）减少转换

梁式转换层力的传导路径比较简单，要想更大限度的发挥梁式转换层对上下衔接面建筑结构的作用，方式之一就是缩短梁式转换层力的传导路径，保证传力更加直接。因而要严格控制纵向构件使用数量，避免发生纵向多级转换。在高层建筑核心结构设计时，就要把梁式转换层结构考虑到整体结构设计当中，对上部竖向结构连接方式和排布方式进行考量，确保使上下主体结构呈现整体竖向分布的一体形式。实际施工过程中，要考虑高层建筑工程施工的连续性，力求结构整体性完整，将竖向承重构件的支撑功能同转换结构相结合，利用对托梁转换的使用，发挥结构作用，缩短传力路径。

三、高层建筑梁式转换层混凝土结构裂缝的原因

高层建筑的建设规模日益扩大，保障相关建筑工程的质量不仅是建筑工程行业发展的必然需求，同时也是我国广大人民的殷切诉求。及时解决梁式转换层中的裂缝问题很有必要，结合行业实际来看，有以下几项工作有待推进：首先就是加强技术创新，在施工过程中不断采用全新的施工技术，为工程施工质量的提高奠定基础；其次就是推进人才培养工作。建筑工程行业的发展事关我国经济社会的进步，让我们携起手来一起努力

（一）混凝土收缩

大多数情况下，混凝土在硬化的过程中，体积一般都会出现一定程度的减小。主要来说有以下几项成因：首先就是没有落后后期的养护工作，为了充分保障转换层整体结构的稳定性，需要在后期推进一定的养护工作。由内及外是水分的主要蒸发方式，这就容易形成一定的湿度差，多种力作用在一起就会产生一定的拉应力，也因此要保障后期及时推进相关的养护工作；其次就是收缩受限制的影响，如果限制了冷缩，就可能会导致转换层的结构出现开裂的情况；最后就是没有实现对原材料收缩量的有效把握，含沙量较大，也是出现开裂问题的影响因素。

（二）水泥水化热

水泥的水化热和原材料是热量的主要来源。笼统来说，就是水泥在水化的过程中会产生一定的反应，因为水泥中包含很多矿物。水泥细度同水化热之间有着紧密的联系。如果温差比较大，就可能会导致温度应力变大，也是导致裂缝出现的主要原因。

四、高层建筑梁式转换层结构裂缝的应对方法

通过对转换层裂缝出现的成因进行分析，加之施工过程中施工工艺、工程类型和施工条件存在的不确定和差异性，因此想要实现做好转换层裂缝的应对，要从以下几个方面着手：

（一）施工准备

首先要做出合理可行的施工方案，工程施工方案先行，方案制定是前期工作中的重要部分，主要有以下几项重点：一是要细化做好混凝土浇筑施工方案；二是运用热工计算，对混凝土的入模情况特别是入模温度做好把握；三是尽量减少刚性约束条件。具体来看，要结合多个质量控制点来进行合理控制，除了基本的准备工作，还要紧密结合工程实际需求，做实做细基础性调研。高层建筑混凝土结构技术规程对转换梁的宽度和最小高度设置都有详细的规定，在一般情况下，按照框质量截面宽度小于截面宽度的要求进行设置，但要小于40cm的范围，针对梁上托柱，要大于梁宽的柱截面宽度。同时，要保障高层建筑结构稳定性，在转换梁浇筑过程中，混凝土强度级别一般情况应大于等于C30，还要结合抗震结构要求。

（二）混凝土浇筑

对于一些大规模的混凝土浇筑工程，在浇筑的过程中一方面要结合相关的施工标准，另一方面也要结合工程施工的实际需求。主要来说有以下三种方法：首先就是全面分层，也就是在浇筑过程中进行具体的分层工作，在完成下层混凝土的初凝阶段，推进第二层的浇筑，利用这种浇筑规律进行浇筑；其次就是分块分层，这种浇筑方式适用于浇筑面积比较大的工程，在浇筑过程中先从底层进行浇筑，在完成一层时推进第二层的浇筑，依次推进相关的浇筑工作；最后就是斜面分层，分层的厚度具有一定的能动性，在分层过程中，施工人员要充分结合振动力的大小，保证分层工作的合理性。

（三）混凝土养护

在完成早期的混凝土浇筑工作之后，往往还需要推进一定的养护工作，科学合理的养护措施能够延长混凝土的使用寿命。结合以往的施工工作来看，在完成混凝土浇筑的12h 后，需要推进一定的浇水和覆盖工作。结合实际的养护需求，可以采用保温法和降温法两种，保温法需要对保温材料进行利用，推进混凝土的养护工作，塑料薄膜在其中的利用较为广泛；降温法主要是通过喷水法实现的，也就是在完成浇筑工作之后，施加一定的水达到降温目的。

（四）原材料要求

在建筑的梁式转换层施工中，由于施工规模一般都比较大，因此会使用到大量的原材料。加强对原材料的把握，也有利于避免裂缝问题。主要来说有以下几项重点：第一就是水泥，虽然说水泥在混凝土拌合物中的具体含量比较少，一般都是在 15% 左右，但是结合相关施工来看，水泥温度和混凝土温度之间有着紧密联系，在必要时可以采用相关材料降低水化热；第二就是外加剂，作为混凝土中含量比较低的一种原材料，合理利用外加剂能够调节混凝土党的温度，不同的外加剂往往有着不同的作用，这就对施工人员提出了较高的要求；第三就是骨料（如下图1），骨料在混凝土中含量能够达到 70% 左右，要将含水量和温度作为骨料控制的重点。

结语：随着建筑行业的快速发展，梁式转换层作为被广泛应用的结构，在建筑工程中使用广泛，这也要求，需要对施工工艺实现新的发展和进步。转换层做为传力路线直接、受力简单的结构性构件，需要提前介入建筑方案，这样才能保证结构体系与整个建筑功能的统一性、协调性。同时，在设计和施工过程中还要通过科学、合理的计算方法，细致地找到转换层结构的重点部位、复杂部位，按照精细化作业的要求，进行施工，同时，结合整体结构、抗震、大雪、大风等实际情况，采取加强强化结构、增强结构稳定性等措施，确保梁式转换层在各类荷载作用下能表现出具有更好的延展性和抗性，展现更好的延展度，将自身的优秀特点充分发挥出来。