超高层建筑转换层施工分析——以商业综合体塔楼为例

李 丹

（鲁东大学 土木工程学院，山东 烟台 264000）

随着城市化进程的不断推进，超高层建筑作为现代城市建筑的代表，在满足多元化功能需求的同时，对于建筑施工技术提出了更高的要求[1]。超高层建筑作为城市发展的重要标志，其复杂性和高度挑战性使得其施工过程的分析与研究显得愈加迫切[2]。本文旨在通过对超高层建筑的转换层施工进行系统而深入的分析，以商业综合体塔楼为实例，探讨转换层施工所涉及的技术要点以及解决方案。商业综合体塔楼作为多功能建筑的典型代表，其设计与施工受到多方面的考量，而转换层作为连接不同功能区域的关键部位，更是对建筑施工的策略性规划和技术创新提出了更高的要求。本文详细阐述超高层建筑转换层的结构作用和特点，以及在施工过程中所面临的诸多挑战。进而深入探讨转换层施工技术，包括混凝土梁式转换层设计、叠合浇筑法等，从支撑施工、模板工程、钢筋工程到混凝土浇筑等方面进行详细分析。结合实际工程项目，分析这些技术在商业综合体塔楼项目中的应用效果，从而为实际工程提供有价值的经验借鉴，同时为类似项目的规划与实施提供有力的支持，为超高层建筑施工领域的发展和创新作出贡献。

1 工程概况

某商业综合体塔楼，集合多种功能，其高效性和独特设计的建筑形式，受到广泛的关注。该商业综合体塔楼项目位于城市核心商务区，占地面积约为11 500 m2，总建筑面积约为356 000 m2。作为一座标志性建筑，该塔楼包含商务办公、购物中心、酒店及高端餐饮等多个功能，为城市居民和商业精英提供全方位的服务。塔楼总高度达205.8 m，拥有地上45层和地下3层，外立面以现代简约风格为主，采用高性能玻璃幕墙，既强调了建筑的现代感，又兼顾了能源效益。该塔楼注重空间的合理布局和功能的融合。底部5层被规划为商业中心，容纳了国际奢侈品牌、主题餐厅以及休闲娱乐场所。中部层面被划分为高端办公空间。塔楼的顶部层面则打造成豪华酒店。转换层设置在6层，承担着过渡上、下部刚度的作用，调整超高层建筑结构的刚度，保证结构的整体稳定性。施工过程着重强调工程质量与安全，需严格遵守国家的建筑法规和标准，采用先进的施工技术和设备，确保建筑结构的稳固。

2 超高层建筑转换层构造

2.1 转换层结构作用

超高层建筑的转换层作为连接不同功能区域的过渡区域，承担着多重结构作用，旨在实现建筑功能、安全性和空间效率的有机结合。其独特的位置和功能使得其结构作用不仅仅局限于支持和连接，还涉及到各种力学和功能需求。

（1）平衡和过渡。由于超高层建筑的高度和体量，底部和顶部的荷载和应力分布差异显著。转换层作为连接两个不同结构体系的界面，能够平衡上部和下部的荷载[3]，并逐渐过渡应力分布，从而减少结构变形和应力集中现象发生。

（2）提升刚性连接和稳定性。超高层建筑在遇到风荷载、地震等外部荷载时，容易发生扭转和摆动，进而影响整体稳定性。转换层通过在结构上形成刚性节点，可以有效减小建筑的摆动幅度，提升抗风抗震能力，确保建筑整体稳定性[4]。

（3）功能区分和空间分隔。超高层建筑中，转换层作为划分商务办公、休闲娱乐、餐饮等不同功能区域的标志。转换层的结构能够满足不同空间需求，支持不同荷载类型，同时实现合理的空间划分和布局。

2.2 转换层特点

首先，在结构方面，转换层通常具有较大的荷载承载能力。由于其承担了上下部分不同结构体系的连接和过渡作用，转换层需要能够平衡和分散不同部分的荷载，同时在地震等极端情况下保持稳定。因此，转换层的结构设计要求较高的强度和刚度，以确保整体建筑的稳定性[5]。

其次，在功能方面，转换层需要满足不同区域的多样化需求。商业综合体塔楼中，转换层往往涵盖了商务办公、餐饮、休闲娱乐等功能。转换层的平面布局要灵活合理，能够实现不同功能区域的分隔和协调。

2.3 转换层施工难点

超高层建筑的转换层施工是一个复杂而关键的阶段，涉及到结构、安全、资源调配等多个方面的挑战。转换层的高度和位置使得施工材料和设备运输变得更加复杂。由于转换层往往处于建筑高度的中间位置，材料和设备的运输需要跨越较大的高度，增加了施工难度[6]。同时，受限于场地条件，施工现场可能无法容纳大型的吊装设备。

此外，转换层的复杂结构和多功能性要求，使得施工过程中需要兼顾不同工程部分的协调与平衡。例如，商业综合体塔楼的转换层可能涉及到混凝土结构、玻璃幕墙、室内装修等多个工程领域，需要各个施工部分之间的紧密配合，以避免工程交叉和时间延误。

另一个挑战是在施工过程中保证建筑的整体稳定性。由于转换层是连接上下部分的过渡区域，其施工过程可能会影响整个建筑的结构稳定性。因此，在施工过程中需要采取措施，以确保施工过程不会对整体结构产生不利影响。

3 转换层施工分析

3.1 混凝土梁式转换层的构造

混凝土梁式转换层作为超高层建筑中常见的一种结构形式，在连接不同功能区域的同时，具有较强的荷载承载能力和稳定性。在商业综合体塔楼项目中，混凝土梁式转换层的构造需要满足荷载分布和功能需求。

转换层的转换梁和支撑柱，其截面应对齐，转换梁的截面宽度应≥400 mm，截面高度≥600 mm，跨高比≤8，转换梁采用的型钢规格宜选用Q390B。在考虑抗震情况时，型钢应采用充满型实腹式型钢。转换梁内，位于梁下部的钢筋，应全部嵌入相连的立柱内，如图1所示。

图1 转换梁内钢筋与立柱的连接

相邻立柱的型钢构件连接方式如图2所示，应采用焊接方式。

图2 转换梁型钢与立柱型钢连接

梁使用钢骨混凝土结构，立柱则应使用型钢混凝土，实现柱的强度和刚度均高于梁，达到柱强梁弱的效果[7]。梁搭接在剪力墙上，墙内应设置壁柱，以此增加剪力墙的强度和承载力，承担梁传递下来的荷载。

3.2 支撑与模板工程施工

在超高层建筑转换层的施工过程中，涉及到多种关键技术，包括支撑施工、模板工程、钢筋工程和混凝土浇筑等，这些技术的合理应用直接影响到转换层的质量和稳定性。

（1）支撑施工。支撑施工是转换层施工的首要任务，直接关系到上部结构的稳定性和施工安全。在施工前，需要根据工艺要求设置临时支撑，为上部结构提供稳定的施工平台。支撑系统的设计需要考虑结构的荷载、施工过程中的变形等因素，确保支撑稳定可靠。

施工过程中应保证支撑结构和混凝土的变形量符合质量控制要求，在浇筑时，混凝土强度达到80%后，方可在其上架设支撑，进行上一层的施工。所有斜支撑均应与主体结构可靠连接，并且与竖向的立杆锁扣牢固。支撑结构应确保斜撑角度小于45°，两杆之间的间距约为1 m。斜撑的根部应固定在预设的槽口内，确保稳定性。

（2）模板工程。模板工程在转换层施工中起到了承载混凝土的重要作用。在施工过程中，需要严格控制模板的安装精度，以保证混凝土的形状和表面质量。转换层施工中涉及的荷载如表1所示。

表1 转换层施工中涉及的荷载

3.3 叠合浇筑法

（1）钢筋工程。钢筋工程是转换层结构的骨架，直接关系到结构的强度和稳定性。在转换层的施工中，需要按照设计要求进行钢筋的加工和安装。钢筋的数量、排布和连接方式都需要符合相关标准和规范。剪力墙和立柱的纵向钢筋应采用直径≥20 mm的带肋钢筋，接头采用剥肋滚压套筒机械连接或者焊接。钢筋架设时，接头错开率应达到60%以上。框架梁的受力钢筋均应采用机械连接，接头错开率应超过50%。

（2）混凝土浇筑。混凝土浇筑是转换层施工的关键环节，直接影响到结构的整体性能。在浇筑前，需要对混凝土配合比、材料强度等进行认真的检查和测试。浇筑过程中，要控制温度、浇筑速度和均匀度，避免混凝土的分层和气孔等问题。混凝土的施工要点如图3所示。

图3 混凝土施工要点

叠合浇筑法作为一种常用于超高层建筑转换层施工的方法，在提高施工效率、优化结构性能方面具有独特的优势。该方法通过连续浇筑不同构件，实现结构的整体一体化，旨在满足超高层建筑转换层的复杂性和特殊需求。

叠合浇筑法对转换层施工，首先通过提前设置支撑结构或者预制板，搭建临时支撑平台，以便进行上部构件的施工。然后，从下至上，依次进行混凝土的浇筑，将上部结构逐层叠加在下部结构之上。在浇筑过程中，需要充分考虑混凝土的硬化时间，以确保与下层结构之间的粘结性能。待混凝土完全硬化后，拆除临时支撑，完成整个叠合浇筑过程。转换层浇筑时，转换层的下一层的受力如图4所示。

图4 转换层的下一层的受力云图 （单位：MPa）

由图4可知，叠合浇筑法施工时，转换层的下一层楼板的最大受力为1.37 MPa，小于混凝土的强度极限。因此，叠合浇筑法施工工艺可靠，满足施工荷载要求，施工安全可控。

4 结语

结合某超高层商业综合体塔楼项目，分析超高层建筑转换层施工技术，得到如下结论：

（1）超高层建筑的转换层可平衡、过渡底部和顶部的荷载及应力分布，提升建筑刚性连接和稳定性，划分功能区域，功能至关重要，但也存在施工难点。

（2）转换层施工技术涵盖支撑施工、模板工程、钢筋工程和混凝土浇筑等方面。在实际项目中，通过精细的工艺设计、严格的安装要求和高质量的施工管理，确保转换层的结构稳定性和施工质量。

（3）叠合浇筑法在超高层建筑转换层的施工中安全可靠，满足施工荷载要求，实现结构的稳定性、施工的高效性和质量的可控性。