高层建筑结构转换层的施工工艺

汪礼良

(合肥建工集团有限公司，安徽 合肥 230000)

1 结构转换层的功能

从结构功能的角度看，转换层所实现的结构转换可以归纳为以下三类:结构型式的转换。结构转换层将上部剪力墙转换为下部框架，给下部楼层创造了较大的内部空间;柱网、轴线的转换。通过结构转换层，使下层形成大柱网，满足外框筒的下层形成较大的出口和较大空间的需要;结构型式和轴线布置同时转换。

2 转换层结构的主要形式

2.1 梁式转换层

梁式转换层是指在现浇钢筋混凝土楼板上布置单向托梁(纵向或横向)或双向托梁(纵、横向)或斜向托梁，以承托在本层落空的上面各层的承重柱或剪力墙。该种转换形式一般用于底部大空间剪力墙结构，当需要纵横向同时转换时，采用双向梁的布置。对于框筒或简中简结构，可以根据需要在相应楼层下做一圈转换大梁，把上部柱的荷载通过转换大梁传到下层两边的柱上。梁式转换层结构的传力途径为墙一梁一柱(墙)，传力途径清楚，转换梁具有受力性能好、工作可靠、构造简单和施工方便等优点。结构分析计算也较容易，一般用于上层为剪力墙结构，下层为框架结构的转换。

2.2 板式转换层

当上下柱网轴线有较大错位不便用梁式转换层时可以采用板式转换方式板的厚度一般很大以形成厚板式承台转换层它的下层柱网可以灵活布置不必严格与上层结构对齐，但板很厚，自重很大，材料用量很多。厚板转换层适用于上下柱网极不规则的结构，它的结构布置方便，从而更好地实现对高层建筑多功能的要求，但缺点也很明显。由于板式转换层一般很厚，有时可以达到3.Om，自重很大，在地震作用下，这样大的质量必将引起很大的水平地震作用。因此对于地震区的高层建筑，转换层要慎用厚板楼盖。

2.3 桁架转换层

在托柱形式的梁式转换层中，当很大跨度的转换梁承托较多的层数，由转换梁承托上部框架传递下来的竖向荷载很大而致使截面很大时，可采用桁架转换层，能较好地布置大型管道等设备，并充分利用建筑空间。转换桁架主要承受竖向荷载，在满足建筑功能的前提下，通过增大中间节间的跨度或减小端节间的跨度来增大中间弦杆的内力，减小端节间的内力，使弦杆内力分布均匀。带桁架转换层的结构设计原则为:(1)整体结构按“强转换层及其下部、弱转换层上部”设计;(2)桁架转换层按“强斜腹杆、强节点”设计;(3)桁架转换层上部框架结构按“强柱弱梁、强边柱弱中柱”设计。采用空腹桁架转换层时，空腹桁架宜满层设置并有足够的刚度保证其整体受力作用，其截面尺寸一般由剪压比计算控制，以避免脆性破坏。当转换桁架应用于框架一核心简结构、筒中简结构的上部密柱转换为下部稀柱时宜满层设置，其斜杆的交点宜作为上部密柱的支点。转换桁架的节点应加强配筋及构造措施，防止应力集中产生不利影响。

2.4 斜柱转换层

斜柱转换层是一种在大量高层、超高层建筑中广泛采用，的转换结构形式。它是桁架转换中最简单的一种，采用它将会解决转换层不便使用的问题，将目前巨型梁转换层仅能用作管道空间变为可有效使用的面积空间，变“死”空间为活空间使转换层具有了更大的经济价值。斜柱式转换层结构传力直接，可有效减小转换梁尺寸，且更易实现“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的抗震设计原则。斜柱式转换结构侧向刚度比相同条件下的梁式转换结构大，更易满足规范中转换层上下结构侧向刚度比的要求，能有效地避免转换层形成结构薄弱层。斜柱式转换层弹塑性变形相对较小，可有效地避免结构在大震下，薄弱层因弹翅性变形过大而造成结构整体倒塌。

3 转换层施工技术

3.1 转换结构支撑系统

3.1.1 钢管支撑架

适用于转换梁布置较密，结构自重及施工荷载相对不太大，或板式转换层结构的施工。这类支撑系统通常采用钢管脚手架，转换梁下立杆间距在600mmx600mm以内，立杆下垫200mmx50mm木垫板。

3.1.2 沿转换大梁方向设置钢管支撑架

适用于转换梁自重及施工荷载较大的结构，且转换梁位置不太高的情况。须计算确定立杆的间距、步距，合理设置水平及竖向剪刀撑。某工程KZL－5转换大梁支撑构。立杆下设150mmX150mmx10mm的钢板以扩大受力面积，可调顶托。

3.1.3 型钢构架支撑

适用于转换梁自重及施工荷载较大的结构，且转换层位置较高的情况。方法如下:在下层柱中埋置钢牛腿，型钢构架作为转换梁模板支撑系统，搁置在钢牛腿上利用柱子传递竖向荷载。

3.2 模板工程

梁侧模可采用组合钢模板或18mm厚覆膜胶合板，为防止混凝土浇筑时产生的侧压力将模板挤压变形而出现胀模现象，可在梁内设置对拉螺杆(≥Φ 14mm)，钢模板也可以设扁钢拉片(厚度≥3mm)，螺杆纵横向间距为400～600mm。侧模用钢管作背杠进行锁固，背杠间距纵横500mm，粱底起拱要求l～3‰。转换层构件的混凝土强度达到100%方可拆除底模。

3.3 钢筋工程

钢筋工程含钢量大，主筋长，布置密，在粱柱节点区钢筋异常密集，绑扎难度大，在实践中，可采取以下措施:

(1)为保证梁内钢筋骨架的稳定和便于操作，可在转换梁两侧搭设双排脚手架作为钢筋临时支撑，利用钢管架支撑上部钢筋，待钢筋位置固定并焊接后，撤去钢管脚手架。

(2)主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接，并注意微、大化置，焊接人员均持证上岗，焊接和机械连接均按照规范要求做力学试验，确保焊接及机械连接质量。

(3)征得设计同意后，可将箍筋做成开口箍，待粱的纵向钢筋绑扎完成后，再将箍筋焊接成封闭箍。

(4)梁的上、下部钢筋伸入柱、墙内锚同长度，腰筋锚固长度及楼扳钢筋伸入梁内的锚固长度均按设计要求留设。

3.4 混凝土工程

转换层大梁是结构的关键部位，为大体积混泥土施工。有效预防温度应力而产生的混凝土裂缝是大体积混凝土施工的难点。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。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。具体包括以下五方面的内容:

(1)原材料:①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;②加入适量的粉煤灰以减少水泥用量;③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。

(2)合理设置施工缝及确定浇筑顺序:①分层浇捣，保证混凝土在初凝前接头;②确定好浇筑顺序，保证混凝土施工不出现冷缝:③建立心急预案，防止混凝土中断。

(3)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3O型混凝土插入式振捣器进行振捣，振捣时做到快插、慢拔。每点振捣时问约需20～30s，振捣间距≤500mm，振捣棒插入下一层50mm深，对梁、柱、墙相交部似振捣时注意振捣密实。振捣以表面水平不再显著下降，不在出现气泡，表面泛出灰浆为准。

(4)掌握混凝土养护过程的温度变化规律埋置足够数量电偶温度传感器作为测温控制点，并定时做好记录。根据《混泥土结构工程施工质量验收规范》GB5020422002的规定，混凝土内外温差不应大于25℃。

(5)混凝土内部预埋水管注入冷水循环，使内部降温，外部用碘钨灯照射以提高表面温度，使温差缩小。

(6)养护较常用的是用2层湿草袋夹1层塑料薄膜覆盖养护，专人定时浇水，目的是起到保温保湿的作用，一般转换层结构混凝土的养护期为1个月左右。

4 结束语

总之，现代高层建筑是向更高、体型更复杂、结构形式更多样、功能更齐全、综合性更强的方向发展。高层建筑转换层是建筑结构的关键部位，由于转换层形式多样，施工方法也千差万别，为满足建筑物的功能要求，实现结构布置，必须在结构变换的楼层设置转换层，并结合实际工程对转换梁结构的关键施工技术进行分析。才能确保建筑施工的质量。