高层建筑转换层结构施工

李宏伟

（广东强雄建设集团有限公司，广东 廉江 524400）

1 转换层主要类型及特点

1.1 梁式转换层

梁式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的形式。据统计，国内采用梁式转换层的建筑约占采用转换层的高层建筑总量的77%。其采用墙（柱）→ 转换梁→（柱）墙的途径传力，实际工程转换梁的截面高度为0.8 m～6.0 m，具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单等特点，便于工程计算、分析和设计，并且造价较为节省。

梁式转换层主要受力构件——转换梁，形式多样：从跨数上，分为单跨、双跨和多跨；从上部墙体形式上，分为满跨、不满跨、开洞、不开洞、开门洞和开窗洞；从功能上，分为拖墙、拖柱；从结构形式上，分为加腋、不加腋；从采用材料上，分为钢筋混凝土、预应力混凝土、钢骨混凝土、钢结构等。

1.2 桁架式转换层

桁架式采用单层或叠层桁架结构，替代转换梁作为转换层。由于在托柱形式的梁式转换层中，当转换梁跨度很大，且承托层数较多时，由转换梁承托上部框架柱传递下来的竖向荷载会很大，致使转换梁的界面尺寸过大。这在设计理论上可以实现，但实际实施中却不可行。同时，采用转换梁不利于大型管道等设备系统的布置和该转换层的建筑空间的充分利用。因此，若根据上下柱网的轴线位置设置，采用桁架转换层可巧妙地解决此问题。

1.3 厚板式转换层

当转换层上下柱网轴线错开较多，布置又不规则，难以用梁直接承托时，则需要设计成厚板，形成承台转换层。厚板式转换层的优点是上、下部结构布置方便；但其传力途径不清楚，计算困难，材料耗用多，自重很大，造价高，施工难度大。因此，施工中主要有两个难点需要重点处置：①荷载传递效果。因板较厚，实际工程转换层板厚度可达2.0 m～2.8 m，施工时加上施工荷载，下层楼盖无法直接接受，须采取技术措施处置荷载的平安传递。②混凝土裂痕控制。因转换层属于大体积混凝土，易发生温度和收缩裂痕，须采取技术措施予以控制。板内必须三向配筋，在柱与柱、柱与墙间设置加强筋（暗梁）。

1.4 箱式转换层

当上下部结构形式需要纵、横向同时转换时，单向托梁和双向托梁同上、下层较厚的楼板浇筑成的整体共同作用，就形成了刚度很大的箱形转换层。利用原有上、下楼层和剪力墙，经过加强后，改善高层建筑结构的受力性能。箱形梁的结构形式常见在桥梁工程中，但用于房屋结构工程则较少。

2 实例研究

2.1 工程概况

我公司承建一幢26层高层框支剪力墙结构，地下1层为人防工程，地上1层，2层为商场（8.800 m～11.100 m）为结构转换层，3层～26层为住宅，四个单元，一梯两户。转换层梁最大截面尺寸1.000×2.300，混凝土强度等级为C45，8.930 m，11.100 m板厚分别为130 mm、200 mm。上部荷载均通过转换层的转换梁，传送给若干1.2 m×1.2 m框支柱和剪力墙，再传递给1.5 m厚的基础筏板，最后传到地基（CFG桩）。这部分结构是整幢楼受力的咽喉部位，对施工提出了相当高的要求。

2.2 转换层框架梁施工要求

2.2.1 模板及支撑系统

第一，底模板采用木模，梁侧模（1.9 m高）采用印＋10系列钢模。侧模用钢管作背楞进行加固，穿墙螺栓应满足要求。梁底模板纵向立杆支撑间距不能大于600 mm，横向立杆支撑间距不能大于 300 mm，并且各支撑间要通过密设剪刀撑拉设牢固。框架梁底模板方木应加密。

第二，8.80 m～11.10 m夹层原设计未考虑留设施工洞，设计变更留设施工洞El，以方便夹层内部模板及其支撑拆除。夹层内临时洞口在支设9.0 m模板时，即应考虑留设。

2.2.2 钢筋工程施工

第一，框架梁主筋（上铁）根据施工规范要求要锚固至框架柱内，因此框架柱施工浇筑前应提前将框架梁上铁绑扎完毕并且放置进人框架柱内。

框架梁钢筋的稳定性。由于框架梁高度为2.3 m，高度较高，又是高空作业，空中拉锚较为困难，计划采取如下措施对框架梁钢筋进行高空稳定。

第二，8.930 m楼板钢筋上设钢筋拉钩（钢筋φ16拉钩应使用圆钢），拉钩应当可靠锚固在楼板内，拉钩数量位置按照设计图示要求设置。在框架梁上通过拉设φ9.3钢丝绳来对框架梁钢筋进行固定，以避免其歪倒或弯扭，通过钢架管进行架设固定。

第三，注意楼板钢筋与梁钢筋的位置关系：楼板钢筋应可靠支设在框架梁主筋上。裙房屋面钢筋和主楼钢筋不在一个平面上，而且局部裙房屋面为坡度3%的斜屋面。

第四，主框支梁应考虑支设用措施钢筋；同时施工缝部位考虑留设φ25@200插筋，钢筋长度为600 mm，施工缝上下各留设一半。钢筋施工顺序为：8.930 m平面主梁主筋→8.930 m平面楼板钢筋→9.150 m～9.600 m平面梁板钢筋→11.10 m平面楼板钢筋。

3 转换层梁模板计算

3.1 底模验算

100×100方木按@600 mm，梁净断面尺寸按最大尺寸1 000×2 300。

抗弯强度验算。

3.1.1 荷载

底模自重：5×0.075×1.0×1.2＝0.45 kN/m；

混凝土自重：24×1.0×2.3×1.2＝66.24 kN/m；

钢筋自重：1.5×1.0×2.3×1.2＝4.14 kN/m；

振捣混凝士载荷：2×1.0×1.2＝2.4 kN/m；

合计：q1＝73.23 kN/m；乘以折减系数0.9，则q2＝q1×0.9＝65.91 kN/m。

3.1.2 抗弯承载力验算

底模下的楞木间距为0.2 m，是一个等跨多跨连续梁，考虑木材的长度有限，故按四等跨计算。按最不利荷载部位结构静力表示得：

弯矩系数：km＝－0.121；剪力系数：Kv＝－0.620；挠度系数：＝0.967。

则 M＝Km×ql2＝－0.121×52.57×（0.2）2＝－0.254 4×106N·mm；

δ＝M/W＝－0.2544×10×6/（800×402）＝1.1925N/mm2＜13 N/mm2（其中＝62/6）。

3.1.3 剪力验算

V＝Kv＝－0.62×65.9×10.2＝－8.17 kN；

剪应力 T＝3×8.17×103/（2×1000×75）＝0.16 N/mm2＜＝1.4 N/mm（可以）。

3.1.4 挠度验算

荷载不包括振捣混凝土荷载，则：q1＝70.83 kN/m；q2＝gl×0.9 ＝63.75kN/m；

ω＝Kw×ql4/（100EI）＝0.967×63.75×2004/（100×9×10×1 000×753/12）＝0.00312 mm＜[ω]＝20＝0.278 mm（可以）。

3.2 侧板验算

3.2.1 荷载验算

假设 T＝30℃，β1＝1.2，β2＝1.0，V＝2 m/h，则侧压力：F1＝0.22·Rc×γ/t0×β1×β2×V0.5＝0.22×24×200/（30＋15）×1.2×1.0×20.5＝39.82 kN/m；F2＝γCh＝24×2.3＝55.2 kN/m。

取两者较小值，即F2＝39.82 kN/m；乘以分项系数：39.82×1.2＝47.784 kN/m：振捣混凝土时产生的荷载为4 kN/m2，乘以分项系数：4×1.4＝5.6 kN/m2；上两项系数合计47.784＋5.6＝53.384 kN/m2；根据立档间距为600 mm的条件，则乘以折减系数，荷载为：g＝53.384×0.6＝32.0304 N/m。

3.2.2 抗弯强度验算

仍按四等跨计算，其Km，Kν，kw依照前述，设侧模为40 mm厚，则：m＝Kmql2＝－0.121×32.0304×600＝139.52×10 kN/mm；

δ＝M/W＝139.52×10×6/（600×402）＝8.72 N/mm＜Pm＝13 N/mm2（满足要求）。

3.2.3 抗剪强度验算υ＝0.620ql＝0.620×32.030 4×600＝11915.3088N＝11.915 kN；剪应力：τ＝3υ/（2bh）＝3×11915/（2×600×40）＝0.75 N/mm＜＝1.4 N/mm2（可以）。

3.2.4 挠度验算

取侧压f＝47.784N/mm2化为线荷载47.784×0.6＝28.67 kN/m：

乘以折减系数，g＝0.9×28.67＝25.80 kN/m；

ω＝0.967ql4/（100EI）＝0.967×25.80×6004×12/（100×9×10×600×40）＝1.123 mm＜[ω]＝l/400＝600/400＝1.5 mm（满足要求）。

3.3 钢管立柱支撑刚度、稳定性验算（按600 mm验算）

φ48×3.5碗扣架管，纵向@600 mm（mailto：纵向@600 mm），横向@300 mm（mailto：纵向@ 600 mm），间距最大为@600 mm（mailto：纵向@600 mm）。上设U托（质量要好），最下一层扫地杆距地@300 mm（mailto：纵向@600 mm），中间水平拉杆间距为@1 200 mm/n（mailto：纵向@600 mm），支撑杆有效面积A＝489 mm2（内R＝41 mm）。

3.3.1 抗压强度验算

N＝73.23×0.6×0.3＝13.18 kN；

[N]＝Af＝489×215＝105.135 kN＝105 kN＞13.18 kN。

3.3.2 稳定性验算

δ＝N/ΦA≤f＝215 N/mm2；

λ＝l/i＝600/31.56，根据λ查＝0.947；

i＝（d2＋dl2）/4（回转半径）＝31.56 mm；

δ＝N/ΦA＝13.18×10./0.947×489＝28.46 N/mm2≤f＝215 N/mm2（满足要求）。

3.3.3 U托部位螺栓的破坏

Iχ＝π（D4～d4）/64＝1.22×105mm；

iχ＝（Iχ/A）×1/2＝（1.22×10/489）×1/2＝15.79 mm；λχ＝1800/ iχ＝1 800/15.79＝114；

查Q235钢，b类截面轴压稳定系数φχ＝0.453；

欧拉临界应力：Nex＝3.142×2.06×10x489/1142＝76.4N；

初始偏心弯矩：Mχ＝Ne＝1.16×10×25＝2.9×10；

截面塑性发展系数：Rχ＝1.0；

受压最大纤维毛截面抵抗。

W1χ＝Iχ/（D/2）＝1.22×105/（48/2）＝5 083.3 mm；

N/（φχ×A）＋（βm×mχ）/[Rχ×w1χ（1－0.8×N/Nex）]＝54 274.56 kN/m2＝54.3 MPa＜215 MPa（能够满足要求）。

4 结束语

高层建筑转换层是建筑结构受力复杂、对支撑系统要求高，施工难度大，影响建筑整体质量，所以施工过程中的质量控制显得十分重要。同时，高层建筑转换层施工有多种施工方案，它们都是在实践中根据工程的实际情况不断摸索出来的。在实际应用中采用合理的施工方案，既可以提高工程质量，同样也能节约施工成本。因此，在施工设计中，只有在科学计算的基础上，精心组织，采用合适的转换层类型，并对相应的结构空间关系、自然环境条件等，采取有针对性的措施，解决好施工组织安排等问题。规范施工，做好施工过程中的质量控制，才能为建筑物整体质量打下坚实的基础，取得良好的经济效果。

[1]GB 50010－2002.混凝土结构设计规范[S].

[2]JGJ 3－2002.高层建筑混凝土结构技术规程[S].