2018议高层建筑梁式转换层施工技术

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　　摘要：转换层施工是高层建筑的"瓶颈"，从模板的支撑系统、钢筋的绑扎、钢框架的安装或预应力的张拉顺序、大体积混凝土的浇注等方面在施工技术要求上都有极为严格的限制。本文对混凝土结构转换层的施工技术进行了分析，然后结合高层建筑梁式转换层的结构设计特点，分别阐述了转换层的施工特点、质量控制措施及安全保障措施，以期指导实践，保证混凝土结构转换层施工质量与安全和经济。
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　　Abstract: The conversion layers of high-rise building construction is the "bottleneck", from the support system of the templates, the reinforcement of assembling, the installation of steel frame or priestesses drawing order, of mass concrete casting, etc in construction technology requirements have very strict restriction. In this paper, the concrete structure construction technology conversion layers are analyzed, and then combining with high building beam type conversion layers of the structural design features, respectively expounds the construction features of the conversion layers, quality control measures and security measures, so as to guide the practice, keep the concrete structural layer construction quality and safety, and the economy.
　　
　　
　　 一般而言，由于高层建筑上下部楼层结构体系差异较大或者由于上下楼层竖向结构轴线错误或距离扩大，导致建筑在设计时需在上下楼层间布置转换层结构（transferfloor structure）。转换层结构主要有以下几种形式：梁-柱体系、桁架体系(空腹桁架、斜杆桁架、混合桁架)、墙梁体系和厚板转换体系等，其中以梁-柱体系最为常用，本文结合某高层建筑实践，对梁式转换层施工进行分析阐述。
　　1 梁式转换层结构分析
　　 梁式转换层结构采用将上部剪力墙落在下部转换大梁的框支梁上，通过框支柱支撑框支梁，工程上常称梁式框支剪力墙结构。梁式转换层结构传力方式采用墙―梁―柱（墙），其传力直接、明确，工程上易于计算、分析和设计，施工也简单明了。梁式转换层由于有其独特的优势，在底部大空间的框支剪力墙结构体系中广泛应用，但对于上下轴线错位布置结构，由于需较多的转换次梁，其局限性较为明显。在工程实际应用中，其结构形式多样，基本原理也大多采用下部的转换大梁来支托上部结构。根据转换层上部结构形式及受力特点，梁式转换层主要包括以下八种形式，如图1 所示。
　　
　　
　　2 转换层设计应力分析
　　 一般来说，高层建筑转换层设计时，由于下部楼层空间较大，转换层高度有可能产生突变，需考虑将转换层上、下楼层结构抗侧刚度及承载力设计保持一致，确保转换层传力部位安全有效，满足高层建筑抗强风和抗震设计的要求。
　　 多高层建筑转换层结构，其地震剪力应按《高层建筑混凝土结构技术规程》乘以增大系数（一般选1.5），对特一级、一级、二级转换层结构其地震剪力应乘以增大系数分别为1.8、1.5 和1.25。
　　 转换层抗震设计时除考虑竖向荷载、风荷载或水平地震作用外，还对竖向地震作用进行计算分析。转换层建筑竖向地震剪力的计算可以通过反应谱方法或动力时程来计算，工程上一般近似考虑将转换层地震竖向剪力用重力荷载内力乘以增大系数（一般选取1.1）。
　　转换层水平设计，除整体计算外还需要做进一步细节补充计算。工程上一般采用计算机软件协助和手算进行。首先将不同抗震设防烈度和抗震等级的标准值按照规定折算成设计值，结合转换层荷载计算结果，通过水平转换层跨连和墙连情况计算内力。其次，需考虑风荷载组合时，将计算结果进行叠加即可。最后，将计算结果与整体分析结果进行比较，按照较大截面设计值进行选择。在对上部无完整的剪力墙进行设计时，其不满足前述框支梁条件，设计时首先应符合《建筑抗震设计规范》的规定，计算时按照转换梁的设计由剪压比控制确定，应具有合适的含箍率。转换梁对简支状态下重力荷载作用的剪力设计原则是：转换梁能与上部剪力墙结构整体刚度较好且能协同工作，取小值；反之取大值。对转换梁混凝土强度等
　　级的要求、开洞构造要求、纵向钢筋、箍筋构造要求均与框支梁保持一致。
　　3 工程实际
　　3.1 工程概况
　　 某工程位于某开发区，总建筑面积28 000m2，地下室2 层，地上22 层。其中1 层层高为5.1m，2 层、3 层层高为4.2m，4 层层高为5.1m ,4 层以下为8.4 m×8.4 m 大柱网，5 层以上为剪力墙住宅楼，4 层设置为转换层。建筑下部竖向结构除核心筒外主要为1100mm×1100mm 的方柱；水平结构主要为高大断面框架梁，其截面尺寸主要有：800mm ×1 500mm；800mm ×1 700mm；900mm ×1 700mm；900mm ×1 800mm；1 000mm ×1 800mm；1 000mm ×2 000mm等。水平结构配筋中，纵向钢筋以三级为主，直径分别为28mm 和32mm，下部设计最多6 排，上部最多5 排设计，转换层其他纵筋直径均大于20mm；箍筋以二级为主，直径
　　12mm~16mm， 其他一级箍筋直径8mm~12mm。板厚180mm，板双层配筋均为通长Φ12mm@200mm， 混凝土C55，内掺≥12%的UEA-H 及适量杜拉纤维。
　　3.2 模板支撑系统的设计
　　 竖向结构的模板施工同其他结构，主要采用散拼模板，施工工艺按照柱、墙、梁模的配置要求进行，并采用对拉螺栓设计。由于本工程体量大，梁体自重与施工荷载大，因此梁与板模板的支撑施工非常关键。在本工程模板系统设计中， 板厚180mm， 荷载4.50kN/m2， 选择板模支撑为Φ48mm×3.5mm 的钢管扣件支撑体系， 钢管纵横间距800mm；对转换大梁，因其荷载最大达42kN/m，梁模支撑选择单立杆钢管扣件支撑体系，立杆间距控制450mm~550mm 之间，受力横杆为双杆，纵横水平杆间距从下到上依次为250mm，1200mm，1200mm，如图2 所示。
　　
　　 图2模板支撑系统的设计
　　3.3 支撑搭设及构造要求
　　 模板支撑搭设顺序如下：转换大梁支撑→较大次梁→一般次梁→搭设板模支撑。转换大梁模板支撑搭设工艺：先按700mm 搭设立杆纵横间距，将水平杆间距设置为1200mm；在钢筋绑扎过程中，首先对梁立杆加密，使梁宽+700mm 范围内的立杆间距控制在350mm 内， 同时，对加密区的每根立杆下铺垫60mm×160mm 的木方，木方长3 000mm~3 500mm， 立杆底部、木方上铺6mm 厚×100mm×100mm 的钢板。
   　　 为了改善转换梁模板支撑受力，将大梁的少量荷载传递到下层梁板根部，改善支撑系统的稳定性，对大梁的中间1/4 跨加斜向支撑，支撑体系如图3 所示。同时，与楼层的其余结构支撑连成整体，并对整个支撑系统加设斜向支撑及剪刀支撑，间距6 000mm。
　　
　　 图3模板支撑体系示意
　　 板模的支撑体系搭设按照主体结构模板支撑要求施工，同时考虑与大梁支撑的连接。梁侧模施工按照墙体模板施工要求进行，对拉螺栓的间距严格控制在600mm 以内。楼梯间部位的大梁模板支撑间距同其余大梁，其支撑并辅助于再下一层的梁板结构。其支撑如4所示。
　　
　　 图4 楼梯间部位的大梁支撑
　　3.4 钢筋工程
　　3.4.1 钢筋料表的编制
　　 下料长度：直钢筋下料长度为构件长度-保护层厚度+弯钩增加长度；弯起筋下料长度为减去保护层厚度的直段长度+斜段长度+弯钩增加长度-弯曲调整值；箍筋下料长度为减去保护层厚度的箍筋周长+箍筋调整值。考虑与梁筋的关系，竖向钢筋应在原留置钢筋的基础上确定下料长度；水平结构的下料长度以单根构件长度为依据。如果超过该控制长度，采取在作业面连接来完成。箍筋的大小控制：柱在钢筋混凝土构件中起受压、受弯作用。柱根据外形不同有普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种。柱内配置的钢筋有纵向钢筋和箍筋。纵向钢筋主要起承受压力的作用，箍筋起限制横向变形，有助抗压强度提高，对纵向钢筋定位并与纵筋形成钢筋骨架的作用。柱内箍筋应采用封闭式。主箍宽度应以构件断面尺寸减2倍的主筋保护层为内空尺寸，其高度的控制应根据梁绑扎的先后顺序确定，并应满足设计总说明要求；内部次箍宽度应以主箍的内空尺寸平分几等份后作为内空尺寸，高度同主箍。
　　3.4.2 钢筋的制作
　　 钢筋加工制作时，要将钢筋加工表与设计图复核，检查下料表是否有错误和遗漏钢筋，对每种钢筋要按下料表检查是否达到要求，经过这两道检查后，再按下料表放出实样，试制合格后方可成批制作，加工好的钢筋要挂牌堆放整齐有序。
　　3.4.3 钢筋的安装与绑扎
　　 根据设计图纸检查钢筋的钢号、直径、根数及间距是否正确，特别要检查负筋的位置。检查钢筋接头的位置及搭接长度是否符合规范。钢筋绑扎是否牢固，有无松动。检查混凝土保护层是否符合规范要求。检查钢筋表面是否有油渍、漆污和颗粒状（或片状）铁锈等―――钢筋表面不允许有上述缺陷。钢筋位置及预埋件位置偏差要在规定的范围之内。柱、墙钢筋的绑扎基本同主体结构，但柱子钢筋的绑扎应分两步进行，即先将梁以下柱子的箍筋依序套入柱主筋内并绑扎到位，在梁、柱节点位置，待梁的全部钢筋摆放到位以后，再将柱子的其他单肢箍及柱筋外箍分别绑扎到位。
　　3.4.4 钢筋连接
　　 钢筋机械连接强度高，质量稳定可靠；操作简单，施工速度快；适用范围广，适用于各种方位及同、异径钢筋的连接；不受钢筋的化学成分、人为因素、气候、电力等诸多因素的影响；无污染，符合环保要求，无明火操作，施工安全可靠。本层所有框支梁的连接采用滚压直螺纹机械连接。
　　3.5 混凝土工程
　　 本工程中转换层混凝土施工工程量大，浇筑时间长。为保证施工质量，在施工中采取以下措施。
　　 混凝土质量控制：达到工程需要的混凝土强度；控制12h~15h 的初凝时间；达到大体积混凝土施工工艺：施工时减少单方用水量并利用掺用外加剂等来提高和易性及流动性。在浇筑时，应有严格的计划，注明标号、体量、浇筑时间、坍落度、外加剂(包括杜拉纤维)掺量等，减少水泥用量并优选低水化热水泥。
　　施工缝设计：对于所有墙体和竖向施工缝进行处理。浇筑工艺采用：先东西侧，后南北侧顺序，分层浇筑转换大梁，每层高度为50cm，不在主梁上留施工缝。浇筑时每个出料口采用2 台~3 台振动棒和多个平板振动器，振动时间为25s~35s，以保证密实，确保振捣到位。
　　取样并养护混凝土试件：本工程转换层梁板结构混凝土浇筑施工中取样数量至少应为12 组，其中一组为7d 强度，采用相同条件进行养护。养护工艺主要有：覆盖养护，利用双层薄膜并经润湿后覆盖，覆盖时间为7d 以上，7d 后利用浇水养护，浇水养护的时间也是7d，始终保持混凝土湿润。
　　4 结语
　　 现代高层建筑向更高、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。建筑功能日益复杂化，使得建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。带转换层的高层建筑在转换层部分，由于梁、柱或板的尺寸较大，施工位置较高，所以对转换层现场施工的质量控制、施工的安全保障措施等方面都有极为严格的限制。
　　
　　参考文献
　　【1】王新国.高层建筑梁式转换层结构设计[J].福建建筑，2007(4).
　　【2】陈敏明.浅析高层建筑梁式转换层设计施工研究[J].广东建材，2010(1).
　　【3】周青.论带转换层高层建筑的结构设计[J].四川建材，2008(6).
　　【4】刘丽春，易义东.浅谈梁式转换层结构的设计与构造要求[J].中国新技术新产品，2009(13).
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。