高层建筑中梁式转换层的施工工艺

【摘要】现代建筑为了满足人们的多样化需求，在高层建筑中梁式转换层越来越多，梁式转换层施工较之其它层施工无论是要求还是难度都要大得多。本文结合湖南某商务酒店实例，介绍高层建筑梁式转换层的模板支撑体系设计、钢筋工程和混凝土施工，对施工中的重点和难点进行了深入剖析并提供了解决方案。

【关键词】转换层；混凝土；钢筋；支撑；施工工艺

1、引言

近年来，国内外高层建筑迅速发展，现代建筑越建越大、越建越高，建筑向着功能多样化和综合化方向发展，许多建筑集公用、商用、住宅为一体，这些建筑在为人们提供良好的生活环境和工作条件同时，也给建筑业带来了不小的挑战。在同一栋建筑中，不同用途的房间间隔要求是不一样的，会沿房屋高度方向发生变化，为了应对这种变化，现代建筑大多都设计了转换层，转换层拥有重大梁，施工难度大，由于转换层承载力大，因此，转换层也是整个建筑安全的关键。对转换层的施工应当引起工程建设方的高度关注。

2、工程概况

湖南某商务酒店位于长沙市区繁华路段， 28层，总高度为114.50米，建筑面积18364O。其中，1、2层为商业中心，2层以上用作住宅，为满足1、2层商用及2楼以上住宅的不同要求，在2层设置梁式转换层以调节上、下层不同的室内空间功能要求。该工程具有以下难点：

1） 模板支撑系统

本转换层梁截面尺寸巨大，梁体自重及施工荷载非常大，且属高支模，施工的安全度和稳定性要求高。因此，确定转换层梁板的支撑系统方案，确保支撑系统具有足够的承载力和整体稳定性，是施工首先要解决的问题。

2） 钢筋连接与绑扎

转换层梁的配筋量大、主筋长、布置密，梁柱节点区钢筋纵横交错。因此，关键是正确地翻样和下料，保证钢筋绑扎到位。

3） 叠合层承载力验算

设置模板支撑系统后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的，应对转换梁及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。

4） 混凝土浇筑及裂缝控制

梁柱节点核心区钢筋密集，混凝土自由下落困难，截面尺寸巨大，大体积混凝土容易产生温差及收缩裂缝。因此，关键是保证混凝土的密实度和防止裂缝的产生。

3、方案选择

转换层纵向柱网间距为9.5m，横向柱网间距为16.8m。框支梁截面最大为1100mm×2250mm，框支梁自重荷载56.25kN/O，加上施工活荷载，总荷载约60kN/O。考虑到转换层混凝土自重以及施工荷载非常大，且梁下的楼板无法直接承受其荷载，因此方案经专家论证后采用叠合浇筑法。应用叠合梁原理将转换梁分2次浇筑叠合成型。第1次浇筑高度至6.320m即次梁梁底标高，待第1次浇筑的混凝土强度达到80%以上时，再浇筑6.320～7.170m转换层板面，利用第1次浇筑混凝土形成的梁支承第2次浇筑混凝土的自重及施工荷载，采用此施工技术时，转换梁下的钢管支撑系统只需考虑承受第1次的混凝土自重和施工荷载，因而可减小其下部钢管支撑的负荷，同时混凝土分层浇筑可缓解大体积混凝土水化热高、温度应力过大对控制裂缝的不利影响。

框支梁内主筋为HRB400级?28钢筋，截面尺寸共分8种。其中截面尺寸最大1100mm×2250mm，最小为750mm×1200mm，混凝土强度等级为C35，主梁最大跨度为16.8m；框支柱内主筋为HRB400级?32钢筋，截面尺寸4种，其中截面尺寸最大1200mm×1400mm，最小为750mm×750mm，混凝土强度等级为C45。楼板厚度200mm，混凝土强度等级为C35。

4、模板及支撑系统

转换梁模板支撑体系：采用?48×3.5标准钢管搭设模板支撑系统，钢管支撑只考虑承受第1次浇筑的混凝土自重及施工荷载。由于地下室顶板浇筑厚度为200mm，不能承载上部支模体系传递的全部荷载，因此根据计算必须用2层以下的支撑传递至地下室底板承担。要求地下室顶板混凝土浇筑后，梁板支撑模板均不能拆除。转换梁下支撑体系立杆间距为900mm，大横杆步距≤1200mm，梁下小立杆间距450mm，在靠近杆顶和杆脚处，各用水平连杆双向拉结固定、剪刀撑设置在梁两侧的立杆垂直面上。梁的线荷载较大，为保证荷载可靠传递给立杆，梁底采用可调支座，梁两侧采用双扣件，立杆下采用通常铺设200mm×50mm配钢垫板，整个支撑架按满堂脚手架的要求搭设。梁模板采用18mm厚胶合板作模板，梁背楞采用50mm×100mm木方配M14对拉螺栓用标准钢管固定。背楞间距500mm，螺栓间距：水平500mm，竖向400mm。梁模板安装时，要求按0.3%L起拱（L为梁的最大跨度），具体结构见图1。

图1 转换梁模板支撑体系

5、钢筋工程

5.1 转换梁配筋加强

本工程采用叠合浇筑法，应对叠合构件按照《混凝土结构设计规范》GB50010―2010要求进行施工阶段计算。选取转换层截面尺寸为800mm×2200mm，跨度为16.8m，混凝土强度等级C35的转换梁进行计算。

经计算，第1次浇筑梁顶即叠合层配置9?28@400钢筋（As=5542mO）抵抗截面支座负弯矩。为方便施工配置的负弯矩钢筋按照非通长纵筋布设，纵筋伸出支座长度α0取值为ln/3，ln的取值规定为：对于端支座，ln为本跨的净跨值，对于中间支座，ln支座两边较大一跨的净跨值。选配?8@2506肢箍筋即可满足要求（见图2）。

图2 转换梁配筋

5.2钢筋绑扎

梁底模支撑好后，进行转换梁钢筋绑扎，绑扎步骤：搭设钢筋支撑架清扫工作面对主筋纵向位置定位划线用支撑及箍筋定好主筋的横向位置在主筋上划好箍筋位置线，安放好箍筋并绑扎把25mm垫铁放在梁底、梁边，同时取掉支撑把梁放下在模板上划好板底筋的位置线并绑好板底筋等水电配管完毕后、同样分好板负筋位置并绑扎最后调整间距并垫上足够马凳。

5.3钢筋加工与连接

1） 为保证转换梁内钢筋连接质量和方便施工，梁中所有受力钢筋均采用直螺纹套筒连接。

2） 转换梁钢筋在柱中插空放置，同方向框支梁钢筋需上下兼顾，让尽可能多的钢筋拉通，不得在节点处截断锚固。大部分纵筋应紧靠柱筋内侧，和柱箍筋位于同一垂直面。梁下部钢筋和上部钢筋在同一根梁内应位于同一垂直面上，不得交错放置。

3） 梁柱核心区箍筋是重点也是难点，在梁筋绑扎前按照设计图纸100mm 间距，计算出柱头内箍筋数量，在安放好梁底筋后加入柱箍筋，保证转换梁腰筋分布均匀，严禁多加或者少加，并在未封柱模板前安设完毕，并绑扎好。

4） 转换梁钢筋大而多，梁设有3排主筋，上、下排钢筋之间设置25mm垫铁，间距1m，并于梁主筋进行绑扎；上、下排钢筋应对齐绑扎，严禁错缝绑扎，在避开纵向钢筋的接头部位每隔1.5～2m布设下料管，以便混凝土灌注和振捣。

5） 由于转换梁内钢筋骨架很重，为保证保护层厚度，采用短钢筋作垫块，保护层垫块成排布置（排距1.5m），统一垫在主筋下、在梁骨架就位前放置。混凝土浇筑后，对垫块表面作防锈处理。

6） 转换层钢筋应严格按设计要求进行施工，节点处梁上、下部钢筋应尽量位于同一垂直面上保证柱有足够的振捣空间，确保有4个振捣点能够上下贯通便于振捣。

6、转换层混凝土施工

转换梁内浇筑C35混凝土，由于梁截面大，钢筋密集且在5月中旬施工，时逢高温季节，如何保证转换梁内混凝土的浇筑质量是本工程转换梁施工的重点和难点。

6.1混凝土配制

1） 选用较低水化热的42.5R级普通硅酸盐水泥，在满足设计要求的前提下，在混凝土搅拌料中掺入适量的I级粉煤灰。

2） 细骨料采用细度模数为2.7～2.8的中砂，含泥量≤2%。

3） 粗骨料采用连续级配的碎石，粒径为5～31.5mm，含泥量≤1%，具有良好的形状，质地坚硬，细长和片状颗粒≤10%，不含分化颗粒。

4） 掺入适量高效低碳的微膨胀剂UEA。

5） 掺入缓凝型的RW-3高效减水剂，缓凝时间达到5h以上。

6） 转换层梁板C35微膨胀混凝土配合比为（kg/m3）：碎石∶砂∶水泥∶粉煤灰∶减水剂∶膨胀剂∶水=997∶693∶390∶75∶15.8∶60∶195。

6.2 混凝土浇筑

1） 由于转换层钢筋量多，混凝土浇筑量大。采取先浇筑柱、梁节点部位，后浇筑梁、板的施工方法。

2） 混凝土的浇筑从中间向两边对称进行，以保证支撑体系稳定，转换梁、板混凝土采用“薄层浇筑，循序渐进”的原则。

3） 混凝土采用定点浇筑方法，混凝土通过预先布设的在梁内的下料管进行下料，下料管随浇筑随上拔，以免凝固在浇筑的混凝土内。

6.3 混凝土振捣

1） 钢筋稠密的地方采用直径为30mm振捣棒，振捣棒插点间距≤300mm。振捣棒的操作要做到“快插慢拔，直上直下”，按梅花点位置布置。

2） 上层混凝土浇捣时插入下层混凝土深度≥50mm，每点的振捣时间以混凝土表面泛出灰浆，不再出现气泡为准。

3） 混凝土的振捣顺序为从浇筑层的底层开始逐层上移，以保证分层混凝土之间的施工质量。

6.4 施工缝做法及处理

6.4.1 留齿形加筋施工

缝梁上、下部分间的水平施工缝沿纵向留出齿形，同时增设6?25附加插筋，纵向间距500mm（见图3），钢筋长1m，施工缝上、下各半以提高施工缝处的水平抗剪能力，加强梁上、下部分混凝土间的约束，缩短伸缩变形区段，分散因温差、收缩而产生的两部分混凝土间在施工缝处的约束变形应力，控制可能由此应力累积过大而产生明显的裂缝。

图3 框支梁水平齿形加筋施工缝示意

6.4.2 施工缝处理

由于框支梁宽度较大且钢筋较密，为有效做好施工缝凿毛和钢筋上所粘水泥浆的清理工作，在第次混凝土浇筑1d后用加长钢钎凿毛，加长钢丝刷清刷，并用高压水清洗，且在第2次混凝土浇筑时在施工缝处薄铺1层水泥浆。

6.5 混凝土温度控制与养护

1） 为防止混凝土表面散热过快、内外温差过大，并使混凝土有较好的保水性，在梁底模及侧模（均为竹胶合板）外铺设1层塑料薄膜。现场测温表明，混凝土浇筑后竹胶合模板内外温差保持在18.6～19℃，保温效果良好。对于上表面的养护，第1次浇筑时将转换梁周边浇高0.2m，在中间形成凹槽蓄水养护；第2次浇筑的混凝土终凝后，将侧面的双层塑料薄膜上翻包裹再覆盖1层麻袋并浇水养护。然后，根据测温记录，及时采取掀或加盖麻袋的办法进行散热或者保温，控制混凝土内外温差在25℃以内，基面温差和基底温差均控制在20℃范围内。混凝土养护≥14d，升温阶段保湿养护，降温阶段保温养护。

2） 本工程采用JDC-2建筑电子测温仪进行混凝土温度监控。平面共布置9个测点，每个测点布置6个测温传感器及测温探头，在混凝土浇筑前埋入并固定保护。在混凝土升温阶段每2h测1次，降温阶段每4h测1次；后期6～8h测1次，同时测量大气温度。经测量，本工程实测中心最高温度73.8℃，此时板底55.6℃，板面50.3℃，混凝土内外温差符合规范要求。

经测试，转换梁混凝土7d抗压强度达34.5MPa，28d抗压强度达47.9MPa，完全满足设计要求。拆模后混凝土表面平整，无任何蜂窝、麻面现象；实测表面垂直度2mm、平整度3mm，实测点合格率达94%，均达到《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204―2002（2011年版）的合格标准。

结语

转换层关系到整个建筑的安全，各种施工难度较之其它层都高，本工程中转换层钢筋密集，梁的自重大，施工非常困难，因此需要在前期方案制定时进行充分而严谨的论证，施工时，对钢筋绑扎和混凝土浇注要重点保证。本工程的转换层施工具有广泛的代表性，工程中所使用的施工技术可供今后类似转换层的施工借鉴。

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