基于混凝土结构转换层施工技术在高层建筑中的应用分析与探究

【摘 要】随着城市建设的发展，大部分高层建筑由于建筑使用要求，主体结构都必须设计转换层。因转换层的结构复杂，其施工要符合常规工艺特点，还应采取特殊措施，保证施工质量。本文主要从高层建筑转换层结构设计、高层建筑转换层梁模体系及支撑架、高层建筑转换层结构混凝土的裂缝控制等三个方面对高层建筑混凝土结构转换层施工技术进行了深入的分析与探究，可供此类工程参考借鉴。

【关键词】高层建筑；混凝土结构；转换层；温度裂缝控制；

前言

高层建筑的结构转换层作为建筑物内不同结构形式受力的连结与传承的关键节点，因此控制和把握转换层结构施工质量是非常重要的，尽管其施工过程质量控制难度较大，但只要科学规范施工，并采取严密科学的控制方案，其施工质量是可以得到保证的。随着高层建筑结构形式使用功能的变化，设置转换层已成为传递上部结构荷载的重要手段，然而，上部结构荷载的增加，使得转换层的结构尺寸往往较大，这将给施工带来许多新的课题。

1 高层建筑转换层结构设计问题分析

1.1 高层建筑转换层结构形式。现代高层建筑是多功能的，例如上部为小开间的居住和办公房屋，下部为大空间的商业用房等。因此，必需设置转换层以承托上部框架或剪力墙，转换层结构可为梁式板式、析架式或空腹析架式等形式。虽然国内现在大多采用钢筋混凝土转换梁，但由于钢结构可不影响楼层向上的施工进度，即混凝土模板可以挂在钢结构上进行浇筑，这种转换层结构国外应用较多。可以预见，钢结构或钢和混凝土组合结构的转换层形式将成为重要的发展方向。

1.2 高层建筑常见梁式转换层受力特点。用框架支承上部剪力墙，即构成框支剪力墙体系，由于在转换层上部和下部刚度差别很大，在连接处墙中和柱中应力分布是很复杂的，若建筑裙房可在一定程度上改善这一现象。当有一定数量的剪力墙不采用框架支承而直接落地时，可改变转换层上下部刚度差异过大，而导致位移曲线在此处突变，引起结构的破坏。

1.3 高层建筑转换层深梁弹性阶段应力。高层建筑转换大梁（我国目前采用的钢筋握凝土转换结构85%以上为梁式）往往为深梁。由于深梁应力沿梁高不呈线性变化，按弹性理论计算较复杂，过去常用三角函数和双曲线函数的级数解，也有用差分解的，还有用有限基本构件法解。在工程设计中，为适应方便、快捷的特点，多用编制好的应力系数表进行设计。梁受力在弹性阶段拉应力合力和压应力合力作用点间的距离（内力臂长）较小。

2 高层建筑转换层梁模体系及支撑架分析

2.1 高层建筑转换层组合大模侧压力控制。它包括高层建筑转换层模板侧压力控制和高层建筑转换层大模体系对拉螺杆受力分析两个方面。高层建筑转换层一般都为大体积混凝土结构，常用的梁式转换层多为深梁，梁高度较大需要对组合大，模板进行设计，特别是侧压力的控制便是施工中应重点考虑的问题。对于转换层浇筑混凝土多用内部振捣器。模板结构除需保证足够的承载力外，还应保证有足够的刚度。

2.2 高层建筑转换层支撑体系形式。高层建筑转换层支撑架有几点要求:一是可靠性和安全要求，二是方便性和适用要求，三是多功能和系列化要求。另外，高层建筑转换层支撑架设计计算有其特殊性，一方面支撑架的构造、型式、尺寸参数和杆件设置常随应用对象和施工要求的不同而变化，在遇有通道洞口工程外形变化以及其它施工需要时，不得不局部改变杆件和拉结点的设置。另一方面它的搭设也不象工程结构那样严格地按照设计图纸施工，在搭设中常常由于各种原因例如施工人员认识不足、要求不严、架设材料供应不足、操作工人的经验和主观意见等而改变构架参数。节点性能的差异性、附壁约束性能的变异性、结构和材料缺陷的难控性、荷载变异法均对支撑架的使用安全不利，同时也给支撑架的设计计算造成许多难以控制的影响因素。

3 高层建筑转换层结构混凝土的裂缝控制问题分析

高层建筑的转换层，一般厚度较大，而且体积较大，大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性要求外，主要就是如何控制温度变形裂缝的发生和开展。因此，在大体积混凝土施工中，必须考虑温度应力的影响，并设法降低混凝土内部的最高温度，减小其内外温差。而温度应力的大小，又涉及结构物的平面尺寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种组成材料的特性等多种因素。所以，必须采取温度差和温度应力双控制的方法以确保混凝土的质量。混凝土的收缩、徐变引起的高层建筑转换层构件裂缝都是高层建筑混凝土结构转换层产生裂缝的原因.高层建筑转换层混凝土一般都采用预拌混凝上。目前转换层混凝土采用C50的居多，C60的混凝土也有使用，当然混凝土强度越高，其施工难度将越大，因此还要对混凝土的特性及施工实践加以进一步总结研究，以保证转换层高强混凝土施工质量，防止裂缝的出现.转换层混凝土浇筑后应减少混凝土的暴露时间，进行表面保护，可以减小混凝土的内外温差，防止裂缝出现。常用的方法有保温法（利用保温材料湿砂锯末草袋等覆盖在结构物表面和覆挂在结构物四周模板外）和蓄水法、对梁式转换层蓄水法用得较少，但采用蓄水法进行温度控制还可以防止混凝土表面发生龟裂，提高混凝土的强度和密实性，对建筑面积不大的梁式转换层经济易行，蓄水深度可根据温度控制需要经计算确定.另外，还有做好转换层大体积混凝土温度监测。高层建筑转换层大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测试外、在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中还应进行混凝土浇筑块体升降温、里外温差、降温速度及环境温度等监测，其监测的规模可根据所施工工程的重要程度和施工经验确定，测温的方法可以采用先进的测温方法，如有经验也可采用简易测温方法.这些试验与监测工作会给施工组织者及时提供信息反映转换层大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术措施效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温控对策提供科学依据。实践证明，在进行了温度应力分析的基础上，在转换层大体积混凝土施工过程中，加强现场监测与试验、是控温、防裂的重要技术措施，也都取得了良好的效果，实现了情报化施工。混凝土拌和物浇筑成型后应及时进行养护。养护的目的是为混凝土正常硬化创造必要的温度、湿度条件，防止收缩开裂，保证混凝土达到设计要求的强度。混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。具体要求是，普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14d，矿渣水泥、火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21d.养护方法分为降温法和保温法两种。降温法即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、撒水或喷水养护；保温法是在混凝土成型后，使用保温材料覆盖养护（如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。 来源:考试大-公路监理工程师考试

4 结语

结构转换层是高层建筑物中不同结构形式相接的关键点，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连接纽带作用。转换层结构主要特点为结构构件的跨度和截面尺寸大，钢筋含量大并且排布密集互相穿插，砼的强度等级高，混凝土一次灌入量大，施工缝留置难度大，模板、模架支承体系要求高。所以，在结构转换层的施工过程中需要解决的技术难点较多，施工前对各技术难点提出针对性的解决办法和质量保证措施，精心计划、精心组织，加强施工过程控制和动态管理，严格按设计图纸和规范进行施工和验收，对保证结构转换层的质量及整个高层主体工程质量有着极其重要的作用。

参考文献:

[1]郑俊青，高校图书馆为成人教育服务问题的探讨[J]河北科技图苑2000.

[2]刘伟亮，大跨度钢桁架结构的滑移法施工[J]. 重庆大学土木工程学工程学院2002.