高层建筑转换层结构施工技术研究

摘要：转换层结构的施工技术是高层建筑施工的关键技术之一。介绍了转换厚板的施工特点，详细阐述了转换厚板的施工技术：模板支撑、混凝土施工和钢筋施工，分析了转换板在施工阶段存在的问题，并提出了解决问题的措施，为今后相应工程提供了参考。

关键词：转换层结构；施工技术；温度裂缝

Abstract: The conversion layer structure of the construction technology is one of the key technologies for high-rise building construction. The construction characteristics of the conversion of thick, elaborate conversion slab construction techniques: template support, concrete construction and steel construction, the problems of the converter board in the construction phase, and proposed solutions to problems for the next corresponding the project provides a reference.Key words: conversion layer structure; construction technology; temperature crack

中图分类号：TU973+.3文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

1. 前言：转换层结构概述

随着我国经济的快速发展和工业化逐步推进，高层建筑作为一种解决我国人口基数大、城市用地紧张的建筑形式被广泛应用。在这些高层建筑中，为适应建筑空间功能化和形式多样化的需要，必须在高层建筑上、下部楼层竖向结构发生改变，或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上、下结构轴线错位的位置设置水平转换结构，即转换层结构。和一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这就意味着转换结构组成的了建筑的主要构件，它们的设计和施工是否合理、安全、经济对整个建筑的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。

转换层按结构功能，可分为三类[1]：一是上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架—剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间；二是上下层的柱网、轴线改变。转换层上下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层形成较大的入口；三是同时转换结构形式和轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。在实际工程应用中，转换层的结构形式有多种多样。国内高层建筑普遍采用钢筋混凝土的建筑形式，其转换层的形式主要有：箱式转换层、厚板式转换层、梁式转换层、空腹桁架转换层等。

本文选用厚板式转换层作为研究对象，对厚板转换层结构的施工特点、施工技术和施工存在的问题逐一阐述明细，并提出了解决办法。

2 厚板转换层结构的施工特点

转换层结构可以实现高层建筑上下部楼层功能和形式的改变，但同时构件的受力性能也变得复杂，不利于建筑结构抗震，其施工水平难度加大[2]。

2.1.结构尺寸大，楼面支撑荷载重。带转换层体系内力的改向是通过引发截面内力来实现的，结构内力分布比较复杂，同时为保证上部结构水平剪力顺利传往下部，对转换层楼面水平刚度有严格要求。

2.2.分层浇筑，利用先浇部分构件承载。转换层水平构件高跨比较大，截面弯曲时水平纤维相对错动不可忽略，平截面假定不再适用，一般呈现短深梁或厚板的受力特性。采用二次浇筑法进行时，应对叠合构件进行仔细分析，考虑分层处水平剪力对构件的影响，必要时应与设计单位配合，进行一次设计，确保一次叠浇构件在施工阶段和正常使用状态下的承载能力。

2.3.结合下部结构，灵活布置支撑系统。为减少对结构抗震的不利影响，避免转换结构上下层发上刚度突变和剪力突变，设计不落地支撑系统时可以结合下部结构进行灵活合理布置。

2.4.根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则，在进行高层建筑结构设计时应加强转换层下部主体结构刚度、弱化上部结构刚度，转换层结构在由地震荷载参加组合的工况下，下部竖向构件轴压比限制有严格的控制，以保证结构具有足够的延性。

2.5.利用钢骨架或预应力卸荷。在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。

3 厚板转换层的施工技术

3.1模板工程

模板工程是指在新浇筑混凝土成型的模板以及支撑模板的全部构造构件，其中，接触混凝土并控制预定尺寸，形状、位置的构造部分称为模板，支持和固定模板的杆件、桁架、连接件、金属附件、工作便桥等构成体系，对于滑动模板、自升模板则增设提升动力以及提升架、平台等构成。模板工程在混凝土施工中是一临时结构。模板支撑是转换层结构施工的第一步，由于转换层结构的体型大、自重重，对模板支撑系统的承载能力、刚度和稳定性都有严格的要求，必须进行详细的计算和验算。

3.2厚板转换层混凝土施工技术

高层建筑利用厚板作为转换层结构一般都属于大体积混凝土施工范畴，与普通钢筋混凝土相比，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，最主要是控制温度变形裂缝的发生和开展。那么在大体积混凝土是如何产生温度裂缝？这是由于大体积混凝土在水化反应中产生大量的热量，使得大体积混凝土内外产生温差。在温差的作用下，混凝土发生热胀冷缩；另外，混凝土是热的不良导体，散热很慢，浇注后的大体积混凝土内部温度远比外部高，温差可达60℃左右，造成内胀外缩，在外表面产生很大的拉应力而开裂。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。

在实际工程应用中，多从原材料选用、混凝土配合比设计、混凝土浇筑和养护等方面控制大体积混凝土的温度变形，从而控制混凝土的开裂。

3.2.1 混凝土用料设计

大体积混凝土施工过程中可以采取多种工程措施控制温度变形，单从混凝土配合比设计角度来看，主要从以下三方面着手进行配合比设计：①低水化热的水泥和尽量减小水泥用量；②尽量减少用水量，提高混凝土强度；③合理使用混凝土外加剂。进行配合比设计时应注意：①设计配合比时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度，以满足减少水泥用量的要求。但必须征得设计单位的同意和满足施工荷载的要求。②混凝土配合比，应根据使用的材料通过试配确定。水灰比应小于等于0.6。砂率应控制在0.33~0.37（泵送时宜为0.4~0.45）。坍落度应根据配合比要求严加控制。当采用商品混凝土泵送时，坍落度的增加应通过调整砂率和掺用减水剂或高效减水剂解决，严禁在现场随意加水以增加坍落度，并应将坍落度控制在10~14cm为宜。

3.2.2 混凝土浇筑

大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法[3]：①全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未初凝时，即升始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方案适用于结构物的平面尺寸不太大的工程，施工时宜从短边开始，沿长边推进；也可分为两段，从中间向两端，从两端向中间同时进行。②分段（块）分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。③斜面分层。适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层底层开始，逐渐上移，此时向前推荐的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1：3，以保证分层混凝土之间的施工质量。

分层的厚度决定于振捣器的棒长和振动力的大小，也要考虑混凝土的供应量大小和可能浇筑量的大小，一般为20～30cm。插入式振捣器应伸入下层50cm为宜。分层浇筑时，上层钢筋的绑扎应在下层混凝土经一定养护其强度达到1.2N/mm2，混凝土表面温度与混凝土浇筑后达到稳定时的室外温度之差在25℃以下时进行。分层浇筑间隔的时间，应以混凝土表面温度降至大气平均温度为好，即水化热温升的峰值以后，一般为3~5d，因此间隔时间以大于5d为宜。

3.2.3 混凝土养护

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。

3.3钢筋施工技术

转换板内的钢筋具有排布密集、直径大、多层分布的特点，因此，钢筋的合理就位、绑扎和连接成为转换板钢筋施工的重要技术。

3.3.1钢筋的就位和绑扎

转换板内的钢筋纵横交错，就位和绑扎难度较大，因此在钢筋放样前必须搞清设计意图、认真审核、熟悉设计文件和各项说明，严格执行现行钢筋下料规范，以确保钢筋工程的质量。板内布筋遵循：横向筋放于外排，竖向筋放于内排，上部筋在跨中连接，下部筋在暗梁处连接。钢筋绑扎过程中应严格的自检。当前一部分未验收合格时，不得进行下一道工序的施工，混凝土浇筑范围内的钢件必须全部验收合格后方可浇筑混凝土。

3.3.2钢筋接头连接

由于转换板内的钢筋层数较多，为保证钢筋连接质量和方便施工，板中所有受力钢筋均采用焊接的方式，在完成焊接之后，必须对这些焊接点全部进行无损检测，只有在达到检测标准要求、得到许可证后，才能进行下一步钢筋的安装与绑扎。直径大于32mm的钢筋应采用机械连接，直径小于32mm的钢筋采用闪光堆对焊，可采用冷压套筒连接和锥螺纹接头连接。当转换板的厚度较大时，应采取必要的措施来保障钢筋骨架的稳定操作。

4 施工存在的问题

4.1 支撑材料大量使用，增加了施工成本

转换板作为高层建筑转换层结构具有空间尺寸大、自身的重量大以及结构的复杂性等特点，使得模板支撑体系较为复杂，增加了施工的难度。采用常规的混凝土浇筑施工，其支撑体系一般要从转换层安装到底层地面，甚至要安装到地下室的厚板位置。所以，造成了大量支撑材料的占用，致使材料周转过程产生的费用过大，直接的增加了施工的成本。

4.2 温度裂缝的产生，影响结构的耐久性

外界环境温度的剧烈变化和水泥水化反应是大体积混凝土产生温度裂缝的主要原因，结构产生裂缝，会引起渗漏水，影响结构整体性和耐久性。对于高层建筑的转换层结构，如若产生温度裂缝，整个结构的安全性都将受到影响。

5. 对转换层施工过程中出现问题的防治措施

5.1 根据下部结构的特征，合理布置支撑体系

在进行高层建筑转换板的模板支撑体系的布置时，要结合高层建筑下部的结构特征，使用悬空支撑体系，进行灵活的设置，使上部的荷载均匀的传到下部贯通的竖向受力部件，最大程度上减少直接作用于横梁楼板等构件的荷载。

5.2 分层浇筑混凝土，利用先浇筑的部分构件承担荷载

浇筑混凝土的时候使用分层法，全面的利用前期浇筑的部分构件的强度作为荷载的承担体，成为支撑体系减少荷载的有效手段。

5.3 提高混凝土浇筑质量，避免温度裂缝产生

因为转换层的体积较大，在混凝土的浇筑过程中，要通过使用大体积混凝土施工的先进技术来完成，如使用低水化热的火山灰硅酸盐水泥。采取科学的养护手段，尽量减少表面和内部温度差，从而避免温度裂缝的产生。

6 结论

转换层结构已成为现代高层建筑结构发展的趋向一。转换层结构是否合理，直接影响着高层建筑结构的质量。所以对转换层施工技术的研究有着重要的意义和价值。

参考文献

[1]李爱民．高层建筑施工中的转换层的施工技术要点[J]．科技传播，2011，22．

[2]曾然．浅析高层建筑转换结构施工技术[J]．内江科技，2011，08．

[3齐伟．高层建筑转换结构施工技术分析[J]．江西建材，2011，04．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。