谈高层建筑混凝土结构转换层施工的关键点

摘要：转换层在建筑功能上的作用主要有：提供大的室内空间；为建筑物提供大的入口；在高层建筑中部提供大空间。今后这方面的话题，值得我们不断积累经验和继续探索下去。

关键词：结构转换层；高层建筑；关键点

【分类号】：TU974

1.引言

通常，建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，则该楼层称为结构转换层。

转换层结构的施工特点上，部分竖向构件在转换层处被打断，使竖向力的传递被迫发生转折，而转换层就是实现转折功能的大型水平构件。带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系，该结构及其支撑系统有自身的特点。如：（1）结构尺寸大，楼面支撑荷载重；（2）分层浇筑，利用先浇部分构件承载； （3）结合下部结构，灵活布置支撑系统；（4）通过下部竖向构件卸荷；（5）利用钢骨架或预应力卸荷

2.施工关键点

2.1施工技术控制要点

基于混凝土转换结构的上述特点，在确定施工方案时应重点考虑：（1）转换板的自重、施工荷载以及所承受的上部结构荷载往往非常大，所以应选择合理、可行的模板支撑方案，并根据转换板的结构特点进行模板支撑体系的设计。（2）设置模板支撑系统以后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段的不同，应对转换层及下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。转换板本身受下部支撑体系的作用或混凝土施工方法的影响，在板中易产生设计时未考虑到的附加内力，故需对转换板在施工阶段的受力状态做具体的分析和计算，必要时可采取一定的构造措施来抵抗这些附加内力。（3）对于大体积混凝土转换板，施工时应考虑采取减小混凝土温度差值、温度变化以及混凝土收缩徐变的措施，防止新浇混凝土产生温度裂缝和收缩裂缝。（4）转换板承受的荷载很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定。（5）应及时做好转换板施工期间板的变形、混凝土施工温度的监测，及时掌握各种对施工质量不利的情况，并及时采取措施进行预防和纠正。

2.2混凝土工程的施工分析

高层建筑的转换板，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，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。

2.2.1原材料要求

（1）水泥：在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥（发热量270-290Kj/kg），严禁使用安定性不合格的水泥。（2）骨料：粗骨料碎石和卵石均可，应采取连续级配。其最大粒径不得大于钢筋最小净距的3/4.当采用泵送混凝土时，为了提高混凝土的可泵性和控制增加水泥用量。骨料中不得含有有机杂质，其含泥量应小于等于1%.细骨料宜选用粗砂或中砂，含泥量应小于等于3%.当采用泵送混凝土时，其粗细率以2.6-2.8为宜。控制细砂以0.3二筛孔的通过率为15%-30%；0.15mm筛孔的通过率为5%-10%.粉煤灰为了减少水泥用量，可掺入水泥用量10%的粉煤灰取代水泥。粉煤灰的烧失去量应小于15%，SO3应小于3%，SiO2应大于40%，并应对水泥无不良反应。外加剂为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求，宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。

2.2.2混凝土用料设计

为寻求大体积混凝土合理的配合比，首先分析一下其产生温度裂缝的原因，众所周知，大体积混凝土温度裂缝主要是由于水泥水化产生的热量，使大体积混凝土内外温差过大所致。这是由于混凝土具有热胀冷缩的性质，一般认为混凝土的热膨胀系数约为6―13 10-60C，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，其次从混凝土用集料品种看，热膨胀系数大小对混凝土温度应力及结构的温度变形有很大影响，选取用热膨胀系数小的骨料可减小大体积混凝土的温度应力，提高抗裂性。再次，从骨料的粒径看，骨料粒径较大的混凝土，其水泥浆量较少，热膨胀系数小，可减小大体积混凝土的温度应力，提高抗裂性。通过上述分析，大体积混凝土出现裂缝的主要原因是明显的，在当今混凝土配合比设计和施工中通常采用如下几点措施：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；④选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径；⑤预冷原材料；⑥合理分缝、分块，减轻约束；⑦在混凝土中预埋冷却水管；⑧在混凝土表面绝热，调节表面温度下降速率；⑨抛投石块。

从上面通常采用的措施可看出，这多种措施中，除施工过程中可采取的措施外，从混凝土配合比设计的角度看，主要应从①一③着手，进行配合比设计。进行配合比设计时注意：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。

2.2.3施工准备以及要点

大体积混凝土施工前的准备工作，除按一般混凝土施工前必须进行的物质准备、机具准备、技术准备和现场准备外，应根据其施工的特殊性，做好附属材料和辅助设备的准备工作，如冰、冰水箱（池）、真空吸水设备、水泵、测温设备等。尤其要做好施工方案的编制工作。施工方案编制的重点，应该是：①根据减少约束的要求，确定分层分块的尺寸及层间、块间的结合措施。②通过热工计算，确定混凝土入模温度以及对材料加热或降温的措施。③确定混凝土搅拌、运输和浇筑的方案。④制定混凝土的保温方案。⑤保证工程质量、安全施工和消防措施的制订。混凝土工程在施工中要注意以下要点：

大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高温度小于等于300C时为宜。气温大于300C时，应采取相应的降低温差的减少温度应力的措施。

混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比。混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5-2min.雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整用水量和粗细骨料用量。

搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失、坍落度变化等现象。如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。

2.2.4混凝土浇筑要点

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：

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。

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。

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上浇筑后达到稳定时的室外温度之差在250C以下时进行。为了加强分层浇筑层间的结合，可以采取在下层混凝土表面设置键槽的办法。键槽可用100mm 100mm的木方每隔lm左右留设。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。

混凝土应采用机械振捣。振捣棒的操作应做到“快插慢拔”，在振捣过程中，宜将振动棒上下略有抽动，以使上下振捣均匀。每点振捣时间以20-30s为宜，但还应视混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。分层振捣时，振捣棒应插入下层5cm左右，以消除两层之间的接缝。振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁锹摊平拍实。

3.结束语

目前，国内应用最多的是梁式转换层，它设计和施工简单，受力明确，一般用于底部大空间剪力墙结构。当上下柱网、轴线错开较多，难以用梁直接承托时，可以做成厚板或箱式转换层，但其自重较大，材料耗用较多，计算分析也较复杂。总之，今后这方面的话题，值得我们不断积累经验和继续探索下去。