高層建筑鋼筋混凝土梁式轉換層的施工技術

　　摘要：文章結合實例重點對梁式轉換層施工的三大分項：模板和支撐體系、鋼筋的連接和綁扎、混凝土澆筑進行了分析探討。

　　關鍵詞：高層建筑；梁式轉換層；施工管理；鋼筋承載力

　　近年來，隨著城市建設的發展，高層建筑向多功能、多用途方向發展，因而相應的結構形式也日趨多樣。較為常見的形式是，上部為小開間的民用住宅，下部為大開間的商場或公共娛樂場所。然而，按照這樣的建筑形式進行結構布置時，上部墻體多而密，下部柱網少而稀，即剛度上大下小。這與常規的結構豎向布置的原則正好是相反的。為了完成上下不同柱網、不同開間、不同結構形式的轉換。于是，轉換層的建筑結構應運而生。

　　1轉換層概述

　　由于高層建筑下部結構受力較大，上部結構受力較小，這與常規的結構豎向布置的原則正好是相反的。為了滿足建筑多功能的要求，就必須在結構中設置轉換結構構件，以實現自上而下結構形式，軸線布置的自然過渡。轉換結構構件所在的樓層就是轉換層。

　　按轉換層所實現的結構轉換可分為三類：上、下層柱網、軸線改變：轉換層上、下結構形式沒有改變，但是通過轉換層使下層的柱距擴大，形成大柱網。常用于外框筒的下層，形成較大的入口；上、下層結構類型的轉換：這種轉換層廣泛應用于上部為剪力墻結構和框架剪力墻結構，它將上部剪力墻轉化為下部的框架，以創造一個較大的內部自由空間。轉換結構形式和結構軸線位置：即上部樓層剪力墻結構通過轉換層軸線錯開，形成上、下結構不對齊的布置。

　　實際工程應用中轉換層的結構形式有多種多樣，轉換層的結構形式主要有梁式、柑架式、空腹析架式、箱式和板式。從上部墻體形式上，可分為滿跨和不滿跨、開洞和不開洞、開門洞和開窗洞；從跨數上，可分為單跨、雙跨及多跨；從轉換梁功能上，可分為托墻和托柱：從轉換梁形式上，可分為加腋和不加腋：從轉換梁結構采用材料上，可分為鋼筋混凝土和鋼骨混凝土、鋼結構等。文章著重探討鋼筋混凝土梁式轉換層的施工技術。

　　2梁式轉換層施工

　　梁式轉換層施工的三大分項分別為：模板和支撐體系、鋼筋的連接和綁扎、 大體積混凝土的澆筑。

　　2.1模板及支架的施工

　　混凝土梁式轉換層的模板工程技術是施工技術的重要組成部分，離不開施工技術的基本屬性和特點，這就是條件的多變性、參數的難控性和理論與實際情況的差異性。追求最大程度地與實際情況相符合，是技術研究的基本要求。模板工程的設計包括：模板裝置的設置和裝拆設計及模板裝置的使用和周轉設計；模板裝置（或工程模板及支架）的結構和構造設計。

　　2.2鋼筋的連接和綁扎

　　高層建筑轉換梁截面大梁上下鋼筋布置錯綜復雜；梁式轉換層鋼筋用量大、型號多。準確放樣與下料、合理安排好鋼筋連接和綁扎尤為重要。

　　2.3混凝土澆筑

　　在轉換層結構混凝土施工中有一次澆筑和二次澆筑。一次澆筑的優點是結構整體性好，鋼筋安裝質量易保證，施工速度快；缺點是支模難度大，支撐材料用量大。二次澆筑的優點是澆筑第二層混凝土時的自重可充分利用第一層已達到一定強度的混凝土承擔，支撐用量少；缺點是對結構的整體性有一定影響，分層面處理較困難，施工速度慢。

　　3實例分析

　　3.1工程概況

　　某高層建筑，地下室1層，地上28層，建筑總面積70000m2。1層為商業用房，1層層高5.10m,2～28層為住宅，層高3.1m,采用剪力墻—筒體結構。這樣需要在第1層與第2層之間設置結構轉換層，同時兼作設備層。

　　3.2轉換層施工關鍵點及難點

　　框支梁模板支撐系統的設計與施工；框支梁鋼筋正確翻樣、下料、就位，梁柱節點的質量控制；框支梁混凝土溫差裂紋和收縮裂紋的控制。

　　3.3方案確定

　　由于采用疊合法成型會在轉換層結構中產生因施工原因導致的附加內力，而且這個附加內力并不隨施工過程的終結而消失，而是永久的疊加在結構中；此外由于分層澆筑對梁混凝土的整體工作不利。經過綜合分析，所以最終決定采用一次澆筑混凝土的方法，采用滿堂扣件式鋼管進行支撐，并由第4層與第5層之間的結構轉換層來承受施工荷載。轉換層的層高2.15m,轉換梁上、下端與樓板相連，上層樓板厚200mm,下層樓板厚300mm。轉換梁承托上部剪力墻，轉換層結構混凝土強度等級為C40。轉換梁的截面尺寸可按下列公式確定：

　　Vmax≤0.15βc fcbh0/γRE

　　式中：Vmax——轉換梁截面組合的最大剪力設計值；

　　βc——混凝土強度影響系數；

　　γRE——構件承載力抗震調整系數；

　　fc——混凝土軸心抗壓強度設計值

　　b——轉換梁截面寬度：

　　h0——轉換梁截面有效高度。

　　本工程轉換梁截面尺寸取b=900mm,h=2500mm。

　　3.4承載力計算

　　轉換梁斜截面受剪承載力主要由混凝土和箍筋承擔，水平腹筋對斜截面受剪承載力有一定貢獻，約占11%。因此，可不考慮水平腹筋的作用，將其作為安全儲備。斜截面受剪承載力可按下列公式計算：

　　Vυ= f1bh0+0.47λ

　　式中：λ——計算剪跨比；

　　f1——混凝土抗拉強度設計值；

　　fyv——箍筋抗拉強度設計值；

　　Asv——配置在同一截面內箍筋各肢的全部截面面積；

　　S——箍筋的間距；

　　b——轉換梁截面寬度；

　　H0——轉換梁截面有效高度。

　　此外，轉換梁在結構中是非常重要的結構構件，是保證結構安全的關鍵之一，在正常使用狀態，一般不允許出現斜裂縫，截面尺寸還應滿足：

　　Vs≤0.5fykbh

　　式中：Vs——不考慮地震作用的轉換梁支座截面剪力短期效應組合值。

　　3.5施工要點

　　3.5.1模板支撐為了保證荷載的正常傳遞，搭設模板支撐時，要求上、下層支撐在同一位置，同時為了使施工段結構受力達到最小，應確定合理的拆除支撐的次序。在轉換混凝土強度達到100%之前，上下兩層樓板的加強支撐均不得拆除，轉換層大梁底模須待同條件養護的混凝土試塊強度達100%設計強度后方可拆除，以保證轉換層在施工過程中的安全性和穩定性，。

　　3.5.2鋼筋綁扎本工程按如下方法進行鋼筋安裝綁按：轉換層梁底?！Ｗo層墊塊（用φ32鋼筋段@1500）→底筋→支撐鋼筋（馬凳筋@1500）→面筋→箍筋→底二排、三排（各排用φ48鋼短段墊起）→面二排筋→腰筋→支設轉換梁模板及所在層模板→安裝固定上部結構插筋。

　　3.5.3混凝土澆筑（1）優化配合比。由于支撐大梁的柱及轉換大梁鋼筋非常密集振搗困難稍有疏忽就容易造成混凝土不密實甚至造成蜂窩、孔洞、露筋等質量問題，為了降低砼溫升，提高砼的和易性、密實性及體積穩定性，本工程采用高效減水劑及I級粉煤灰，降低水泥用量。優化砂石級配，嚴格控制砂、石中的含泥量不超過1。（2）混凝土澆筑?；炷潦┕けM量安排在白天進行，并確?；炷恋妮斔筒婚g斷?；炷翝仓謱舆M行，每層高度控制在300～500mm。每層間隔時間1.5～2h。轉換層大梁的鋼筋密集，特別是梁柱節點處密度更大，在混凝土振搗時應注意分層搗實，避免過振、漏振。當鋼筋較密、振動棒不能插入振動時，應由工人用鋼纖仔細插搗，確?；炷恋拿軐嵭?。

　　為了使大梁受力均衡，大梁混凝土澆筑時采用兩臺泵機，兩端同時向中間澆搗。第二次澆搗上層混凝土時，必須等第一次混凝土強度達到75%時再與樓板一起澆筑，澆筑前迭合面必須按施工縫進行處理。

　　3.6防止塑性裂縫的控制措施

　　3.6.1防止混凝土內外溫差在混凝土澆筑完畢12h以內，在轉換梁上先覆蓋一層塑料薄膜，再用1cm厚的麻袋覆蓋整個樓面，這樣就能使混凝土中心最高溫度與表面溫度之差控制在22℃以內，能夠有效的防止溫差裂縫的產生。

　　3.6.2防止混凝土沉降為了增加砼的密實度，減少砼內部微裂縫的出現，在梁柱相交的核心區混凝土澆筑完畢約1～1.5h后并應在初凝前，用直徑為33mm的振動棒二次振搗，振動棒插入梁下500mm為宜。

　　4結語

　　本工程所采用的轉換層施工方法，保證了轉換層的支模系統穩定可靠，混凝土溫差控制嚴密、無裂紋產生，確保了轉換層的施工質量和施工安全。