浅谈高层建筑施工中转换层施工技术分析

杨水花


一、工程概述：
某工程是一座集住宅、商场、停车场为一体的多功能现代化高层建筑，负一层为停车场，一、二层为商场，三至十五层为住宅楼，结构形式为负一层至二层为大跨度框剪结构，三层为梁式转换层，转换层以上为框剪结构。转换主梁截面尺寸为700mm×1600mm，次梁为500～600mm×1200～1600mm，转换层板厚150mm，砼强度等级为C40。
二、高层建筑功能综合化的优点及结构体系的特点分析
1、高层建筑多功能综合化的优点：
    (1)功能多样化：将各种使用功能的建筑单元集中布置并上下组合在一起，使用上更方便，为人们提供良好的生活环境和工作条件，适应现代社会高效率、快节奏生活的需求；
  （2）集中紧凑：紧凑的建筑布置，达到建筑面积较高利用率，相应集中紧凑的管道线路，有利于节约建设投资及减少能源消耗，也有利于物业管理，节约管理经费；
    （3）占地面积少：本建筑类型可减少建筑占地面积，节约土地费用，增加城市的绿化面积。
2、高层建筑多功能综合性结构体系的特点
   从建筑使用功能而言，在设计中，通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分，而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。针对不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，相应地，要求不同的结构形式。如何将他们之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题，需要设置一种称为“转换层”的结构形式，来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换，简单地说，就是上下两层的结构不一样，必需设置一个转换层来“承上启下”。结构上的转换层概念，主要是指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。它在主要满足结构安全功能要求的同时，多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架—剪力墙等结构体系中。
三、高层建筑转换层施工重点及难点
1 　模板支撑系统
    因转换层钢筋密集、混凝土与钢筋自重以及施工荷载非常大，因此如何确定转换层模板的支撑系统为转换层施工的重点，必须保证支撑系统的承载力和整体稳定性。
2 　钢筋的连接和绑扎
转换层梁及板的配筋量大，主筋长、布置密，在梁柱节点区域钢筋更是密集交错，因此，如何正确地下料，保证钢筋位置和数量正确是钢筋施工的关键。
3 　混凝土浇筑及裂缝控制
    转换层梁柱交叉的核心区域钢筋纵横交错、钢筋间距小，混凝土自由下落困难，且易产生温度及收缩裂缝，因此，如何保证混凝土顺利浇筑和防止裂缝的产生是保证混凝土质量的关键。
四、模板支撑体系的设计与布置
1 　模板支撑体系的选择
1.1 　一次性支模
转换层底模板的支撑需要从转换层底一直支撑到底层地面或地下室底板，这种方案需要准备大量的模板支撑材料，本工程选用的是重型模板，具有较高的承载性能。
1.2 　荷载传递法支撑
    将转换层的自重和施工荷载通过支撑系统由若干层楼板共同承担，支撑楼板的数量应通过计算来确定。
1.3 　叠合浇筑法支撑
    利用叠合原理将转换层分2 次或3 次浇筑叠合成型，这种方案利用第一次浇筑混凝土形成的强度支撑第二次浇筑混凝土的自重及施工荷载，以此类推，支撑系统只考虑承受第一次的混凝土自重及施工荷载，可减小下部钢管支撑的负荷、减少大量周转材料，施工时应注意叠合面的处理，以保证转换层的整体承载力不降低。
结合本工程的特点及施工现场的实际情况，经严格计算决定采用结合一次性支模和荷载传递法支撑的优点，一次性支模，从地下室底板开始对转换层大梁对应位置的支撑薄弱环节进行验算与加固的施工方案。
2 　模板支撑体系的布置
2. 1 　支撑体系的布置
    采用扣件式钢管脚手架(φ48×3.5 mm 钢管)和门式脚手架进行模板支撑体系的布置，经过对转换层支撑系统严谨的计算及验算，确定如下钢管门式架支撑系统：1)负一层加强钢管立杆按间距800×800mm布置，一层及二层加强钢管立杆按间距600×600 mm 进行搭设，加强钢管下部均设置扫地杆和剪刀撑同时与已有模板支撑系统和已浇筑砼柱、墙等刚性拉接形成整体；转换层楼板位置采用门式架支撑系统，转换大梁位置采用钢管排架支撑系统，钢管立杆的竖向连接只能采用对接连接，严禁采用搭设连接，模板底水平钢管与每一根立杆相连处均采用双扣件，以保证扣件的抗滑承载力。2)为避免立杆对支撑楼面表面造成损伤，同时也便于对立杆传至楼面的集中荷载更好地分散传递，应在立杆下垫200×200×50mm 垫木。在搭设转换层钢管支撑架前，应在下一层楼板面上，划出支撑架立杆的立杆定位点，作为控制搭设质量的依据。在搭设支撑架时，必须用钢管将支撑架体牢固相连，并按要求设置纵横拉杆、剪刀撑，以确保支撑架的稳定性，在混凝土浇筑期间，应派专人观察模板及其支撑系统的变形情况。
2. 2 　荷载的传递
    转换层施工时，其下面两层的模板支撑架不拆除，这有利于转换层自重及施工荷载的传递，同时，为保证后支设的立杆能够顶紧，在所有后加固立杆的底部设置可调支托。另外，搭设加强钢管立杆支撑时，要求上下层支撑在同一位置，以保证荷载的有效传递。
五、 钢筋工程
1 　钢筋的安装
转换层钢筋配筋数量大且直径普遍较粗，特别是在梁柱节点处，钢筋更是密集交错，其就位和绑扎难度更大。因此，在下料时须考虑好钢筋的相互关系以及绑扎的排筋次序，以有利于钢筋的顺利就位和绑扎，确保钢筋工程施工的质量。
2 　转换层上预留插筋的定位控制
   转换层上部为标准层住宅，其构件的截面尺寸都比转换层截面尺寸小，预留插筋位置准确是保证上层施工质量的关键，采用的具体措施是：
a) 转换层楼面放线时，分别放出剪力墙和柱的定位线和控制线，转换层大梁的投影线和控制线。
b) 由测量人员分别通过各种构件的控制线来确定各自的预留插筋位置，按设计要求布置预留插筋。
c) 预留插筋完毕后，在通过剪力墙或其它标记用尺量测复核。
d) 检查无误后，插筋用点焊固定在原钢筋上，预留钢筋上部必须绑扎三道水平箍筋，并用临时斜撑固定，以增强其整体性。
六 混凝土工程
1 　混凝土浇筑
转换层混凝土强度等级为C40，采用泵送混凝土浇筑，混凝土中掺一定比例的粉煤灰和WG- HEA 高效抗裂减水剂，混凝土坍落度140-180mm，因试配时已考虑了避免混凝土离析的措施，故布料采用泵管直接下料。为确保模板支撑系统均衡受载，保证支撑系统的整体稳定性，混凝土采用从中部开始，逐渐向两边扩展的方式进行浇筑。
    a) 混凝土浇筑前，应清理干净模板内的杂物，并洒水湿润。
    b) 为防止浇筑过程中产生冷缝或者施工缝，要严格按事先确定的浇筑线路进行浇筑。
    c) 转换大梁混凝土应分层进行浇筑，每层浇筑厚度控制在350 mm左右，每层间隔时间1.5 - 2.0 小时(初凝时间8小时)，以前一层混凝土初凝前浇注后一层为原则，在钢筋密集处用钢钎配合振捣，确保混凝土密实。
    d) 混凝土表面控制：严格控制钢筋绑扎质量，按设计控制好钢筋骨架的标高，混凝土浇筑前，放线抄平，在预留插筋上弹出500mm 标高控制线，为确保整个转换层的表面平整度，混凝土收面时要拉通线收面，以控制其表面平整度。
2 　混凝土的裂缝控制措施
混凝土的裂缝控制是一个综合性极强的问题，应采用从原材料、外加剂、混凝土的配制、浇筑、养护等一系列措施加以解决，本工程采用的主要措施是：
    a) 为防止温度裂缝，在混凝土中加外加剂和优质磨细粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热。
    b) 为防止混凝土沉降而产生的塑性裂缝，在梁柱、梁梁相交的核心区域混凝土浇筑完毕的1～1. 5h 后在初凝前，用直径35mm 的振动棒二次振捣，加强混凝土密实度，提高其抗裂性，表层混凝土应收光，再用硬扫帚刷混凝土表面，以闭合混凝土早期收缩裂缝。
    c) 控制混凝土坍落度，施工中要求，施工中要求在在满足泵送混凝土的基础上尽量用小值，现场实测混凝土坍落度不大于18cm。
    d) 控制入模温度控制在250C左右，避免内外温差过大导致温度裂缝。
    e) 加强养护措施，确保外加剂充分发挥作用。
七　施工中应注意的问题
(1)施工时全部重量及施工荷载均须由支撑承担，这就要求模板、支撑必须有足够的强度、刚度和可靠的稳定性。
(2)结构受力复杂，施工技术要求高，钢筋量大，排列密集，特别是梁柱相交处，使得梁柱节点的施工相当困难。
(3)混凝土强度等级高，水泥用量大，极易产生温度与收缩裂缝，须采取技术措施予以控制。
八 　结束语
该工程已竣工多时，转换层没有产生裂缝和变形，充分满足设计和使用要求，转换层施工技术在此工程中得到成功的应用。目前，多功能的高层建筑日益增多，高层建筑结构的多样性势必带来转换层形式的多样性。结合本工程得知，转换层的施工应事先针对工程的具体情况制定详细的施工方案，并精心组织施工，同时充分创造有利条件，变不利施工为有利因素，以达到降低施工难度、节约施工成本、保证工程质量的目的。