谈高层建筑厚板转换层的施工

　　谈高层建筑厚板转换层的施工

　　刘志远

　　摘要：高层建筑的蓬勃发展为建筑施工技术带来新的挑战，高层建筑结构形式也日益大型化、复杂化。随着使用功能的变化，设置转换层己成为传递上下部结构荷载的重要手段，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难度。因此对高层建筑转换层结构施工技术的研究，有着十分重要的工程意义。

　　关键词：高层建筑;支撑系统工程;混凝土工程

　　在建筑结构设计当中，为满足上下楼层不同建筑功能的要求，需在结构布置差异较大的楼层中间设置转换层。转换层的设置起到传承上部结构荷载，保持结构稳定的作用，是建筑结构中的重要部位，也是建筑施工中的重点和难点。其施工技术牵涉到力学、材料学、结构设计及工程管理学等多项学科，是一项极其复杂的系统工程。由于转换层结构的跨度和承受的竖向荷载均很大，致使转换层结构构件的截面尺寸不可避免地高而大。目前应用最为广泛的混凝土梁式转换层中一般转换结构的截面高度为跨度的1/4--1/6，实际工程中转换结构常用截面高度为1.6--4.Om，只有在跨度较小或承托的层数较少时才采用较小的截面高度0.9--1.4m，而跨度较大且承托的层数较多或构造条件特殊时则采用较大的截面高度4.0--8.2m，如此高大的转换结构其连续施工强度大，施工过程复杂，给现场施工带来了相当大的难度。在混凝土转换结构施工中，其关键在于转换结构临时支撑系统的设置和混凝土施工方案的确定，上述每一项施工技术都是转换层施工中的崭新课题。为确保转换结构的施工能够顺利、有效地完成，这就要求其施工能根据工程的实际情况，方便地运用一些比较成熟的理论，并结合类似工程的经验，快速、有效地解决以上问题。

　　1.转换层的布置形式

　　转换层按柱网的布置形式可分为以下两种。第一，底部结构形式为大空间的转换层。底部数层结构形式设置为大空间在高大建筑中是最常见的情况。第二，外部形成大柱网的转换层。一般来说，对于筒中筒结构的建筑而言，其内筒结构布置从上到下不需作什么变化，需要进行结构布置转换的主要是外筒。外框筒为了布置大的入口，常常要求在下部楼层布置水平转换构件以在建筑底部扩大柱距、形成大的开间。此时，转换构件沿外框筒平面周边的柱列或角筒布置。外筒的转换主要通过转换梁(或墙梁)、转换析架、转换空腹析架、多梁转换、合柱以及转换拱等转换结构形式进行。

　　2.转换层的主要结构形式

　　目前在结构设计中应用较多的转换层主要结构形式有:梁式(墙梁式)、空腹析架式、斜杆析架式、箱形和板式等。其中梁式转换层应用最为广泛，它设计和施工简单，受力明确，一般应用于底部大空间剪力墙结构体系中。转换梁可沿纵向或横向平行布置;当需要纵、横向同时设置时，可采用双向梁的形式进行结构布置。单向托梁、双向托梁连同上、下层较厚的楼板共同工作，可以形成刚度很大的箱形转换层。当上、下柱网轴线错开较多，难以用梁直接承托上下结构布置的转换时，则需将楼板做成厚板，形成板式转换。板式转换层的上下结构柱网可以进行灵活布置，毋需与上层结构对齐，但自重很大，且材料耗用较多。

　　梁式转换是指在现浇钢筋混凝土楼板上布置单向托梁(纵向或横向)或双向托梁(纵、横向)或斜向托梁，以承托在本层落空的上面各层的承重柱或剪力墙。该种转换形式一般用于底部大空间剪力墙结构，当需要纵横向同时转换时，采用双向梁的布置。对于框筒或筒中筒结构，由于外框筒的柱一般较密，在底部一、二层的出入口处往往不能满足使用要求，有时要求把外筒在局部减少，因而形成上层有柱，下层无柱的情况，有时出入口不止一处，对此情况可以在相应楼层下做一圈转换大梁，把上部柱的荷载通过转换大梁传到下层两边的柱上。

　　3.转换层的结构特点

　　高层建筑中转换层的突出特点主要有两个方面，一是转换层通常设置在建筑物的下部，在它的上面承受着几十层的荷载，受力复杂，它的破坏将会导致灾难性的后果。由于设计时分析方法的限制，对各种形式转换层难以做到精确分析;另一方面是转换层部位地震反应强烈。由于转换层承受荷载巨大，导致其截面超出常规，钢材耗用量大、刚度大，重量也较一般楼层显著加大。高层建筑水平力起控制作用，在地震区，一般要求楼层的质量和刚度均匀变化，不宜有突变，否则在地震作用下易产生薄弱层。高层建筑在转换层质量和刚度的变化导致该部位地震反应加大。另外，转换层的巨大截面还会给施工带来许多不方便。如武汉新世界中心，转换层采用1.6m厚的厚板，这种厚度的板不但配筋、混凝土浇筑困难，施工质量难以控制，而且施工时对其下部的模板支撑体系要求严格。0.5KN/m2以上的浇筑重量，常规的模板支撑不适用，还需另行设计制作，增加了工程的费用。

　　4.转换层结构的施工特点

　　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：结构尺寸大楼面支撑荷载重、分层浇筑，利用先浇部分构件承载、结合下部结构，灵活布置支撑系统、通过下部竖向构件卸荷、利用钢骨架或预应力卸荷等特点。

　　5.转换层结构施工技术控制要点

　　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以下几个方面的问题。第一，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。第二，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。第三，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。第四，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。第五，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。

　　6.结语

　　随着建筑材料以及建筑施工技术的不断发展，对于目前在高大建筑转换层结构中应用较多的转换板结构，其施工技术的研究与运用仍具有较好的发展前景。

　　参考文献：

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