探讨建筑结构转换层施工技术

探讨建筑结构转换层施工技术

发表时间：2013-01-07T16:40:39.840Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年11月供稿作者：李华楼

[导读] 在建筑工程中，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。

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摘要：在建筑工程中，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。文章对高层建筑结构转换层施工技术进行了阐述。

关键词：建筑工程；转换层；施工技术

随着国民经济得到了飞速发展，城市建设日新月异，转换层的应用越来越广，此种类型结构主要特点为钢筋密集，混凝土一次灌入量大，施工缝留置难度大，模板、排架支承体系要求高，所以认真、周密、合理的采用施工措施，对保证结构转换层的质量及整个高层主体工程质量有着极其重要的作用。

1 转换层结构的施工特点

1.1 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规范一般要求楼板厚度不小于，故一般转换层的结构构件尺寸较大、楼面荷载较重。

1.2 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。采用二次叠浇法进行施工时应对叠和构件进行仔细分析，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。

1.3 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生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的布置。

1.4 通过下部竖向构件卸荷

根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则，结构设计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值有严格的控制，以保证结构具有足够的延性这使转换层下部竖向构件在施工阶段比一般竖向构件具备更大的延性和承载力储备，可以利用下部承载力富余的竖向构件作为支撑的传力构件。

1.5 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。设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载，极大改善支撑受力性能，这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式。

2 转换层结构的主要形式

2.1 梁式转换层

梁式转换层是指在现浇钢筋混凝土楼板上布置单向托梁或双向托梁或斜向托梁，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。对于框筒或简中简结构，可以根据需要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。梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱，传力途径清楚，转换梁具有受力性能好、工作可靠、构造简单、造价较低和施工方便等优点。结构分析计算也较容易，一般用于上层为剪力墙结构，下层为框架结构的转换。

2.2 板式转换层

当上下柱网轴线有较大错位不便用梁式转换层时，可以采用板式转换方式。板的厚度一般很大，以形成厚板式承台转换层。它的下层柱网可以灵活布置不必严格与上层结构对齐，但板很厚，自重很大，材料用量很多。厚板转换层适用于上下柱网极不规则的结构，它的结构布置方便，从而更好地实现对高层建筑多功能的要求，但缺点也很明显。由于板式转换层一般很厚，有时可以达到3．0m( 约为柱距的1/3～1/5) ，自重很大，在地震作用下，这样大的质量必将引起很大的水平地震作用。因此对于地震区的高层建筑，转换层要慎用厚板楼盖。

2.3 桁架转换层

在托柱形式的梁式转换层中，当很大跨度的转换梁承托较多的层数，由转换梁承托上部框架传递下来的竖向荷载很大而致使截面很大时，可采用桁架转换层，能较好地布置大型管道等设备，并充分利用建筑空间。转换桁架主要承受竖向荷载，在满足建筑功能的前提下，通过增大中间节间的跨度或减小端节间的跨度来增大中间弦杆的内力，减小端节间的内力，使弦杆内力分布均匀。

2.4 斜柱转换层

斜柱转换层是一种在大量高层、超高层建筑中广泛采用的转换结构形式。它是桁架转换中最简单的一种，采用它将会解决转换层不便使用的问题，将目前巨型梁转换层仅能用作管道空间变为可有效使用的面积空间，变“死”空间为活空间，使转换层具有了更大的经济价值。斜柱式转换层结构传力直接，可有效减小转换梁尺寸，且更易实现“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的抗震设计原则。斜柱式转换结构侧向刚度比相同条件下的梁式转换结构大，更易满足规范中转换层上下结构侧向刚度比的要求，能有效地避免转换层形成结构薄弱层。斜柱式转换层弹塑性变形相对较小，可有效地避免结构在大震下，薄弱层因弹翅性变形过大而造成结构整体倒塌。

3 转换层施工技术

3.1 转换结构支撑系统

转换层结构自重及施工荷载较大，施工前应进行计算，确保支撑系统具备足够的强度和稳定性。通常采用的支撑方式有以下几种: 3.1.1 钢管支撑架

适用于转换梁布置较密，结构自重及施工荷载相对不太大，或板式转换层结构的施工。这类支撑系统通常采用钢管脚手架，转换梁下立杆间距在600mm × 600mm 以内，立杆下垫200mm×50mm木垫板。

3.1.2 沿转换大梁方向设置钢管支撑架

适用于转换梁自重及施工荷载较大的结构，且转换梁位置不太高的情况。须计算确定立杆的间距、步距，合理设置水平及竖向剪刀撑。某工程KZL－ 5 转换大梁支撑构。立杆下设150mm × 150mm ×10mm 的钢板以扩大受力面积，可调顶托。

3.1.3 型钢构架支撑

适用于转换梁自重及施工荷载较大的结构，且转换层位置较高的情况。方法如下: 在下层柱中埋置钢牛腿，型钢构架作为转换梁模板支撑系统，搁置在钢牛腿上利用柱子传递竖向荷载。如某工程三期( 总38 层，地下2 层) ，转换层梁截面高4． 2m，跨度7．6 ～ 12．

9m，位于8、9 层，自重与施工荷载较大，相对标高较高，因此采用该方法。由2 榀平面构架组成1 榀整体钢桁架，平面构架在预制厂制作，运到工地用塔吊吊至安装部位现场焊接拼装成整体，并与钢牛腿焊牢。

3.2 模板工程

梁侧模可采用组合钢模板或18mm 厚覆膜胶合板，为防止混凝土浇筑时产生的侧压力将模板挤压变形而出现胀模现象，可在梁内设置对拉螺杆( 14mm) ，钢模板也可以设扁钢拉片( 厚度≥3mm) ，螺杆纵横向间距为400 ～ 600mm。侧模用钢管作背杠进行锁固，背杠间距纵横500mm，梁底起拱要求1‰ ～ 3‰。转换层构件的混凝土强度达到100%方可拆除底模。

3.3 钢筋工程

钢筋工程含钢量大，主筋长，布置密，在梁柱节点区钢筋异常密集，绑扎难度大，在实践中，可采取以下措施: (1)为保证梁内钢筋骨架的稳定和便于操作，可在转换梁两侧搭设双排脚手架作为钢筋临时支撑，利用钢管架支撑上部钢筋，待钢筋位置固定并焊接后，撤去钢管脚手架。

(2)主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接，并注意微、大化置，焊接人员均持证上岗，焊接和机械连接均按照规范要求做力学试验，确保焊接及机械连接质量。

(3)征得设计同意后，可将箍筋做成开口箍，待梁的纵向钢筋绑扎完成后，再将箍筋焊接成封闭箍。

(4)梁的上、下部钢筋伸入柱、墙内锚同长度，腰筋锚固长度及楼扳钢筋伸入梁内的锚固长度均按设计要求留设。

3.4 混凝土工程

转换层大梁是结构的关键部位，为大体积混泥土施工。有效预防温度应力而产生的混凝土裂缝是大体积混凝土施工的难点。混凝土温度应力是由水化热、浇筑温度和外界气温变化等产生的。为防止大体积混凝土出现裂缝，主要应从降低内外温差( 也就是减小温度应力) 方面采取措施。具体包括以下六方面的内容:

(1)原材料: ①选用水化热较低的水泥，如矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥; ②加入适量的粉煤灰以减少水泥用量; ③加入适量外加剂( 减水剂、缓凝剂) 使混凝土缓凝，使升温过程延长，降低水化热峰值。

( 2)合理设置施工缝及确定浇筑顺序: ①分层浇捣，保证混凝土在初凝前接头; ②确定好浇筑顺序，保证混凝土施工不出现冷缝: ③建立心急预案，防止混凝土中断。

(3)因转换层结构钢筋密集，混凝土浇筑时振捣难度较大，可与试验室协调，选择粒径较小的骨料。在施工中，采用3O 型混凝土插入式振捣器进行振捣，振捣时做到快插、慢拔。每点振捣时间约需20 ～ 30s，振捣间距≤500mm，振捣棒插入下一层50mm 深，对梁、柱、墙相交部似振捣时注意振捣密实。振捣以表面水平不再显著下降，不在出现气泡，表面泛出灰浆为准。

(4)掌握混凝土养护过程的温度变化规律埋置足够数量电偶温度传感器作为测温控制点，并定时做好记录。根据《混泥土结构工程施工质量验收规范》GB5020422002 的规定，混凝土内外温差不应大于25℃。

(5)混凝土内部预埋水管注入冷水循环，使内部降温，外部用碘钨灯照射以提高表面温度，使温差缩小。

(6)养护较常用的是用2 层湿草袋夹1 层塑料薄膜覆盖养护，专人定时浇水，目的是起到保温保湿的作用，一般转换层结构混凝土的养护期为1 个月左右。

5 结束语

总之，在建筑结构转换层施工中,由于其楼板厚、结构受力复杂、对支撑系统要求高,因此施工过程中的质量控制显得十分重要,为满足这一发展趋势，实现结构布置，必须在结构变换的楼层设置转换层。转换层是高层建筑的关键部位，由于转换层形式多样，施工方法也千差万别，只有在科学计算的基础上，精心组织，规范施工，才能确保建筑施工的质量。参考文献

[1] 谢远崧.谈建筑转换层结构的施工技术问题[J].广东科技，2009，（10）

[2] 林煌斌，王全凤，张云波。复杂高层转换层结构的智能选型[J].华侨大学学报（自然科学版），2008，（3）