高层建筑结构转换层施工技术

浅谈高层建筑结构转换层施工技术摘要：随着我国高层建筑功能的日趋多样化，转换层的应用越来越广。本文结合具体的工程实例，阐述了高层建筑转换层结构特性及其施工方案的选择，分析了高层建筑结构梁浇筑混凝土和模板设计，提出合理的施工方案以保证施工质量达到预期的效果。

关键词：高层建筑；结构转换层；模板设计；施工技术；

0 前言

为了能够满足现代高层商住楼低层商用、上部住宿的多功能要求，商业用房一般需要大空间、大跨度，而住宅用房的空间和跨度相对较小，上下两部分之间大多在结构上存在较大差异，因此，需采用结构转换层施工。在结构转换层的建筑物中有不同结构形式相连结的关节点，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连接纽带作用，转换层具有传力直接、受力明确、造价较节省的优点，在实际中得到了较广泛的推广和应用，是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式。如何采取合理的施工方式，保证施工质量达到设计要求，关系到建筑物整体结构质量的重大问题。

1 工程概括

某大厦，现浇钢筋混凝土框架核芯筒结构，现浇预应力楼板。地下2层，地上26层，地上建筑高度92.087 m。地上8层为结构转换层，8层以下为商服区，8层以上为办公室，结构差别较大。

2 结构转换层施工方案实例分析

结构转换层的结构形式与下一层的结构形式一样都是框剪结构，框架柱和剪力墙（核心筒）的截面尺寸比下一层要大得多。截面尺寸大，荷重就大，而在施工时全部荷载要靠模板系统由下一层结构临时承担，这样就存在下层结构能否承担全部荷载的问题。事实上结构转换层是建立在下层结构基础上的，而在结构转换层施工时，下层结构在没有达到设计强度值的情况下，承载能力是有限的。因此，要解决下层结构承载力的问题，就只能在结构转换层本身上想办法，使结构转换层在施工过程中不致造成对下层结构的破坏。如何选择使一层结构能够承受转换层荷载的施工方案，是结构转换层混凝土施工所要解决的首要问题。

2．1 计算结构转换层下一层结构体系的最大承载能力

计算构件的最大承载能力，就是计算将要承担上部已完结构的实际承载能力。结构转换层与下层结构不同的地方就是框架梁和楼板，因此，只要求得结构转换层下层的框架梁和楼板的实际承受荷载能力就可以了(楼板的承载能力计算从略)。

本工程的第7层框架梁的截面尺寸为500 mm×700 mm，c40混凝土，受拉压纵向受力钢筋4φ25，柱网7 900 mm×8 500 mm。楼板h=200 mm，c40混凝土，钢筋ф16@150。

由公式fcmbx=fyas得：

x=fyas/f cm b (1)

式中：f cm——混凝土抗压强度设计值，n/mm2；

fy——钢筋抗拉强度设计值，n/mm2；

as——受拉区纵向受力钢筋截面积，mm2；

b——矩形截面梁宽度，mm；

x——矩形截面梁受压区高度，mm。

计算本工程结构转换层下一层框架梁的x：

x=310×(491×4)/(21.5×500)=56.64 mm。

再求截面极限（最大允许）弯矩值：

mu=fcm bx(h0-x/2)(2)

式中：mu——梁截面极限弯矩，knm；

h0——梁截面有效高度，mm。

h0=h-as=h-35(一排)，

则代入数值得：

mu=21.5×500×56.04[(700-35)-56.64/2]

=387 661 718 nmm=388 knm。

再求极限弯矩实际承载力q：

q=8 mu/l0 (3)

式中：q——恒荷载加施工活荷载设计值，kn/m；

l0——梁的计算跨度，m。

q=8×388/8.52=42.9 kn/m。

混凝土龄期不足28 d，虽然有下层模板支撑，考虑可利用承载能力时仍需折减，按折减10%计算，则最大承载能力为：

42.96 kn/m×90%=38.66 kn/m。

2．2 计算结构转换层框架梁的最大荷重

取结构转换层体系中最大截面的框架梁，计算每延长米的重量。本工程26.10 m标高的主要框架梁kla5-2.3.6.7的截面尺寸为(1 200×1 800)mm2，钢筋42φ32，面积34200 mm2；28φ22，面积10705mm2；6φ16，面积1 200mm2；9φ12，面积1020 mm2；合计47170 mm2。1000 mm×47170 mm2/109=0.0472 m3。

框架梁的重量合计：60 kn/m。

考虑施工活荷载包括模板(按木模板计)、泵送混凝土的浇筑冲击荷载和振捣荷载及施工人员重量，按7 kn/m计算。恒荷载和活荷载合计为67 kn/m。

2．3 结构转换层模板系统设计

在考虑支撑系统承载力时，由于第二次浇筑的混凝土绝大部分由第一次浇筑的混凝土形成的半梁承担，所以，只考虑第一次浇筑部分的荷载即可。但为安全起见应在满足第一次浇筑部分的承载力的条件下加大承载能力，以1.5系数作为安全储备。

（1）结构转换层框架梁第一次浇筑后的荷重计算：

nkl=k(hb v l+q)

式中：nkl——框架梁重，kn；

v——钢筋混凝土容量，kn/m3；

q——未浇混凝土部分的梁钢筋每延长米重量，kn/m；

h——梁浇筑高度，m；

b——梁宽度，m；

l——框架梁的净长度，m；

k——安全系数，取1.5。

nkl=1.5×{[0.8×1.2×29×(8.5-1.4)]+[2.33×

(8.5-1.4)]}=321.3 kn。

即框架梁第一次浇筑后梁的重量。

（2）框架梁模板的垂直支撑系统设计。

选用小头直径大于100 mm的落叶松圆木为模板垂直支撑构件，每根长度根据支撑净高计算，本工程支撑高度为：5 600-1 800-300（模板楞木和垫块）=3 500 mm。

查表得，此长此径的圆木，每根能承载16 kn，整根框架梁需要的根数为：321.3 kn/16 kn=20根。由于梁比较宽，采用沿梁宽密集支撑方案，一排用4根，则20根/4根=5排。考虑到梁端需要支撑，并需要有安全保证，故增加一排为6排，按24根支撑，则支撑的排距为(7.1 m-0.4 m)/5排=1.3 m。

（3）梁模板设计。

模板用多层胶合板模板，楞木用90×90落叶松方木。梁底横向楞木间距300 mm，纵向楞木间距为400 mm，竖向方木间距为500 mm，以8号铁线将方木与模板固定。侧壁用45°角木支在梁底楞木上。在安装模板的同时应安装楼板模板，楼板模板的水平楞木同时作为