高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工

李宏偉

（廣東強(qiáng)雄建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 廉江 524400）

1 轉(zhuǎn)換層主要類型及特點(diǎn)

1.1 梁式轉(zhuǎn)換層

梁式轉(zhuǎn)換層是目前高層建筑中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)采用梁式轉(zhuǎn)換層的建筑約占采用轉(zhuǎn)換層的高層建筑總量的77%。其采用墻（柱）→ 轉(zhuǎn)換梁→（柱）墻的途徑傳力，實(shí)際工程轉(zhuǎn)換梁的截面高度為0.8 m～6.0 m，具有傳力路徑清晰快捷、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，便于工程計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)，并且造價(jià)較為節(jié)省。

梁式轉(zhuǎn)換層主要受力構(gòu)件——轉(zhuǎn)換梁，形式多樣：從跨數(shù)上，分為單跨、雙跨和多跨；從上部墻體形式上，分為滿跨、不滿跨、開(kāi)洞、不開(kāi)洞、開(kāi)門洞和開(kāi)窗洞；從功能上，分為拖墻、拖柱；從結(jié)構(gòu)形式上，分為加腋、不加腋；從采用材料上，分為鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼骨混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等。

1.2 桁架式轉(zhuǎn)換層

桁架式采用單層或疊層桁架結(jié)構(gòu)，替代轉(zhuǎn)換梁作為轉(zhuǎn)換層。由于在托柱形式的梁式轉(zhuǎn)換層中，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁跨度很大，且承托層數(shù)較多時(shí)，由轉(zhuǎn)換梁承托上部框架柱傳遞下來(lái)的豎向荷載會(huì)很大，致使轉(zhuǎn)換梁的界面尺寸過(guò)大。這在設(shè)計(jì)理論上可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際實(shí)施中卻不可行。同時(shí)，采用轉(zhuǎn)換梁不利于大型管道等設(shè)備系統(tǒng)的布置和該轉(zhuǎn)換層的建筑空間的充分利用。因此，若根據(jù)上下柱網(wǎng)的軸線位置設(shè)置，采用桁架轉(zhuǎn)換層可巧妙地解決此問(wèn)題。

1.3 厚板式轉(zhuǎn)換層

當(dāng)轉(zhuǎn)換層上下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較多，布置又不規(guī)則，難以用梁直接承托時(shí)，則需要設(shè)計(jì)成厚板，形成承臺(tái)轉(zhuǎn)換層。厚板式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)是上、下部結(jié)構(gòu)布置方便；但其傳力途徑不清楚，計(jì)算困難，材料耗用多，自重很大，造價(jià)高，施工難度大。因此，施工中主要有兩個(gè)難點(diǎn)需要重點(diǎn)處置：①荷載傳遞效果。因板較厚，實(shí)際工程轉(zhuǎn)換層板厚度可達(dá)2.0 m～2.8 m，施工時(shí)加上施工荷載，下層樓蓋無(wú)法直接接受，須采取技術(shù)措施處置荷載的平安傳遞。②混凝土裂痕控制。因轉(zhuǎn)換層屬于大體積混凝土，易發(fā)生溫度和收縮裂痕，須采取技術(shù)措施予以控制。板內(nèi)必須三向配筋，在柱與柱、柱與墻間設(shè)置加強(qiáng)筋（暗梁）。

1.4 箱式轉(zhuǎn)換層

當(dāng)上下部結(jié)構(gòu)形式需要縱、橫向同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，單向托梁和雙向托梁同上、下層較厚的樓板澆筑成的整體共同作用，就形成了剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。利用原有上、下樓層和剪力墻，經(jīng)過(guò)加強(qiáng)后，改善高層建筑結(jié)構(gòu)的受力性能。箱形梁的結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)在橋梁工程中，但用于房屋結(jié)構(gòu)工程則較少。

2 實(shí)例研究

2.1 工程概況

我公司承建一幢26層高層框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層為人防工程，地上1層，2層為商場(chǎng)（8.800 m～11.100 m）為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，3層～26層為住宅，四個(gè)單元，一梯兩戶。轉(zhuǎn)換層梁最大截面尺寸1.000×2.300，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，8.930 m，11.100 m板厚分別為130 mm、200 mm。上部荷載均通過(guò)轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換梁，傳送給若干1.2 m×1.2 m框支柱和剪力墻，再傳遞給1.5 m厚的基礎(chǔ)筏板，最后傳到地基（CFG樁）。這部分結(jié)構(gòu)是整幢樓受力的咽喉部位，對(duì)施工提出了相當(dāng)高的要求。

2.2 轉(zhuǎn)換層框架梁施工要求

2.2.1 模板及支撐系統(tǒng)

第一，底模板采用木模，梁側(cè)模（1.9 m高）采用印＋10系列鋼模。側(cè)模用鋼管作背楞進(jìn)行加固，穿墻螺栓應(yīng)滿足要求。梁底模板縱向立桿支撐間距不能大于600 mm，橫向立桿支撐間距不能大于 300 mm，并且各支撐間要通過(guò)密設(shè)剪刀撐拉設(shè)牢固。框架梁底模板方木應(yīng)加密。

第二，8.80 m～11.10 m夾層原設(shè)計(jì)未考慮留設(shè)施工洞，設(shè)計(jì)變更留設(shè)施工洞El，以方便夾層內(nèi)部模板及其支撐拆除。夾層內(nèi)臨時(shí)洞口在支設(shè)9.0 m模板時(shí)，即應(yīng)考慮留設(shè)。

2.2.2 鋼筋工程施工

第一，框架梁主筋（上鐵）根據(jù)施工規(guī)范要求要錨固至框架柱內(nèi)，因此框架柱施工澆筑前應(yīng)提前將框架梁上鐵綁扎完畢并且放置進(jìn)人框架柱內(nèi)。

框架梁鋼筋的穩(wěn)定性。由于框架梁高度為2.3 m，高度較高，又是高空作業(yè)，空中拉錨較為困難，計(jì)劃采取如下措施對(duì)框架梁鋼筋進(jìn)行高空穩(wěn)定。

第二，8.930 m樓板鋼筋上設(shè)鋼筋拉鉤（鋼筋φ16拉鉤應(yīng)使用圓鋼），拉鉤應(yīng)當(dāng)可靠錨固在樓板內(nèi)，拉鉤數(shù)量位置按照設(shè)計(jì)圖示要求設(shè)置。在框架梁上通過(guò)拉設(shè)φ9.3鋼絲繩來(lái)對(duì)框架梁鋼筋進(jìn)行固定，以避免其歪倒或彎扭，通過(guò)鋼架管進(jìn)行架設(shè)固定。

第三，注意樓板鋼筋與梁鋼筋的位置關(guān)系：樓板鋼筋應(yīng)可靠支設(shè)在框架梁主筋上。裙房屋面鋼筋和主樓鋼筋不在一個(gè)平面上，而且局部裙房屋面為坡度3%的斜屋面。

第四，主框支梁應(yīng)考慮支設(shè)用措施鋼筋；同時(shí)施工縫部位考慮留設(shè)φ25@200插筋，鋼筋長(zhǎng)度為600 mm，施工縫上下各留設(shè)一半。鋼筋施工順序?yàn)椋?.930 m平面主梁主筋→8.930 m平面樓板鋼筋→9.150 m～9.600 m平面梁板鋼筋→11.10 m平面樓板鋼筋。

3 轉(zhuǎn)換層梁模板計(jì)算

3.1 底模驗(yàn)算

100×100方木按@600 mm，梁凈斷面尺寸按最大尺寸1 000×2 300。

抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。

3.1.1 荷載

底模自重：5×0.075×1.0×1.2＝0.45 kN/m；

混凝土自重：24×1.0×2.3×1.2＝66.24 kN/m；

鋼筋自重：1.5×1.0×2.3×1.2＝4.14 kN/m；

振搗混凝士載荷：2×1.0×1.2＝2.4 kN/m；

合計(jì)：q1＝73.23 kN/m；乘以折減系數(shù)0.9，則q2＝q1×0.9＝65.91 kN/m。

3.1.2 抗彎承載力驗(yàn)算

底模下的楞木間距為0.2 m，是一個(gè)等跨多跨連續(xù)梁，考慮木材的長(zhǎng)度有限，故按四等跨計(jì)算。按最不利荷載部位結(jié)構(gòu)靜力表示得：

彎矩系數(shù)：km＝－0.121；剪力系數(shù)：Kv＝－0.620；撓度系數(shù)：＝0.967。

則 M＝Km×ql2＝－0.121×52.57×（0.2）2＝－0.254 4×106N·mm；

δ＝M/W＝－0.2544×10×6/（800×402）＝1.1925N/mm2＜13 N/mm2（其中＝62/6）。

3.1.3 剪力驗(yàn)算

V＝Kv＝－0.62×65.9×10.2＝－8.17 kN；

剪應(yīng)力 T＝3×8.17×103/（2×1000×75）＝0.16 N/mm2＜＝1.4 N/mm（可以）。

3.1.4 撓度驗(yàn)算

荷載不包括振搗混凝土荷載，則：q1＝70.83 kN/m；q2＝gl×0.9 ＝63.75kN/m；

ω＝Kw×ql4/（100EI）＝0.967×63.75×2004/（100×9×10×1 000×753/12）＝0.00312 mm＜[ω]＝20＝0.278 mm（可以）。

3.2 側(cè)板驗(yàn)算

3.2.1 荷載驗(yàn)算

假設(shè) T＝30℃，β1＝1.2，β2＝1.0，V＝2 m/h，則側(cè)壓力：F1＝0.22·Rc×γ/t0×β1×β2×V0.5＝0.22×24×200/（30＋15）×1.2×1.0×20.5＝39.82 kN/m；F2＝γCh＝24×2.3＝55.2 kN/m。

取兩者較小值，即F2＝39.82 kN/m；乘以分項(xiàng)系數(shù)：39.82×1.2＝47.784 kN/m：振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載為4 kN/m2，乘以分項(xiàng)系數(shù)：4×1.4＝5.6 kN/m2；上兩項(xiàng)系數(shù)合計(jì)47.784＋5.6＝53.384 kN/m2；根據(jù)立檔間距為600 mm的條件，則乘以折減系數(shù)，荷載為：g＝53.384×0.6＝32.0304 N/m。

3.2.2 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

仍按四等跨計(jì)算，其Km，Kν，kw依照前述，設(shè)側(cè)模為40 mm厚，則：m＝Kmql2＝－0.121×32.0304×600＝139.52×10 kN/mm；

δ＝M/W＝139.52×10×6/（600×402）＝8.72 N/mm＜Pm＝13 N/mm2（滿足要求）。

3.2.3 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算υ＝0.620ql＝0.620×32.030 4×600＝11915.3088N＝11.915 kN；剪應(yīng)力：τ＝3υ/（2bh）＝3×11915/（2×600×40）＝0.75 N/mm＜＝1.4 N/mm2（可以）。

3.2.4 撓度驗(yàn)算

取側(cè)壓f＝47.784N/mm2化為線荷載47.784×0.6＝28.67 kN/m：

乘以折減系數(shù)，g＝0.9×28.67＝25.80 kN/m；

ω＝0.967ql4/（100EI）＝0.967×25.80×6004×12/（100×9×10×600×40）＝1.123 mm＜[ω]＝l/400＝600/400＝1.5 mm（滿足要求）。

3.3 鋼管立柱支撐剛度、穩(wěn)定性驗(yàn)算（按600 mm驗(yàn)算）

φ48×3.5碗扣架管，縱向@600 mm（mailto：縱向@600 mm），橫向@300 mm（mailto：縱向@ 600 mm），間距最大為@600 mm（mailto：縱向@600 mm）。上設(shè)U托（質(zhì)量要好），最下一層掃地桿距地@300 mm（mailto：縱向@600 mm），中間水平拉桿間距為@1 200 mm/n（mailto：縱向@600 mm），支撐桿有效面積A＝489 mm2（內(nèi)R＝41 mm）。

3.3.1 抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算

N＝73.23×0.6×0.3＝13.18 kN；

[N]＝Af＝489×215＝105.135 kN＝105 kN＞13.18 kN。

3.3.2 穩(wěn)定性驗(yàn)算

δ＝N/ΦA(chǔ)≤f＝215 N/mm2；

λ＝l/i＝600/31.56，根據(jù)λ查＝0.947；

i＝（d2＋dl2）/4（回轉(zhuǎn)半徑）＝31.56 mm；

δ＝N/ΦA(chǔ)＝13.18×10./0.947×489＝28.46 N/mm2≤f＝215 N/mm2（滿足要求）。

3.3.3 U托部位螺栓的破壞

Iχ＝π（D4～d4）/64＝1.22×105mm；

iχ＝（Iχ/A）×1/2＝（1.22×10/489）×1/2＝15.79 mm；λχ＝1800/ iχ＝1 800/15.79＝114；

查Q235鋼，b類截面軸壓穩(wěn)定系數(shù)φχ＝0.453；

歐拉臨界應(yīng)力：Nex＝3.142×2.06×10x489/1142＝76.4N；

初始偏心彎矩：Mχ＝Ne＝1.16×10×25＝2.9×10；

截面塑性發(fā)展系數(shù)：Rχ＝1.0；

受壓最大纖維毛截面抵抗。

W1χ＝Iχ/（D/2）＝1.22×105/（48/2）＝5 083.3 mm；

N/（φχ×A）＋（βm×mχ）/[Rχ×w1χ（1－0.8×N/Nex）]＝54 274.56 kN/m2＝54.3 MPa＜215 MPa（能夠滿足要求）。

4 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑轉(zhuǎn)換層是建筑結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、對(duì)支撐系統(tǒng)要求高，施工難度大，影響建筑整體質(zhì)量，所以施工過(guò)程中的質(zhì)量控制顯得十分重要。同時(shí)，高層建筑轉(zhuǎn)換層施工有多種施工方案，它們都是在實(shí)踐中根據(jù)工程的實(shí)際情況不斷摸索出來(lái)的。在實(shí)際應(yīng)用中采用合理的施工方案，既可以提高工程質(zhì)量，同樣也能節(jié)約施工成本。因此，在施工設(shè)計(jì)中，只有在科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，精心組織，采用合適的轉(zhuǎn)換層類型，并對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)空間關(guān)系、自然環(huán)境條件等，采取有針對(duì)性的措施，解決好施工組織安排等問(wèn)題。規(guī)范施工，做好施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，才能為建筑物整體質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。

[1]GB 50010－2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 3－2002.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].