高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)的應(yīng)用

孫桂鳳

【摘要】高層建筑功能和形式日益多樣化，當(dāng)多功能綜合大樓要求建筑物上部中部和下部使用功能不同時(shí)，結(jié)構(gòu)布置也要相應(yīng)改變，要設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件銜接上下部結(jié)構(gòu)并傳遞內(nèi)力，設(shè)置轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的樓層稱為轉(zhuǎn)換層。在現(xiàn)代高層建筑中，轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用越來(lái)越多，它增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。本文主要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；建筑結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換層；施工技術(shù)

一、轉(zhuǎn)換層的建筑功能及結(jié)構(gòu)分析

1.1從建筑功能上來(lái)講，在同一豎直線上，高層建筑往往在上部樓層布置住宅、旅館，中部樓層作為辦公用房，下部樓層作商場(chǎng)、娛樂場(chǎng)所。不同用途的樓層需要不同大小的開間，采用不同的結(jié)構(gòu)形式。因此上部需要小開間的軸線布置和較多的墻體以滿足旅館和住宅的要求，中部辦公用房則需要較小或中等大小的室內(nèi)空間，可以通過(guò)在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)量的墻體來(lái)實(shí)現(xiàn)下部商場(chǎng)或娛樂場(chǎng)所則要求有盡可能大的自由空間，故柱網(wǎng)要大，墻體要盡量少。由于高層建筑下部樓層受力很大，上部樓層受力較小，合理的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)是由下部剛度大、墻多、柱網(wǎng)密轉(zhuǎn)變?yōu)樯喜縿偠染鶆驕p小、墻少、柱網(wǎng)稀。因此，建筑功能的要求與結(jié)構(gòu)的合理布置、結(jié)構(gòu)傳力的合理途徑產(chǎn)生矛盾。為了滿足建筑功能的要求，實(shí)現(xiàn)與之相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)布置，就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件支承上部豎向構(gòu)件，有時(shí)它需要占據(jù)一層

樓甚至兩層樓高。

針對(duì)上下部不同的結(jié)構(gòu)體系，對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的要求也不同，一般可分為以下三大類：

（1）上層剪力墻、下層柱轉(zhuǎn)換這。種轉(zhuǎn)換在剪力墻結(jié)構(gòu)、框一剪結(jié)構(gòu)中應(yīng)用很廣泛，它要求結(jié)構(gòu)從上部剪力墻向下部柱子轉(zhuǎn)換，以形成下部的大空間，剪力墻直接支承在柱子上形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)，它的轉(zhuǎn)換層形式較簡(jiǎn)單。

（2）上層柱、下層柱的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)形式并沒有改變，但下部樓層必須減少柱子加大柱距形成大柱網(wǎng)，常用于框筒、筒中筒結(jié)構(gòu)中外框筒底部以便增大建筑出入口。

（3）上、下層結(jié)構(gòu)體系和柱網(wǎng)軸線同時(shí)變化的轉(zhuǎn)換。有少數(shù)建筑物上部與下部建筑布置完全不同，例如有些上部為公寓式建筑，采用適合公寓布置的軸線和剪力墻結(jié)構(gòu)體系，下部是公共建筑，必須采用另外一種軸線布置的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。在該類型結(jié)構(gòu)中不僅上、下部結(jié)構(gòu)類型不同，而且軸線也對(duì)不齊，分別布置在上、下軸線上的豎向構(gòu)件不能貫通，無(wú)法直接傳力。這種結(jié)構(gòu)的傳力途徑被破壞，轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)十分困難，可能采用的方案是厚板轉(zhuǎn)換構(gòu)件進(jìn)行間接傳力，一般鋼筋混凝土厚板板厚可達(dá)2～3m。

1.2轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式一般為梁式、箱形梁式、析架式、空腹精架式、厚板式。

（1） 梁式轉(zhuǎn)換層應(yīng)用廣泛，它設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)單，受力明確，一般用于底部大空間框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)需要縱橫向同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，采用雙向梁布置。目前在國(guó)內(nèi)外高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中梁式轉(zhuǎn)換層是應(yīng)用得最多的，約占所有轉(zhuǎn)換層類型70%～80%。

（2）箱形梁式轉(zhuǎn)換層是利用設(shè)備層的高度來(lái)達(dá)到具有較大剛度和承載力的一種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式，采用此轉(zhuǎn)換形式時(shí)應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置必要的主次梁轉(zhuǎn)換構(gòu)件。單向托梁、雙向托梁連同上、下層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。

（3）析架式和空腹析架式轉(zhuǎn)換層傳力明確，傳力途徑清楚，實(shí)際工程有北京香格里拉飯店、上海龍門賓館等，但構(gòu)造和施工較復(fù)雜，故一般采用較少。當(dāng)上、下層柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開較多，難以用梁直接承托時(shí)，可以做成厚板，形成板式轉(zhuǎn)換層。板式轉(zhuǎn)換層的下層柱可以靈活布置，無(wú)須與上部結(jié)構(gòu)對(duì)齊，但厚板轉(zhuǎn)換層與其它層相比本身剛度大、自重大，形成沿高度剛度、質(zhì)量嚴(yán)重不均勻，對(duì)抵抗地震作用十分不利。因此厚板轉(zhuǎn)換層一般只用于非地震區(qū)和6度設(shè)防地震區(qū)。

無(wú)論采用哪種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，均應(yīng)使轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)傳力直接，減少轉(zhuǎn)換次數(shù)，主體結(jié)構(gòu)的剛度突變盡量要小。目前，帶轉(zhuǎn)換層的剪力墻結(jié)構(gòu)仍是工程應(yīng)用的主要結(jié)構(gòu)形式，在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，且轉(zhuǎn)換層的位置越來(lái)越高。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)

作為轉(zhuǎn)換層的重要組成部分，支撐系統(tǒng)除了要保證其具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性與強(qiáng)度外，還需在施工時(shí)考慮好其自身的荷載與上層結(jié)構(gòu)的自重等問題。通常采用以下幾種形式。

（1）鋼管支撐架

鋼管支撐架系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍，一般安置在有相對(duì)密度較大的轉(zhuǎn)換梁的地區(qū)，或者運(yùn)用于一些結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層本身上下荷載力相差并不是很大的情況下。鋼管支撐架的目的是要保證結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層更為穩(wěn)固，根據(jù)一般情況下的建筑，我們規(guī)定了一個(gè)能夠被普遍運(yùn)用的參數(shù)，即其控制立桿間距最合適為600mmx600mm的距離。

（2）沿轉(zhuǎn)換大梁方向設(shè)置鋼管支撐架

在通常情況下，主要是在轉(zhuǎn)換梁位置比較低并且轉(zhuǎn)換梁的自重以及施工荷載都比較大的結(jié)構(gòu)中會(huì)采用沿轉(zhuǎn)換大梁方向設(shè)置鋼管支撐架； 為了保證水平和豎向的剪刀撐是合理的，就必須要對(duì)立桿的間距和步距進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算。

（3）型鋼構(gòu)架支撐

轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)有著比較大的自重和荷載，并且轉(zhuǎn)換層的位置也比較高的情況就需要采用型鋼構(gòu)架支撐； 首先將鋼牛腿埋置在下層柱中，那么轉(zhuǎn)換梁模板就可以將型鋼構(gòu)架作為支撐系統(tǒng)，豎向荷載是通過(guò)擱置在鋼牛腿上的柱子來(lái)進(jìn)行傳遞。

2.2模板施工

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)本身的自重就比較大，確定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的支撐系

統(tǒng)是施工的關(guān)鍵。這就要求模板支撐系統(tǒng)要具有足夠的承載能力來(lái)承

受上部樓層的重量。模板施工離不開施工技術(shù)的基本屬性和特點(diǎn)，這些

特點(diǎn)包括施工環(huán)境的變化多端、施工參數(shù)的控制難和施工理論與實(shí)際

情況結(jié)合具有差異性。在實(shí)際運(yùn)用中，最大程度地讓理論與實(shí)際情況相符合是技術(shù)研究的基本要求。所以在施工前，相關(guān)單位要進(jìn)行全面和實(shí)地的考察，計(jì)算盡可能準(zhǔn)確的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際差異最小化。

2.3鋼筋工程

在高層建筑鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，因?yàn)檗D(zhuǎn)換板含鋼量較大，布置密集，所以采用適宜的連接形式與合理的安排鋼筋就位次序，從某種程度上來(lái)說(shuō)是鋼筋施工的關(guān)鍵。鋼筋的翻樣時(shí)，要充分考慮鋼筋間的穿插避讓關(guān)系，確定綁扎次序與制作尺寸，科學(xué)的鋼筋的連接可以在很大程度上降低施工的難度，通常情況下，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主筋接頭采用冷擠壓套筒、閃光對(duì)焊連接以及錐螺紋接頭連接等，其中鋼筋墩粗直螺紋套筒連接在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用地較為廣泛。

2.4混凝土工程

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵的地方就是大梁，大體積混凝土施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些溫度應(yīng)力，這是在水化熱、澆筑溫度以及外界氣溫變化等共同作用下產(chǎn)生的。要采取一些必要的措施來(lái)降低內(nèi)外溫差，只有這樣才能夠避免一些裂縫出現(xiàn)在大體積混凝土中。在原材料方面，選擇水泥的時(shí)候要盡量選用有著較低水化熱的，比如火山灰硅酸鹽水泥等； 要想減少水泥用量，還可以加入一些粉煤灰； 為了延長(zhǎng)升溫過(guò)程，對(duì)水化熱峰值進(jìn)行降低，就可以將適量的外加劑加入盡量，這樣可以有效的使混凝土緩凝。

結(jié)束語(yǔ)：

在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中，轉(zhuǎn)換層的施工是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，在進(jìn)行高層建筑轉(zhuǎn)換層施工時(shí)，應(yīng)該應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定仔細(xì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件做好分析計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的條件進(jìn)行綜合性的分析；同時(shí)也要考慮到高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜性的特點(diǎn)，采取有效的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施來(lái)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層施工，從而保證整個(gè)工程的施工質(zhì)量，以推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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