高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术

　　高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术

　　摘要：文章结合实例重点对梁式转换层施工的三大分项：模板和支撑体系、钢筋的连接和绑扎、混凝土浇筑进行了分析探讨。

　　关键词：高层建筑；梁式转换层；施工管理；钢筋承载力

　　近年来，随着城市建设的发展，高层建筑向多功能、多用途方向发展，因而相应的结构形式也日趋多样。较为常见的形式是，上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。然而，按照这样的建筑形式进行结构布置时，上部墙体多而密，下部柱网少而稀，即刚度上大下小。这与常规的结构竖向布置的原则正好是相反的。为了完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换。于是，转换层的建筑结构应运而生。

　　1转换层概述

　　由于高层建筑下部结构受力较大，上部结构受力较小，这与常规的结构竖向布置的原则正好是相反的。为了满足建筑多功能的要求，就必须在结构中设置转换结构构件，以实现自上而下结构形式，轴线布置的自然过渡。转换结构构件所在的楼层就是转换层。

　　按转换层所实现的结构转换可分为三类：上、下层柱网、轴线改变：转换层上、下结构形式没有改变，但是通过转换层使下层的柱距扩大，形成大柱网。常用于外框筒的下层，形成较大的入口；上、下层结构类型的转换：这种转换层广泛应用于上部为剪力墙结构和框架剪力墙结构，它将上部剪力墙转化为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。转换结构形式和结构轴线位置：即上部楼层剪力墙结构通过转换层轴线错开，形成上、下结构不对齐的布置。

　　实际工程应用中转换层的结构形式有多种多样，转换层的结构形式主要有梁式、柑架式、空腹析架式、箱式和板式。从上部墙体形式上，可分为满跨和不满跨、开洞和不开洞、开门洞和开窗洞；从跨数上，可分为单跨、双跨及多跨；从转换梁功能上，可分为托墙和托柱：从转换梁形式上，可分为加腋和不加腋：从转换梁结构采用材料上，可分为钢筋混凝土和钢骨混凝土、钢结构等。文章着重探讨钢筋混凝土梁式转换层的施工技术。

　　2梁式转换层施工

　　梁式转换层施工的三大分项分别为：模板和支撑体系、钢筋的连接和绑扎、 大体积混凝土的浇筑。

　　2.1模板及支架的施工

　　混凝土梁式转换层的模板工程技术是施工技术的重要组成部分，离不开施工技术的基本属性和特点，这就是条件的多变性、参数的难控性和理论与实际情况的差异性。追求最大程度地与实际情况相符合，是技术研究的基本要求。模板工程的设计包括：模板装置的设置和装拆设计及模板装置的使用和周转设计；模板装置（或工程模板及支架）的结构和构造设计。

　　2.2钢筋的连接和绑扎

　　高层建筑转换梁截面大梁上下钢筋布置错综复杂；梁式转换层钢筋用量大、型号多。准确放样与下料、合理安排好钢筋连接和绑扎尤为重要。

　　2.3混凝土浇筑

　　在转换层结构混凝土施工中有一次浇筑和二次浇筑。一次浇筑的优点是结构整体性好，钢筋安装质量易保证，施工速度快；缺点是支模难度大，支撑材料用量大。二次浇筑的优点是浇筑第二层混凝土时的自重可充分利用第一层已达到一定强度的混凝土承担，支撑用量少；缺点是对结构的整体性有一定影响，分层面处理较困难，施工速度慢。

　　3实例分析

　　3.1工程概况

　　某高层建筑，地下室1层，地上28层，建筑总面积70000m2。1层为商业用房，1层层高5.10m,2～28层为住宅，层高3.1m,采用剪力墙—筒体结构。这样需要在第1层与第2层之间设置结构转换层，同时兼作设备层。

　　3.2转换层施工关键点及难点

　　框支梁模板支撑系统的设计与施工；框支梁钢筋正确翻样、下料、就位，梁柱节点的质量控制；框支梁混凝土温差裂纹和收缩裂纹的控制。

　　3.3方案确定

　　由于采用叠合法成型会在转换层结构中产生因施工原因导致的附加内力，而且这个附加内力并不随施工过程的终结而消失，而是永久的叠加在结构中；此外由于分层浇筑对梁混凝土的整体工作不利。经过综合分析，所以最终决定采用一次浇筑混凝土的方法，采用满堂扣件式钢管进行支撑，并由第4层与第5层之间的结构转换层来承受施工荷载。转换层的层高2.15m,转换梁上、下端与楼板相连，上层楼板厚200mm,下层楼板厚300mm。转换梁承托上部剪力墙，转换层结构混凝土强度等级为C40。转换梁的截面尺寸可按下列公式确定：

　　Vmax≤0.15βc fcbh0/γRE

　　式中：Vmax——转换梁截面组合的最大剪力设计值；

　　βc——混凝土强度影响系数；

　　γRE——构件承载力抗震调整系数；

　　fc——混凝土轴心抗压强度设计值

　　b——转换梁截面宽度：

　　h0——转换梁截面有效高度。

　　本工程转换梁截面尺寸取b=900mm,h=2500mm。

　　3.4承载力计算

　　转换梁斜截面受剪承载力主要由混凝土和箍筋承担，水平腹筋对斜截面受剪承载力有一定贡献，约占11%。因此，可不考虑水平腹筋的作用，将其作为安全储备。斜截面受剪承载力可按下列公式计算：

　　Vυ= f1bh0+0.47λ

　　式中：λ——计算剪跨比；

　　f1——混凝土抗拉强度设计值；

　　fyv——箍筋抗拉强度设计值；

　　Asv——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；

　　S——箍筋的间距；

　　b——转换梁截面宽度；

　　H0——转换梁截面有效高度。

　　此外，转换梁在结构中是非常重要的结构构件，是保证结构安全的关键之一，在正常使用状态，一般不允许出现斜裂缝，截面尺寸还应满足：

　　Vs≤0.5fykbh

　　式中：Vs——不考虑地震作用的转换梁支座截面剪力短期效应组合值。

　　3.5施工要点

　　3.5.1模板支撑为了保证荷载的正常传递，搭设模板支撑时，要求上、下层支撑在同一位置，同时为了使施工段结构受力达到最小，应确定合理的拆除支撑的次序。在转换混凝土强度达到100%之前，上下两层楼板的加强支撑均不得拆除，转换层大梁底模须待同条件养护的混凝土试块强度达100%设计强度后方可拆除，以保证转换层在施工过程中的安全性和稳定性，。

　　3.5.2钢筋绑扎本工程按如下方法进行钢筋安装绑按：转换层梁底模→保护层垫块（用φ32钢筋段@1500）→底筋→支撑钢筋（马凳筋@1500）→面筋→箍筋→底二排、三排（各排用φ48钢短段垫起）→面二排筋→腰筋→支设转换梁模板及所在层模板→安装固定上部结构插筋。

　　3.5.3混凝土浇筑（1）优化配合比。由于支撑大梁的柱及转换大梁钢筋非常密集振捣困难稍有疏忽就容易造成混凝土不密实甚至造成蜂窝、孔洞、露筋等质量问题，为了降低砼温升，提高砼的和易性、密实性及体积稳定性，本工程采用高效减水剂及I级粉煤灰，降低水泥用量。优化砂石级配，严格控制砂、石中的含泥量不超过1。（2）混凝土浇筑。混凝土施工尽量安排在白天进行，并确保混凝土的输送不间断。混凝土浇筑应分层进行，每层高度控制在300～500mm。每层间隔时间1.5～2h。转换层大梁的钢筋密集，特别是梁柱节点处密度更大，在混凝土振捣时应注意分层捣实，避免过振、漏振。当钢筋较密、振动棒不能插入振动时，应由工人用钢纤仔细插捣，确保混凝土的密实性。

　　为了使大梁受力均衡，大梁混凝土浇筑时采用两台泵机，两端同时向中间浇捣。第二次浇捣上层混凝土时，必须等第一次混凝土强度达到75%时再与楼板一起浇筑，浇筑前迭合面必须按施工缝进行处理。

　　3.6防止塑性裂缝的控制措施

　　3.6.1防止混凝土内外温差在混凝土浇筑完毕12h以内，在转换梁上先覆盖一层塑料薄膜，再用1cm厚的麻袋覆盖整个楼面，这样就能使混凝土中心最高温度与表面温度之差控制在22℃以内，能够有效的防止温差裂缝的产生。

　　3.6.2防止混凝土沉降为了增加砼的密实度，减少砼内部微裂缝的出现，在梁柱相交的核心区混凝土浇筑完毕约1～1.5h后并应在初凝前，用直径为33mm的振动棒二次振捣，振动棒插入梁下500mm为宜。

　　4结语

　　本工程所采用的转换层施工方法，保证了转换层的支模系统稳定可靠，混凝土温差控制严密、无裂纹产生，确保了转换层的施工质量和施工安全。

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