综述高层建筑的转换层施工技术

　　摘要：随着城市建设的快速发展,现代高层建筑越来越多,功能综合性能越来越强,在同一座建筑物中,沿高度方向建筑功能不再单一化,而是变化的。高层建筑的结构转换层作为建筑物内不同结构形式受力的连结与传承的关键节点,因此控制和把握转换层结构施工质量是非常重要的,尽管其施工过程质量控制难度较大,但只要科学规范施工,并采取严密科学的控制方案,其施工质量是可以得到保证的。
　　关键字：高层建筑；转换层；钢筋；混凝土；施工
　　前言
　　随着我国社会经济的发展，城市建筑功能的多元化，结构转换层施工技术在高层建筑得到广泛的应用。在施工方面，结构转换层的施工难度相对较大，对于大体积的混凝土施工技术要求很高，在整个建筑物的结构当中起到了一种必不可少的纽带作用，是目前高层建筑中用来实现垂直转换的最常用的方法。以下结合工程案例综述高层钢结构建筑的转换层施工技术。
　　1工程概况
　　某项目为高层商业住宅综合楼。由1#、2#楼主楼及裙房地下室组成，建筑面积9×104m2。工程地下2层及首层结构形式为框架结构，其用途为地下车库及商业用房，二层及以上结构形式为剪力墙结构，用作住宅楼。在两种结构变化部位（即一层顶板）设计成结构转换层，且均为梁式转换。梁截面最高为2000mm，梁截面宽度为400mm~2100mm不等，顶板厚度180mm。其中1#楼结构转换层标高为+6.5m，所在转换层层高为6.6m；2#楼结构转换层标高为+6.0m，所在转换层层高为6.05m。转换层梁板混凝土标号为C60。转换梁钢筋多为32钢筋，钢筋连接形式为直螺纹连接。
　　2施工重难点
　　①由于本转换层主次梁的断面较大,转换截面高度达2000mm，施工荷载巨大,钢筋达到500kg/m2，对于1200mm×2000mm转换梁每延米结构自重荷载达61.2kN。1#楼转换层层高6.6m，2#楼转换层层高6.05m。这就要求转换层梁板下支撑系统的承载力、稳定性必须满足施工安全可靠性的要求。
　　②本工程结构转换层位于首层，地下三层结构；在确保上部转换层结构支撑系统满足施工要求的前提下，还要确保承受支撑系统竖直传递荷载的下部梁板结构的安全可靠性，因此，需要通过对大截面框支梁与下一层框架梁位置进行叠合比对,对支撑系统下部结构进行承载力计算，并按计算要求对底部梁结构搭设支撑体系承受上部传递的施工荷载。
　　③由于梁截面普遍较大且钢筋用量较大，转换梁主筋多为32。且梁内纵筋存在三排布置，钢筋密集，给转换层梁钢筋绑扎带来了较大的困难。
　　④本工程转换层主次梁多为深梁，混凝土浇筑量较大，1#楼梁板混凝土方量约920m3,2#楼梁板混凝土方量约1350m3。按设计要求转换层梁板混凝土应连续浇筑，为了保证混凝土在浇筑过程中的连续性和密实性，确定好混凝土的浇筑线路和浇筑方法也是转换层施工的重点和难点。
　　⑤由于本转换层梁板结构属大体积混凝土结构，如何控制好梁板混凝土在水化过程中，内外温差不大于25℃，防止混凝土出现温度应力裂缝和干缩裂缝的产生。
　　3施工工艺流程（见图1）
　　
　　
　　图1转换层施工工艺流程图
　　4.1转换梁钢筋施工
　　4.1.1转换梁箍筋施工
　　转换层钢筋较多较密,为了避免在梁梁、梁柱交接位置钢筋叠加而使钢筋保护层过小甚至钢筋高出楼面的现象,梁箍筋在制作时,在取得设计同意的前提下,KZL箍筋在制作时减小一个主筋直径，但这时主梁钢筋在上部保护层会出现大一个钢筋主筋直径现象，往往会出现5cm~6cm的保护层，由于钢筋保护层过大会引起面层素混凝土区域开裂。另外在转换层中往往会出现转换梁下部有剪力墙现象，这时要先做完转换梁主筋及箍筋，剪力墙待上部的转换梁做好后从上部梁中向下穿剪力墙竖向钢筋，以确保上部转换梁箍筋在施工时遇到剪力墙钢筋而无法穿越的现象，这一点在施工中由于施工习惯往往容易忽视。
　　4.1.2转换梁主筋钢筋施工
　　由于转换梁钢筋多为32钢筋，采用直螺纹连接。在安装转换梁主筋时，先穿底部梁钢筋，并用钢管架立，再穿梁上部钢，同样用钢管做支架，在底部及上部梁多排主筋之间放置32钢筋做为间隙垫块，梁底部保护层采用32钢筋垫块，间距不大于1m。在设计中转换梁上下层均存在多排钢筋现象，下层钢筋用垫铁可以做到均匀分布多次钢筋位置，但上部多次钢筋间距往往存在向中部塌陷现象，为了避免这一现象，在施工中采用φ2.5镀锌钢丝吊起，在上部多层钢筋中夹32钢筋来均匀分布上部纵向钢筋。
　　4.2转换柱墙钢筋施工
　　在施工框肢梁上部钢筋时，由于是转换结构下部为框架柱结构，而上部为剪力墙结构，在框肢梁上进行转换，下部柱钢筋需根据图集要求在上部没有剪力墙位置需在梁顶部弯锚入顶板一个锚固长度，在上部有剪力墙位置按照能通则通原则，继续通向上一层顶面。在安装转换梁主筋之前需将柱核心区的箍筋绑扎完毕，防止在传完转换梁钢筋后，柱核心区箍筋无法调
　　整现象。在转换梁上部插筋时，往往由于转换梁钢筋过大，安装完毕后无法调整，造成上部剪力墙插筋位置无法准确定位，导致剪力墙底部截面过大或过小，对于此类现象需与设计部门进行技术核定，安插附加钢筋。
　　5转换层混凝土施工技术
　　转换层混凝土往往采用高标号混凝土，对于转换梁为大体混凝土施工，在施工中极易出现施工冷缝和由于温差过大产生的温度应力裂缝，影响转换层混凝土成型质量，所以转换层混凝土施工的施工顺序、振捣方式、浇注时间及后期养护是施工转换层混凝土的关键。
　　5.1预拌商品混凝土的质量控制
　　①商品混凝土搅拌站按设计要求和泵送混凝土各项技术性能指标，进行混凝土原材料试配，优选配合比。②商品混凝土采用混凝土罐车运输，保证运输到现场混凝土的坍落度必须符合配合比申请单。罐车到现场后测定其坍落度，并作好记录。③在常温情况下，混凝土初凝时间为2h~3h，本工程要求商品混凝土站掺入缓凝剂，在当时温度，初凝时间可达12h。相邻两车的发车间隔时间应根据浇筑量、罐车数量、搅拌站的生产能力确定。
　　5.2施工顺序
　　由于转换层梁截面较大，混凝土体量大，为了防止由于混凝土运输不及时造成的施工冷缝，转换层混凝土浇注采用小流水的方式进行浇注。对于梁内混凝土浇注长度不超过10m。针对该项目施工顺序划分如图2、图3。
　　
　　图21#楼转换层结构混凝土浇筑顺序示意图
　　
　　图32#楼转换层结构混凝土浇筑顺序示意图
　　
　　5.3柱混凝土浇筑
　　为防止底部混凝土分层离析出现蜂窝，在下灰前先放入5cm同配比砂浆。柱子混凝土以不大于500mm厚分层浇筑。混凝土入模前预先在柱角箍筋对角处下放2根振动棒，同时开动对角2根振捣棒振捣。
　　5.4转换梁混凝土浇筑
　　①转换梁混凝土分层下料、分层振捣，每次浇筑厚度500mm左右。上下层的间隔时间不应超过2h，以保证新老混凝土接槎部位粘结良好。
　　②转换梁和梁柱相交的地方钢筋都非常密集，为了保证混凝土进入梁底部，所以在混凝土浇筑前应及时进行实地考察，确保振动棒的插入地点、振捣范围满足振捣要求等。
　　③浇注板的虚铺厚度应该略大于板厚，振捣完毕后用长抹子抹平，待混凝土表面收水初凝前，应进行二次撮平，压光。浇注板混凝土时不允许用振捣棒铺摊混凝土，必须人工用铁耙铺摊混凝土且要勤（堆积高度必须控制在50cm以内），以免混凝土堆积过高，荷载加重导致垮模、垮架和输送管出料口堆积过高超重引起堵管、跑模。为确保楼面混凝土平整，在混凝土浇注前，于框架柱筋上或者梁上焊接12mm钢筋操好标高线（一般高于楼面50cm用红油漆标注），找平时应以此标高拉线为准，用2m长刮杆找平。
　　④对于转换梁下部存在剪力墙的位置需特别注意，在浇筑此部位时容易发生剪力墙漏振现象，在施工中需要在现场标
　　识，防止操作工人产生剪力墙漏振。
　　⑤若在施工中由于混凝土浇注不及时，产生混凝土初凝现象，需要与设计部门提前办理技术核定，对于此类现象进行补救。在可能出现冷缝的转换梁斜面混凝土上采用φ12钢筋垂直留插，间距不大于200mm，并且不少于2排，以减少由于混凝土浇注时间过长而产生的转换梁施工冷缝。
　　⑥在泵送混凝土过程中，尽量在梁柱核心区直接送入混凝土，避免核心区外流入的混凝土由于此处钢筋过密，粗骨料无法进入，降低核心区的混凝土强度。
　　5.5混凝土的养护及测温
　　5.5.1混凝土的养护
　　①柱、墙结构采用自然养护法进行养护，即：当柱、墙结构侧模拆除以后，淋水养护，养护时间不得少于14d。
　　②梁板混凝土在浇筑过程中，一旦混凝土板面经压实抹平后，同时用农用塑料薄膜进行覆盖，使其形成一个保湿层，待混凝土终凝后，立即在薄膜面上铺设1~2层草垫，使其形成一个保温层。这样，既能保持混凝土内部水份不致散失，起到养护作用，也能提高混凝土表面的大气温度，防止梁板结构因内外温差过大而引起板面混凝土表面开裂。随时观看梁板表面的湿润程度，当混凝土表面水份较少时，可在其表面注入热水，以保持混凝土表面的湿润，同时须加强板面柱、墙插筋范围内混凝土表面的保湿、保温工作。梁侧模板需要7d后拆除，以利用模板进行保温保湿。7d后，待梁板混凝土内部温度较低，梁板混凝土内外温差较小（低于25℃），且温差值稳定后，可除去表面覆盖物，再在其表面淋水养护，连续养护7d，共计养护时间应不少于14d。
　　③考虑到本转换层结构为大体积混凝土结构，混凝土的入模温度尽量控制在28℃以内。因此，必须做好转换层梁板混凝土结构在水泥水化的混凝土内部降温和外界升温的工作。
　　④待梁板结构混凝土在保温、保湿状态下养护7d之后，梁板混凝土内部温度已逐渐降低，可根据梁板混凝土同条件养护试件7d及14d抗压强度值，决定是否拆除板底模、梁侧模及支撑架系统。
　　5.5.2混凝土的测温
　　①测温线的布置：由于转换梁混凝土最高温度多出现在梁跨中的中部，故梁高方向按梁中、梁上表面（-0.05m处），没跨设置不少于2个。为了避免浇筑混凝土时振动棒的震动或其它因素引起测温线的破坏而无法补救，在混凝土浇筑前在测温线外用25的PVC管进行保护，并将其固定至钢筋上，如图4所示。
　　
　　图4柱振捣点布置图
　　②测温措施：由于本工程采用商品混凝土，为了减少内外温差，应优先使用水化热比较小的水泥，且在混凝土浇筑时做好保温保湿工作。合理安排混凝土浇筑顺序，在条件允许的情况下，尽量使分层厚度更薄，以减少内外温差。所以在混凝土初凝后3d时间内，测温频率要相对较高，在12d后，混凝土水化反应基本结束，可以停止混凝土测温工作。在3d~12d内测温频率可以随时间逐渐降低。
　　6.7温度的控制和防止裂缝的措施
　　①选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土。
　　②充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验，每增减10kg水泥其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
　　③使用粗骨料，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，掺加粉煤灰等掺合料，或掺加相应的减水剂，改善和易性，降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
　　④掺加相应的缓凝剂。
　　⑤加强施工中的温度控制：在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力。采取长时间的养护，规定合理的拆模时间延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的应力松弛效应。
　　⑥提高混凝土的极限拉伸强度：选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
　　⑦拌合混凝土前，用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
　　⑧本工程混凝土施工期间正值夏秋季,对混凝土浇注温差控制比较有利。
　　⑨混凝土微膨胀剂,以提高混凝土的抗裂能力，减少裂缝的产生。
　　⑩合理的安排施工工序，先浇墙柱，避免过大的高差。輯訛輥混凝土浇注完毕24h内，不得往混凝土上吊运材料，避免混凝土前期因强度较低承受外来荷载时产生裂缝。
　　6结束语
　　目前高层建筑的发展趋势，是集商业、住宅及娱乐为一体的发展模式，转换层很好的解决了建筑的多元化发展空间利用问题，但转换层存在结构设计的复杂和施工的诸多困难，如何解决这一设计施工难题，将是我们长期探讨的课题。
　　参考文献
　　[1]周光毅,刘进贵.大连越秀广场大厦结构转换层施工[J].建筑技术,2003
　　[2]北京土木建筑学会编,钢筋混凝土工程施工技术措施,经济科学出版社,2005.

《综述高层建筑的转换层施工技术》

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文章名称： 综述高层建筑的转换层施工技术

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