探讨高层建筑中转换层结构形式及施工技术分析

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2012-12-24浏览：28次

　　摘要: 近年来，随着国家经济的快速发展，人们对生活环境和工作条件有了更高的要求，使得高层建筑朝着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应结构形式也复杂多样。本文主要对高层建筑中的转换层的结构形式和转换层的施工技术进行探讨与分析。

　　关键词：高层建筑,转换层,施工

　　0 引言

　　目前，许多高层建筑往往集商场、办公、居住与一体。在低层商用要求的大空间与上部住宿要求的多墙、多柱的小空间之间,往往需要采用一定的结构形式进行转换处理, 为了实现这种结构布置，就必须在结构转换的楼层设置转换层，以满足建筑在底部布置有较大空间的要求，同时可为建筑提供大的出入口。

　　1、转换层结构形式

　　转换层常用的结构形式包括梁式、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱形、板式、墙式、合柱式和拱式等。当内部要形成大空间，包括结构类型转变和轴线转变时，可采用梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式转换层;当框筒结构在底层要形成大的入口，可以有多种转换层的形式，如梁式、桁架式、墙式、合柱式和拱式。

　　1.1 梁式转换层

　　目前，国内用得最多的是梁式转换层，据不完全统计，国内设置了转换层的高层建筑中，有77%采用的就是梁式转换层。这种结构的转换层具有设计和施工简单、受力明确、造价较低及施工方便的优点，一般用于底部大空间剪力墙结构。转换梁应避免开洞，若无法避免，最好在梁中和轴的附近开洞。转换梁有托柱、托墙两种形式，其截面设计方法有：普通梁截面设计法、应力截面设计法、偏心受拉构件截面设计法和深梁截面设计法。混凝土梁的高宽比在2～2.5是比较经济合理的，薄了稳定出现问题，厚了重量大不经济且会发热。

　　2.2 厚板转换层

　　当转换层上下柱网轴线错开较多而难以用梁直接承托时，可采用厚板转换层，就是通过一块很厚的钢筋混凝土板，将上层传递的竖向荷载转移分配到下层承重结构上。比如，当下层是个大商场，布置的9m*9m的方格柱网;上面的标准层是住宅，布置了复杂多变的柱子和剪力墙，一般情况下上面住宅的柱子和剪力墙很难对应到下面的柱网，竖向荷载的传递就会出现问题。而加上一个转换层，厚厚的板架在9*9m的柱网上，承担起上层住宅的柱子和剪力墙，从而顺利的将竖向力传递下去。不过这种上层刚度大，下层刚度小的结构，容易导致底部变形，且传力途径也比较复杂，对抗震不利。所以，在设计的时候要进行整体内力分析、动力时程分析及板的内力分析等。

　　2.3 桁架转换层

　　在托柱形式的梁式转换层中，当转换梁跨度很大, 且承托层数较多时,由转换梁承托上部框架柱传递下来的竖向荷载会很大,致使转换梁的界面尺寸过大，而且不利于大型管道等设备的布置，转换层的建筑空间也无法得到充分利用，这个时候采用桁架转换层，就能巧妙地解决这些问题。转换桁架主要承受竖向荷载，在满足建筑功能的前提下，通过增大中间节间的跨度或减小端节间的跨度来增大中间弦杆的内力，减小端节间的内力，使弦杆内力分布均匀。

　　2、转换层施工技术

　　转换层的施工质量对整个高层建筑的结构安全性有着直接的影响，下面我们就对转换层施工中的钢筋工程、模版及支撑工程和大体积混凝土工程进行技术分析。

　　2.1 钢筋工程

　　施工前，首先要熟悉图纸，并将施工要点向操作人员详细交底;施工时要对钢筋的数量、规格、位置进行复核，钢筋绑扎时如遇预留洞、预埋件、管道位置，须割断妨碍的钢筋，要按图纸要求留加强筋，严禁任意拆、移、割;钢筋绑扎完成后，要特别检查直螺纹接头以及悬臂结构的撑脚是否牢固可靠;严格控制柱插筋位置，避免发生钢筋位移及规格与设计图纸不符;浇捣混凝土时要派专人看管，随时随地对钢筋进行纠偏，以保证钢筋位置正确。

　　2.1 模版工程

　　在模版工程中，首先要把好材料的质量关，然后根据施工方案的要求对斜撑、立杆、扫地杆进行设置。在这些过程中最关键的就是钢管支撑架的施工了，在过往的施工中，因支撑架施工不严格导致的倒塌事故时有发生，采用碗扣式脚手架可有效避免这一问题。碗扣节点结构合理，力杆轴向传力，使脚手架整体在三维空间、结构强度高、整体稳定性好、并具有可靠的自锁性能，能更好的满足施工安全的需要。根据施工要求，可组成模数为0.6m的多种组架尺寸和载荷的单排、双排脚手架、支撑架、物料提升脚手架等多功能的施工装备、并能作曲线布置，又可在任意高差地面上使用，根据不同的负载要求，可灵活调整支架间距。对于转换板重载支撑架，只需将所有立杆练成一个整体，根据情况，适当加设斜撑、横拖撑或者扩大底部架。每层模板施工完毕后，要进行技术复核工作，达到要求方可浇捣混凝土。

　　2.2 大体积混凝土工程

　　大体积混凝土工程的施工过程中最常见的问题就是混凝土开裂，混凝土开裂的主要原因是水泥水化热引起的温度变化造成的，对于这个问题，可以通过以下几个措施来控制：

　　1)选择适当的浇筑块尺寸。一般来说，浇筑块尺寸越大，所产生的温度应力也越大，较容易产生裂缝，据研究表明，当浇筑块平面尺寸在15m×15m的时候，所产生的温度应力是最小的。

　　2)使用水化低热水泥(如：大坝水泥、火山碳质硅酸盐水泥等)或者添加粉煤灰、矿渣等混合物，以此来减少水化热所产生的绝热升温。

　　3)掺入膨胀剂，以此来抵消水泥在硬化过程中产生的拉应力;或者增强材料(如：有机纤维等)，以此来增强水泥的抗拉强度。

　　4)还可通过降低混凝土出机温度(如加冰拌和)、加快浇筑速度、选择适宜的温度浇筑(盛夏时尽量不在中午浇筑，寒冬时尽量在暖棚内浇筑)，以此来控制混凝土的内外温差导致的裂缝。

　　另外地基对大体积混凝土具有十分明显的约束作用，这种约束作用也会导致裂缝的产生。面对这个问题，可以通过在两者之间设置滑动层(即：沙垫层或者沥青油毡层)，允许其自由变形，以此来避免开裂。混凝土浇筑完成后，其后期养护工作也比较重要，常见的方法有，保温法和蓄水法。通过这两种方法能减小混凝土的内外温差，防止裂缝的产生。

　　3、结束语

　　转换层是人们对高层建筑越来越高的功能要求的产物，而且随着经济的发展，这种要求会越来越高，设计施工难度也会逐步提高;不过随着人们对高层建筑转换层施工技术的深入研究，相信会有更多的新型技术和科技产物会被开发并应用其中。

　　参考文献：

　　[1]: 徐至钧，赵锡宏主编;陈祥福，唐兴荣等编著. 超高层建筑结构设计与施工. 机械工业出版社, 2007.

　　[2]: 林树枝主编. 高层建筑结构工程实践设计·结构·基础·施工. 中国建筑工业出版社, 2006.03.

　　[3]: 戚豹主编. 建筑结构选型. 中国建筑工业出版社, 2008.01.

　　[4]: 宋玉普编著. 预应力混凝土建筑结构. 机械工业出版社, 2007.

　　[5]: 唐兴荣编著. 高层建筑转换层结构设计与施工. 中国建筑工业出版社, 2002.

《探讨高层建筑中转换层结构形式及施工技术分析》

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