高层建筑结构转换层施工技术要点.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 201 高层建筑结构转换层施工技术要点 周 彪 江西省建筑设计研究总院集团有限公司，江西 南昌 330006 摘要：摘要：转换层是高层建筑建设的难点之一，应引起足够的重视。究其原因，主要在于它与其它建筑结构的区别在于它自身的结构是连接电压、能量转换和传输的关键因素。因此，对建筑安全及能源转换层的质量进行控制显得尤为重要。目前，尽管该问题在我国工程建设实践中难以解决，但实际中，只要对其进行科学的设计，合理的规划，以及完善的过程控制管理，就能达到预期的施工安全目的，同时也能保证施工质量。关键词：关键词：高层建筑结构；转换层；施工技术 中图分类号：中图分类号：TU974 1 转换层的概况分析 对于高层建筑来说，下部结构所承受的荷载是不同于上部结构的，而下部结构所承受的荷载是较大的，上部结构所承受的荷载是较小的。建筑布局的最合理方式是采用低层柱网、多层柱网和稀疏少层柱网。在这种情况下，建筑物的功能要求就会明显地区别于传统的结构布局方式。为了使建筑物具有更好的通用性，应在结构中设置转换层构件，使建筑物自上而下的结构形式尽可能地满足最大的要求。转换层是一个层次的转换器，按照转换器的结构转换器可划分为三类。1.1 上层结构与下层结构的过渡 在高层剪力墙及框架-剪力墙两种结构形式中，均有使用。它的结构形式是将上部剪力墙结构转换成下部结构，使室内有较大的自由活动空间。1.2 上、下层柱网、轴线的变化 上、下两层结构形态基本一致，但下层间隙增大，向转换层延伸，形成较大的网状网状结构。一般用在外架圆柱体的底部，以便形成更大的进气口。1.3 结构与结构轴线的同步转移 这就是将上层结构的剪力墙结构以转换层的轴线错位，上、下结构不能对齐。在工程实践中，转换层的结构形式多种多样。1.4 转换层的主要结构形态 在高层建筑中，转换层主要采用圆筒型、圆筒型、中空型、箱型和板型。根据跨距的大小，可分为单距、双距和多距；根据过墙体的结构特点，将过墙体分为全跨体与短跨体、开洞与不开洞、窗洞与满洞；按照转换梁架的作用，可将转换梁架分为支撑型和支撑型；通过改变钢筋的几何形状，可大致区分钢筋附着与否；根据转换梁的材料不同，可以将其划分为：钢筋混凝土、钢骨、钢骨等。2 转换层结构的发展与应用 随着城市规模的不断扩大，土地资源日益稀缺，建筑物不断向高楼大厦和地下空间扩张，形成了住宅楼、写字楼、商业中心等多功能建筑。从结构强度要求来看，下部结构承担了整个结构的全部垂直荷载，其所承受的荷载要比上部结构大得多。为了保证结构的安全性，应设计更加密集的网格柱。然而，由于高层建筑的功能需求差异，不同楼层间、单元型式、上层建筑柱网密集程度等都存在差异，造成了结构应力的矛盾。因此，为了使这类高层建筑起到“承上启下”的作用，必须设置合理的传力结构，使整体结构的刚度均一，结构的稳定性好，抗震性能好。从整体上看，转换层所受的力是复杂的，是整个建筑结构中最薄弱的环节，其施工难度和技术难度较大。3 转换层结构施工技术要点分析 3.1 截面大尺寸层面转换施工的技术 高层建筑架空结构在施工过程中，要充分考虑到施工过程中所受力较大，同时也要考虑到整个工程的质量。因此，对于大截面转换层，必须采用大体积混凝土的施工工艺，同时还要合理地计算转换层的承载力分布。结构应布置成点状，使上层建筑的拉力集中于转换层内几根混凝土梁柱上。在此基础上，加强接缝质量，采取适当的补强措施，以提高混凝土的抗拉中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 202 强度。3.2 转换结构中下层空间高度较大时的施工技术 转换层中、低层结构具有较大的空隙，并具有较高的层数。支护结构可有效地应用于建筑施工中，对建筑物进行加固与稳定。为达到此目的，可采用埋设钢板对结构进行加固，同时采用型钢对建筑物模板及脚手架进行加固，以保证建筑物构件的稳定。然后，以混凝土结构为主要受力构件，利用组合梁技术对其进行应力分布与放大。在施工过程中，要注意两者的结合，保证混凝土层对主体支护结构起到良好的辅助作用。3.3 处理转换层内应力较强时的施工技术 传输层除了承担整个结构的承载力外，还承担着上部竖向荷载及水平面向下的压力。因此，在传输层的承载层中，应采取适当的拉力措施，避免因上下层拉力而造成结构变形，甚至出现倒弧现象。为解决这一问题，可采用分段装夹技术，即在转换层及上层建筑完成后，采用钢筋等构件对转换层及上层建筑进行拉拔。张拉时，下撑应在张拉前加筋。3.4 转换层施工过程中需要注意的问题分析 3.4.1 转换层钢筋骨架的施工 在进入施工场地之前，必须严格检查钢筋，保证施工质量。在高层建筑转换层施工初期，在钢筋骨架附近设置“人字形”支撑点是必要的。其主要作用是调整保护层厚度，保证钢筋骨架定位准确，防止钢筋浇筑时产生偏差。钢筋骨架的绑扎方法是：安装 U 形支架，放入周围洞口下环，并固定好，安装内洞口环，横向主筋由中心向两侧逐层布置，并固定好。3.4.2 控制网的布设 高层建筑转换层结构主要由三部分构成：顶层结构、转换层结构和下层结构。由于工程规模及场地条件的限制，本项目在保证工程总体质量及工期的前提下，可对建筑物竖向及沉降进行连续监测。目前，施工单位在测量数据中存在着一定的误差，应认真、全面地运用有关测量工具，保证测量数据的误差在可控制的范围之内。控制网的上层建筑和下层建筑结构不同，只有当控制网的规模足够大时，才能保证上层建筑的负荷在传输层进行转移。因此，施工时要特别注意测量与安装。4 转换层的施工技术分析 4.1 支撑系统的施工技术方式 由于输电层自身荷载较大，上部结构自重较大，因此在施工过程中需要对输电层的安全性及稳定性进行计算。因此，为了进一步保证转换层的稳定性，有必要在设计方案前，对转换层的支撑体系进行更为精确的测试。常见的支撑结构体系有：（1）支承在镀锌钢管上。这类复合构件还经常被用在结构建筑物上，这些建筑物只有少量的载荷，如采用平板支架。为了有效地提高钢结构的强度及支撑力，必须采取适当的预防措施；（2）钢筋混凝土柱子构造。这类结构常被用来减轻转换梁、柱自身所承受的重量，尤其是在转换层高度较高、上部荷载较大的情况下。在传输层的下部柱子里，建筑工人将钢架作为传输梁的承载体。该体系利用柱子将上部荷载传递至地面，实现了竖向荷载的转移；（3）将支承结构定位成与转换梁方向一致。正如前面所讨论的那样，该方法适用于自重较大、上部荷载较大的转换梁，但是对于较低的转换层则更为适用。在安装管形钢立柱时，应准确计算立柱间距，保证立柱定位的准确性。4.2 模板结构施工的技术 通常采用复合板模板，也可采用厚度为 17 毫米的涂覆胶合板。混凝土浇注时，极易产生终压，造成整体模头的压缩变形，引起模头胀大，影响施工质量。同时，侧面造型使用钢管作后部支撑，支撑间的间距通常为 500 毫米。转换层混凝土强度达到 100%后，可将下模拆下。4.3 桁架的转换层 桁架的转换层通常用于需要大量铺设管道的建筑物，该结构能有效利用建筑物空间。特拉斯传递层主要起到传递竖向荷载的作用。在不影响结构基本功能的前提下，增大平均跨距或减小端点间距，可有效降低端点剪切力，使剪切力分布均匀。因此，该设计方法的主要目标是改善由转换梁支撑的上框架过多的纵向接触面，提高上框架截面面积。所述转换层构造的构造原则主要包括：（1）转换结构应遵循“高转换层，低转换层，低转换层”的设计原则；（2）严格按“强接强接强结”的设计原则组织施工；（3）在设计特拉斯转换层的梁柱框架结构时，要遵循“强柱弱梁，强柱弱中柱”的中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 203 基本原则；对于空心特拉斯转换层，应采用整体铺装方式，确保特拉斯转换层具有足够的强度；为防止结构发生脆性破坏，转换层截面尺寸以剪切比为宜。在转换特拉斯结构中，柱状结构由上而下，由上而下，由上而下，由上而下的两根对角线相交，形成了一个完整的层数；（4）为避免因预加载而导致结构强度下降，需对每一节点进行加固。5 高层建筑结构转换层施工技术的应用分析 5.1 结构支撑系统施工的技术 支承体系作为转换层结构的重要组成部分，必须保证支承体系的稳定与强度。同时，还要考虑支撑体系自身的受力状况及上部结构的自重。当前的支助制度尤其包括：（1）钢管支座。由于支承体系的分布比较集中，在设计中常采用钢管支承。对于上层建筑自重较大、施工荷载较小的情况，可采用钢管支撑。当转换层为平面时，一般采用钢管支承。在某些施工阶段，竖向间距一般不大于 600cm；（2）支承钢框架。在转换层上部和下部结构复杂、高度较大的情况下，常采用钢梁支撑。另外，由于转换梁自身质量较大，当钢管支撑无法满足技术要求时，可在转换梁下部嵌入钢夹板，以提高其竖向传力效果。5.2 模板工程施工的技术 在模版技术的施工中，第一步是严格控制模版材料的质量；第二，必须加强对工具工人的培训，特别是提供模板运输和安装说明。此外，模板的安装应严格按照图纸进行，截面尺寸、轴线位置等也应严格控制。此外，在进行模板工程之前，有必要进行质量检查，以确保其“笔直且牢固地拼接”。同时，检查承重部件的紧固螺钉的强度。如果施工过程中模板跨度大于 4m，其偏差不得超过弧高 2%。5.3 钢筋的制作与绑扎 钢筋是转换层结构的主要骨架，钢筋数量大，布置密度高，主筋长。因此，施工中应注意钢筋的制作和绑扎。为了确保结构的稳定性，必须严格仔细地加固梁内的钢筋框架。对于特定的施工项目，可以在梁的两侧放置双排框架。如果长主杆重叠，可采用闪光焊或锥形螺纹连接进行重叠。采用焊接方法时，应严格控制焊接质量，并做好抽样检查。此外，当使用开环时，提前获得设计者的许可是很重要的。支架的纵向钢筋完成后，通过焊接工艺将箍筋焊接在一起。在锚固梁的上下钢筋时，应严格控制锚杆的长度。（1）为了确保钢筋定位的准确性，并使框架柱钢筋保护层的厚度达到技术设计的要求，定位轮应在地面水平方向上进行调整。第一个支座位于立柱下端 50毫米处，第三个支座位于框架支撑杆下端，第二个支座位于一、三层之间。对于纵筋，应按施工图纸的节点位置调整，使纵筋外皮尽量与箍筋内表面重合。（2）画出箍筋定位线，自底往上进行钢筋绑扎。所述的箍筋弓可以垂直于所述柱子，所述的箍筋弓可以在所述柱子的末端弯曲成柱子。上、下箍筋，梁底到楼板之间的间距要控制在 50 mm 以内，箍筋和主筋的垂直度要严格控制。（3）竖向钢筋的接缝位置，要充分避开密实区，接缝位置要互相错开。对于箍筋，则不能将其直接置于套管之上。在钢梁绑扎施工过程中，绑扎带扣可按八角十字模式排列。另外，对弯钩的搭接位置，应按受力钢筋方向进行偏置布置。（4）框架柱竖向钢筋属二层剪力墙的水平区，因此，框架柱竖向钢筋应置于上部墙体层，且应保持对称。为控制钢筋绑扎间隙，柱筋应采用锚固方式固定在梁体内，不能超过梁体顶部，并适当地进行弯曲。（5）转换梁支护设计时，先按设计图确定箍筋尺寸，再切料。在设计定位轮时，有三个可随横梁跨度方向调整，并以焊接方式固定。对于纵筋，可以按节点图调整，并尽可能使纵筋外皮与箍筋内表面重合。（6）对于传输束增益而言，它可被设置在柱体内以避免在节点位置处切割锚点。对于大部分的纵筋来说，它们应该尽量靠近柱筋的内侧，并且与柱筋在一个垂直面。梁上、下钢筋应尽量设置在同一竖直平面内，避免交叉设置；（7）当两向传递梁交叉处设置钢筋时，应注意：X 向传递梁的上部钢筋应置于 Y 向传递梁的上部钢筋之上。对于无框梁及转换梁，若其端接于框柱端，则其端接之构造应与框梁端接之相同。当转换层承载器为支承梁架时，可将支承梁架的纵筋锚固在支承梁架下。5.4 混凝土浇筑与养护 混凝土浇筑过程中，必须同时浇筑垂直和水平结构。一般来说，在转换层的施工中，往往首先进行立中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 204 柱墙结构的浇筑。上述工作完成后，浇筑水平结构和筏板结构。在混凝土施工过程中，必须坚持“先在中间，后在周围”的原则。需要注意的是，转换层混凝土用量相对较大，因此在浇筑过程中，内部的水化热必须立即消散。如果在节点浇筑过程中确定局部钢筋密度较高，则应及时调整浇筑和振动方法。浇筑墙、柱等竖向构件时，要加强对侧模板的检查，确保混凝土浇筑的完整性。墙柱结构浇筑完成后，应在浇筑后18 小时内进行测试，在此阶段可使用超声波等设备。在混凝土硬化过程中，用塑料薄膜、草袋等覆盖一定厚度，可以达到保温保湿的效果。6 结语 在高层建筑中，转换层是一项比较复杂的工程。规划前要严格按照建筑规范，进行整体结构设计，建立简明、准确的建筑设计模式；加强重点、难点工程管理，及时解决问题；利用有限元方法，对传力梁与上部结构共同受力时的剪切力进行了计算。参考文献 1陈亚琴.高层建筑结构转换层施工技术分析J.陶瓷,2023(05):124-127.2王超.高层建筑结构转换层施工技术分析J.建筑技术开发,2020,47(17):56-58.3江立新.高层建筑结构转换层施工技术的应用探究J.现代物业(中旬刊),2018(05):168.