談高層建筑厚板轉換層的施工

　　劉志遠

　　摘要：高層建筑的蓬勃發展為建筑施工技術帶來新的挑戰，高層建筑結構形式也日益大型化、復雜化。隨著使用功能的變化，設置轉換層己成為傳遞上下部結構荷載的重要手段，而上部結構荷載的增加，使得轉換層的結構尺寸往往較大，這將給施工帶來許多新的難度。因此對高層建筑轉換層結構施工技術的研究，有著十分重要的工程意義。

　　關鍵詞：高層建筑;支撐系統工程;混凝土工程

　　在建筑結構設計當中，為滿足上下樓層不同建筑功能的要求，需在結構布置差異較大的樓層中間設置轉換層。轉換層的設置起到傳承上部結構荷載，保持結構穩定的作用，是建筑結構中的重要部位，也是建筑施工中的重點和難點。其施工技術牽涉到力學、材料學、結構設計及工程管理學等多項學科，是一項極其復雜的系統工程。由于轉換層結構的跨度和承受的豎向荷載均很大，致使轉換層結構構件的截面尺寸不可避免地高而大。目前應用最為廣泛的混凝土梁式轉換層中一般轉換結構的截面高度為跨度的1/4--1/6，實際工程中轉換結構常用截面高度為1.6--4.Om，只有在跨度較小或承托的層數較少時才采用較小的截面高度0.9--1.4m，而跨度較大且承托的層數較多或構造條件特殊時則采用較大的截面高度4.0--8.2m，如此高大的轉換結構其連續施工強度大，施工過程復雜，給現場施工帶來了相當大的難度。在混凝土轉換結構施工中，其關鍵在于轉換結構臨時支撐系統的設置和混凝土施工方案的確定，上述每一項施工技術都是轉換層施工中的嶄新課題。為確保轉換結構的施工能夠順利、有效地完成，這就要求其施工能根據工程的實際情況，方便地運用一些比較成熟的理論，并結合類似工程的經驗，快速、有效地解決以上問題。

　　1.轉換層的布置形式

　　轉換層按柱網的布置形式可分為以下兩種。第一，底部結構形式為大空間的轉換層。底部數層結構形式設置為大空間在高大建筑中是最常見的情況。第二，外部形成大柱網的轉換層。一般來說，對于筒中筒結構的建筑而言，其內筒結構布置從上到下不需作什么變化，需要進行結構布置轉換的主要是外筒。外框筒為了布置大的入口，常常要求在下部樓層布置水平轉換構件以在建筑底部擴大柱距、形成大的開間。此時，轉換構件沿外框筒平面周邊的柱列或角筒布置。外筒的轉換主要通過轉換梁(或墻梁)、轉換析架、轉換空腹析架、多梁轉換、合柱以及轉換拱等轉換結構形式進行。

　　2.轉換層的主要結構形式

　　目前在結構設計中應用較多的轉換層主要結構形式有:梁式(墻梁式)、空腹析架式、斜桿析架式、箱形和板式等。其中梁式轉換層應用最為廣泛，它設計和施工簡單，受力明確，一般應用于底部大空間剪力墻結構體系中。轉換梁可沿縱向或橫向平行布置;當需要縱、橫向同時設置時，可采用雙向梁的形式進行結構布置。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換層。當上、下柱網軸線錯開較多，難以用梁直接承托上下結構布置的轉換時，則需將樓板做成厚板，形成板式轉換。板式轉換層的上下結構柱網可以進行靈活布置，毋需與上層結構對齊，但自重很大，且材料耗用較多。

　　梁式轉換是指在現澆鋼筋混凝土樓板上布置單向托梁(縱向或橫向)或雙向托梁(縱、橫向)或斜向托梁，以承托在本層落空的上面各層的承重柱或剪力墻。該種轉換形式一般用于底部大空間剪力墻結構，當需要縱橫向同時轉換時，采用雙向梁的布置。對于框筒或筒中筒結構，由于外框筒的柱一般較密，在底部一、二層的出入口處往往不能滿足使用要求，有時要求把外筒在局部減少，因而形成上層有柱，下層無柱的情況，有時出入口不止一處，對此情況可以在相應樓層下做一圈轉換大梁，把上部柱的荷載通過轉換大梁傳到下層兩邊的柱上。

　　3.轉換層的結構特點

　　高層建筑中轉換層的突出特點主要有兩個方面，一是轉換層通常設置在建筑物的下部，在它的上面承受著幾十層的荷載，受力復雜，它的破壞將會導致災難性的后果。由于設計時分析方法的限制，對各種形式轉換層難以做到精確分析;另一方面是轉換層部位地震反應強烈。由于轉換層承受荷載巨大，導致其截面超出常規，鋼材耗用量大、剛度大，重量也較一般樓層顯著加大。高層建筑水平力起控制作用，在地震區，一般要求樓層的質量和剛度均勻變化，不宜有突變，否則在地震作用下易產生薄弱層。高層建筑在轉換層質量和剛度的變化導致該部位地震反應加大。另外，轉換層的巨大截面還會給施工帶來許多不方便。如武漢新世界中心，轉換層采用1.6m厚的厚板，這種厚度的板不但配筋、混凝土澆筑困難，施工質量難以控制，而且施工時對其下部的模板支撐體系要求嚴格。0.5KN/m2以上的澆筑重量，常規的模板支撐不適用，還需另行設計制作，增加了工程的費用。

　　4.轉換層結構的施工特點

　　部分豎向構件在轉換層處被打斷，使豎向力的傳遞被迫發生轉折，而轉換層就是實現轉折功能的大型水平構件。帶轉換層的高層建筑是一受力復雜、不利抗震的結構體系，該結構及其支撐系統有自身的特點：結構尺寸大樓面支撐荷載重、分層澆筑，利用先澆部分構件承載、結合下部結構，靈活布置支撐系統、通過下部豎向構件卸荷、利用鋼骨架或預應力卸荷等特點。

　　5.轉換層結構施工技術控制要點

　　基于混凝土轉換結構的上述特點，在確定施工方案時應重點考慮以下幾個方面的問題。第一，轉換板的自重、施工荷載以及所承受的上部結構荷載往往非常大，所以應選擇合理、可行的模板支撐方案，并根據轉換板的結構特點進行模板支撐體系的設計。第二，設置模板支撐系統以后，轉換結構施工階段的受力狀態與使用階段的不同，應對轉換層及下部樓層的樓板進行施工階段的承載力驗算。轉換板本身受下部支撐體系的作用或混凝土施工方法的影響，在板中易產生設計時未考慮到的附加內力，故需對轉換板在施工階段的受力狀態做具體的分析和計算，必要時可采取一定的構造措施來抵抗這些附加內力。第三，對于大體積混凝土轉換板，施工時應考慮采取減小混凝土溫度差值、溫度變化以及混凝土收縮徐變的措施，防止新澆混凝土產生溫度裂縫和收縮裂縫。第四，轉換板承受的荷載很大，其配筋較多，而且鋼筋骨架的高度較高，施工時應采取措施保證鋼筋骨架的穩定。第五，應及時做好轉換板施工期間板的變形、混凝土施工溫度的監測，及時掌握各種對施工質量不利的情況，并及時采取措施進行預防和糾正。

　　6.結語

　　隨著建筑材料以及建筑施工技術的不斷發展，對于目前在高大建筑轉換層結構中應用較多的轉換板結構，其施工技術的研究與運用仍具有較好的發展前景。

　　參考文獻：

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