高层建筑梁式结构转换层及夹层技术运用分析

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摘要：随着现代高层建筑对功能综合运用的不断提升，出现了结构设计原理无法满足建筑功能的需求趋势，梁式转换层技术的发展正好能解决此问题。介绍了梁式结构转换层的建筑功能和施工特点及举例说明了转换层中夹层泡沫技术的运用。

关键词：高层建筑；梁式结构转换层；夹层

中图分类号：TU208文献标识码： A

一、引言

目前，随着高层建筑的推广，施工技术的发达及现代建筑对空间增大、灵活性，实用性的增强，进而加大了高层建筑结构转换层技术的运用难度和技巧。据不完全统计，在建筑功能的使用和设计上，转换层结构技术慢慢成为高层建筑的“骨架”，其在高层建筑的应用广度和深度比例达到了90%。不同高层建筑对其使用功能和实际服务特点进行了空间上非常详细的划分，故就对转换层的结构形式以及他们之间的如何更好的进行传递和转换，这是以后转换层技术发展的关键。结构上转换层简单来说就是上下两层的结构不一样，通过合理的受力分析及构件布置来解决竖直上下结构的突变及平面上的连续性变化。不仅能够在结构上满足安全、抗震的需要，而且更能解决建筑上对技术的特殊需要的安排。

二：转换层的建筑体系特点及梁式转换层结构的技术要求

（一） 转换层的建筑功能

1、满足较大室内空间的需求：底层通过柱网的布置及墙体的减少来设置较大的空间，适合于底层布置商城、娱乐场所、会议厅等需要大空间的地方；在上部布置适合居住的住宅，旅馆。

2、能为高层建筑提供较大的安全出入口：如果按照上层建筑的需要布置柱距，则由于他们直接的间距过小，无法满足出入口的安全需要，而且也满足不了现场建筑对空间性和美观性的需求

3、能保证建筑抗震安全性的要求：通过转换层的受力过渡和变化能极大的满足了对抗震安全的规范，减少高层建筑给人们带来的不安全感。

（二）梁式结构转换层的施工技术要求

1、梁式转换层的特点：由于该结构传递荷载途径较明确，降低了设计和施工过程中容易出现的技术难度问题，得到了广泛的应用。适用于底部为框架结构和上部为剪力墙结构，底部需要大空间的框支剪力墙结构体系。

2、梁式结构转换层技术设计

A：模板支撑系统从结果安全上说：必须通过软件或者人工的计算，确定支撑系统的安全性以及不同截面、跨度和起到作用的大梁的钢管在位置上和空间上的间距布置；从材料利用率上说：能满足模板的周转次数和装拆的简便；从结构设计上说：对较难支模的部分和节点必须通过画图软件得出详图。

B：钢筋的下料及绑扎由于在转换梁的截面上，钢筋型号繁杂、大小不一、数量较多的布置在大梁的上下面，故对钢筋的下料及绑扎造成较大的困难。因此每一道梁的钢筋放样图和下料图必须严格按照规范和图纸设计要求，先进行简单的排列，找出最适合实际情况的绑扎方式再进行现场操作，严防下料之后胡乱放置钢筋，导致钢筋无法较好的绑扎以及混凝土的振捣。

C：混凝土的浇筑由于转换层的面积较大故混凝土浇筑必须按照大体积混凝土的浇筑技术要求进行操作。浇筑的办法有一次浇筑完毕，但该办法容易导致振捣不到位，进而影响了梁底的质量和观感并且荷载较大，对模板支撑系统的安全系数要求较高；二次浇筑，对结构的整体性不好，而且对两次浇筑的分层面的处理不太好。

（三）梁式结构转换层施工技术

1、支撑系统

在一些大梁下面或者施工荷载较大的结构中要采用沿着大梁方向布置不大于600毫米*600毫米的立杆间距，立杆的下端必须支撑在幕垫板或钢垫板上和角度均小于45°和排距不大于1米的斜撑杆（梁底部斜撑杆和梁底模板要协调，距离间距为450毫米），所有的斜撑杆尽量和梁下立杆、横杠用旋转扣件相连，以保证其的整体性和稳定性。为了防止楼板形成的集中荷载过于密集，必须检查木楔是否顶紧，应该加的防滑扣件是否扣紧，相互钢管支撑系统是否协调一致。

2、模板工程

为了能够避免混凝土在浇筑的时候，模板由于侧压力过大而导致变形进而出现胀模的情况，除了在接缝处设置厚覆膜胶外，还要保证对拉螺杆的紧密性。同时，要确保螺杆的纵横向间距数值在400毫米到550毫米之间。侧模缩固采用的是钢管作背扛的方式，要保证他们之间的间距在500毫米左右，同时按照规范标准的千分之一到千分之三来设置梁底起拱。

3、钢筋工程

钢筋工程在高层建筑转换层结构中起到无可替代的作用，不仅表现在其数量繁多，型号复杂，大小不一，而且非常之密集，这就给钢筋的绑扎增加很大的难度。

首先临时钢管支撑架的作用，首先在转换梁的两边搭设双排脚手架，它不仅起到固定钢筋的位置以及承重上部钢筋的重量，而且还可以进行所需要的焊接工作，直至完成才把支撑架拆除；接着是焊接工序的进行，该工作不仅需要持证上岗的焊接工作人员的专业水平达到相关标准和具有一定的工作经验，而且为了保证焊接质量和焊接工作安全顺利的进行，必须按照国家相关技术标准和设计图纸说明。采用闪光对焊或者锥螺纹接头的方式进行主筋接头的焊接，要注意把握好接头位置。最后当工程必需时，可以将箍筋设置成开口的形式，待梁的受力箍筋绑扎完毕再焊成闭口箍。但必须注意梁的上下受力钢筋锚入程度和搭接程度必须符合设计要求。无论怎么样，整个钢筋的绑扎过程必须仔细，要反复确定钢筋的直径、数量、搭接长度、间距等是否按照设计要求或施工方案进行，符合规范要求。

4、混凝土过程

在浇筑混凝土之前必须做一个全面的检查，清除杂物干净，并且保持一定的温度。由于转换层混凝土的施工是属于大体积混凝土，故必须在浇筑过程中注意一些温度应力的变化，这是在外界气温、水化热以及浇筑温度所产生的。温度应力变化过大会导致裂缝的出现，所以要采取一定的措施进行避免。

在原材料上，尽量选择水化热较低的水泥，例如火上灰硅酸盐水泥和加入一些粉煤灰，而且可以加入一些外加剂来降低水化热峰值，减少内外温度的差异。在混凝土的浇筑过程中，塌落度的控制是一个非常关键的作用点，要控制其在180毫米左右，在混凝土初凝后，覆盖一层薄膜，保持在湿润状态下，提高外加剂的作用。

5、合理设置施工缝，确定浇筑顺序

在浇筑混凝土之前，预先设计好浇筑路线，从而保证在混凝土施工过程中避免冷缝的出现。根据工程现场情况和时间、工序的合理安排来决定浇捣方式是采用分层浇筑的方式还是整体浇筑的方式。为了应付突发事件的发生，例如停电等，这就必须拥有备用发电机在现场，以使混凝土的浇筑能够很好的进行，杜绝缝隙的出现。

由于转换层钢筋的密集度过大，这给混凝土的振捣带来了很大的困难，为了克服振捣困难，一要选择直径较小的骨料，二要要根据现场情况使用插入式振捣器，合理控制好振捣的间距和频率，采用快插慢拔的振捣方式。

在混凝土的养护过程中，一般采用的是在混凝土表面覆盖两~三层湿草袋加上一层薄膜，并进行浇水养护，以保证养护的效果。

为了较好的掌握养护过程中的混凝土温度的变化规律，可以采用以下方法：

：根据大梁的钢筋布置情况均匀的设置一些测温控制点，把一些温度传感器放置其中，便能及时的记录温度的改变情况

：在混凝土的内部埋入一些水管预埋件，通过注入冷水来起到减少内部温度差较大的效果。

：采用碘钨灯的照射来提高混凝土外表面的温度，降低内外表面温度的差距。

二、工程实例

1：工程概况

深圳泛海城市广场是深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司设计的，工程总建筑面积为122457m2，地下两层车库，地下二层北侧为全埋式平站结合人防地下室。地上25层，高度为99.64m.,基本风压为0.35kN/m2,设防烈度是7度，按照结构形式及使用功能，该工程采用钢筋混凝土结构。按照设计要求沿垂直方向划分为三个部分。

底部：有地下室至地上三层，地下为车库，地上为娱乐场所和商场、电影院，是不规则的长方形地盘。每个塔楼中心都相应设置剪力墙，形成筒中筒结构形式，四周也设有部分剪力墙，形成较好的框架-剪力墙结构。

转换层：地上四层，其中有两种标高，标高之间相差420mm，为梁式转换层。

上部：5至25层为公寓，采用剪力墙结构。

2：梁式转换层夹层设计

2.1、该工程夹层设计面临的难度问题该工程转换层属于梁式结构，不仅有上下两层板，而且板厚度也不一样，上层为180mm厚，标高16.6m；下层是100mm厚，标高16.0m，按照施工方案要一次浇筑完毕。如何在板面相差420mm之间填充材料或者空置，可以从以下几个方面进行了考虑。首先是满足结构设计的功能要求和符合结合设计的稳定性、安全性，接着是如何在不增加较大荷载的情况下满足结构承载力和不影响结构起到转换的作用，最后是考虑造价问题。

2.2、泡沫夹层技术的运用为了解决上述问题，该工程梁式结构转换层夹层采用了填充聚苯乙烯泡沫板块，每个板块1000mm*300mm*420mm，用黄色胶带缠满，缠均匀，板块排成整列正行，各行各列之间间距为100mm，行距列距内布置一根直径为14的钢筋，纵横用14＠600mm的拉钩拉住底层的上板筋和上层的下板筋。该夹层技术能较好的针对以上问题进行解决。不仅很好的减少了双层板之间的负重荷载（如果空置，不仅对浇筑混凝土增加了难度，而且影响了两层板之间的结构连接性），使用聚苯乙烯泡沫板不仅可以在造价方面减少很大的开支，而且较好的保证了两层板直接的受力连续性，合理的荷载传递方向。

2.3、抗浮措施的使用为了保证混凝土浇筑过程中芯模不发生上浮、偏位，如何有效的固定芯模，防止上浮是一项技术难点，故采用了以下办法避免芯模的上浮。为防止浇筑混凝土工程中空心板连同钢筋网片整体上浮，采用模板钻孔将12号铁丝4~8股，横向间隔0.4米，纵向1.1米，穿过模板将定位钢筋网片与支模架上部横杠相连，拧紧拉直。水电等安装专业与土建配合施工，预埋管线布置要根据方形芯模位置提前布置。遇上芯模有轻微上浮时，应采用重压法在面层堆积钢筋或木板压制上浮。

结论

随着现代科学技术的不断进步、高层建筑结构和功能复杂性增大，对转换层所涉及的结构技术要求越高，对未来转换层夹层技术的运用会越来越广泛。如何能更好的满足现场施工技术的要求，是对转换层结构和夹层如何更好的衔接在一起的考验。本文通过梁式结构转换层的结构功能和施工工艺的特点介绍以及对转换层夹层技术的举例说明，较好的展示了梁式结构转换层能满足高层技术发展的同时又可以继续更新运用，说明了转换层夹层技术运用的前瞻性和重要性。

参考文献

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