高层建筑中梁式转换层的结构施工技术与质量控制研究
关键词：高层,梁式转换层,质量控制
前言：结构转换层是一个建筑物中不同结构形式相连结的关节点，它既是下部结构的封顶，又是上部结构的“空中基础”，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连结纽带作用，转换层具有传力直接、受力明确、造价较节省的优点，在实际中得到了较广泛的推广应用，是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式。
一、工程简介
贵港地王大厦工程按商场、商住综合楼设计，总用地面积6506.50m ，总建筑面积70362.48m ,其中地下3889.56m ，地上66472.92m。地下1层，地上28+1层，建筑物地上一层层高为5.10m，二层为5.69m，三层为2.93m，四层至二十九层的层高均为2.900米。主体结构属于钢筋混凝土复杂高层结构。三层以上分A、B、C座三个塔楼，二层为转换层,梁式转换。其中A、B座两个塔楼组成以两层商场为大底盘的双塔结构，C座为单塔大底盘结构。每栋建筑物总长约40.60m，总宽约38.50m，高均为90.60m。
主体10.740米转换层为现浇混凝土结构，框架-剪力墙结构，梁的平面布置几何形状不规则，施工难度大。其框架梁规格主要有800×2000㎜，800×1800㎜，1000×2200㎜，1000×2500㎜，1300×1500㎜等分布于整个楼层。最大截面梁为：1000×2500㎜，最大跨度为：10.0m，净跨长度为7.9m，内配底筋采用32φ32Ⅱ级钢筋，面筋2排18φ32Ⅱ级钢筋，两端负弯矩筋φ32Ⅱ级钢筋，箍筋φ14@100Ⅱ级钢筋(七肢箍)腰筋梁两侧各9根φ32Ⅱ级钢筋，拉筋φ12梁中@400、梁端@200。单梁单跨最大配筋约为17吨，混凝土方量达25.2m3。楼板厚度为180mm。柱混凝土等级为C50,最大柱截面为1900mm×1200mm，梁板混凝土主楼部分为C40。
二、模板支撑系统
1、施工方案确定
转换层结构混凝土施工有一次浇筑和二次浇筑或多次浇筑方案。一次浇筑的优点是结构整体性好,钢筋安装质量易保证,施工速度快;缺点是支模难度大,支撑材料用量大。二次或多次浇筑的优点是浇筑第二层混凝土时的自重可充分利用第一层已达到一定强度的混凝土承担,支撑用量少;缺点是对结构的整体性有一定影响,分层面处理较困难,施工速度慢,未能满足进度要求。采用何种施工方案,应结合工程的实际情况需要进行选择。结合本工程实际情况,经过计算,转换层大梁施工时最大垂直荷载,因转换层以下的楼板及地下室顶板未达到强度要求,不能满足支承转换层大梁的最大施工荷载,同时考虑到工期短的特点,必须把转换层荷载有效地传到地下室底板方能确保施工安全,因此,选用一次性浇筑转换层的施工方案,垂直荷载采取有效措施传至地下室底板。
2、模板支撑体系的设计与布置
转换层结构的自重及施工荷载都较大，必须根据工程的实际情况选择合理的模板支撑方案，以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。混凝土浇筑前，应检查支撑的牢固性，并严格按照施工方案要求搭设。
本工程中支撑楼板的木龙骨采用50mm×100mm杉木枋，间距450mm，面铺18mm厚胶合板，所有板缝用胶带纸封闭。经过技术、经济分析，可选用钢管脚手架支撑体系为转换层模板的支撑系统。采用φ48×3.5mm满堂钢管脚手架支撑，加设可调底座和顶托。转换大梁底模的木龙骨采用50×100mm杉木枋，间距250mm，木方各跨度均为500mm，梁侧模竖向背50×100木方≤250mm。为让模板起有效的保水、保温作用，板缝均用胶带纸封闭。支撑系统搭设φ48mm满堂钢管脚手架，立杆沿梁方向间距500mm，经计算钢管支撑能够满足施工中的强度刚度稳定性要求。对于转换梁的侧模，则沿梁高每隔450mm设水平加固钢管一道，配合φ12@500高强对拉螺栓使用。施工前检查大梁侧模的刚度，对拉螺栓紧固件是否牢靠。跨度大于4m的梁应起拱3L‰。为了确保支撑牢固，从负一层至一层结构施工时，支模架还应按转换层相应位置立杆搭设要求加强，并保留三层模板及支撑，到转换层施工后强度达到设计强度时，方可拆模。
框支梁支模由于框支梁(h≥2.2m)施工时产生的荷载很大，其下各层楼面设计荷载之和小于转换层框支梁施工时产生荷载，故所有框支梁均采用“斜撑三角形钢管桁支模”的方案，将转换层框支梁施工时产生的荷载传给本层柱端1.5m范围及下层柱端600mm范围内，柱梁内相应增加φ25ram抗剪钢筋。同时，满堂钢管模板支撑脚手架系统严格按广西地方标准DB45/T618-2009，《建筑施工模板及作业平台钢管支架构造安全技术规范》要求进行设置剪刀撑和抱柱装置。
三、钢筋工程
转换梁钢筋配筋数量多且直径普遍较大，特别是在梁柱结点和主次梁相交处，钢筋更是纵横交错,其就位和绑扎难度更大。因此，在下料时必须熟悉图纸及相关规范的有关规定并考虑好钢筋的相互关系以及绑扎时的排筋次序，有利于钢筋的顺利就位和绑扎，可以确保钢筋工程施工的质量。
由于转换大梁的面筋需锚固至柱内1.5～2.0m(从梁底计)，柱梁钢筋需一次绑扎到位。主筋穿叉叠放加上腰筋、柱筋等在其穿插定位和绑扎固定中任何一根钢筋就位错误，将会造成大量的返工，因此准确翻样和下料，合理安排钢筋就位次序和避让关系是施工的关键。翻样中考虑好钢筋之间的穿插避让关系，准确确定制作尺寸和合理的绑扎顺序并对就位顺序进行统一编号。安装钢筋前在大梁两侧搭设双排钢管搁架用作操作架，并保证重大钢筋骨架不变形，主筋排放按次序对号入座。先就位上排钢筋,穿入箍筋形成支架,再就位下排钢筋。
预埋剪力墙钢筋安装定位后，应沿其两侧在梁、板面筋上加焊一根≥φl0通长的定位钢筋，使预埋插筋在混凝土振捣时不会移位，同时在剪力墙(或暗柱)筋预留段应绑扎至少3道箍筋或分布筋，以保证预留位置的正确。对于梁宽≥850mm时框支梁，因梁自重大，若采用混凝土垫块设保护层，将压碎混凝土垫块，故采用φ25(L=150mm)短钢筋作垫块，按纵距离≤l000mm、横距@≤300mm梅花形布置。
四、混凝土浇筑及裂缝控制技术
如果按后浇带分为二个流水施工段组织施工，每个施工段均分二次浇筑混凝土，第一次浇墙混凝土，第二次浇梁板混凝土，各段梁板混凝土应连续浇筑，施工缝留于后浇带处，其余地方不得留施工缝。
1、混凝土浇筑方式
混凝土浇筑可采用斜面分层布料方法施工，即“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”。采用插入式振捣，每个混凝土泵配备5台插入式振捣捧(3台工作，2台备用)，分3道布置：第1道布置在出料点，使混凝土形成自然流淌坡度;第2道布置在坡脚处，确保混凝土下部密实;第3道布置在斜面中部，在斜面上各点严格控制振捣时间、移动距离和插入深度。每个浇筑区域的振捣由专人负责，严防漏振。在混凝土凝固前进行表面二次振捣，以防混凝土表面出现收缩裂缝。在梁柱节点及明显钢筋密实处，除了按常规操作工艺认真施工外，必须针对其特点，选用Φ35nun振动棒配合振捣，来保证其密实度。
2、防裂施工技术措施
为降低梁核心温度，在梁中沿竖向设置两套循环降温管、水箱回路，管径为25mm降温管两个方向的间距均为50cm，在混凝土升温阶段，让其最大限度地带走混凝土的内部热量，降低混凝土内部最高温度。掺用粉煤灰14.75%代替20%以上水泥，以降低混凝土水化热，同时提高混凝土的和易性、降低水灰比。掺入适量的缓凝剂，降低水化热，推迟水化热的峰值。
为防止混凝土表面热量、水分散发过快，使内外温差过大，在梁底模及侧模外铺设2层塑料薄膜，与胶合板一起作为梁底面、侧面的保温层。实践数据表明，在当地八月份，混凝土浇筑后，胶合板内外温差保持在22—30℃左右。对于混凝土上表面的养护，在混凝土浇筑8小时后，在梁范围内的板面口筑120×120mm(h)砖围护，蓄温水养护不少于7天。
3、加强混凝土的测温工作
可采用JDC一2建筑电子测温仪进行混凝土温度监控。平面共布置9个测点，每个测点布置3个测温传感器及测温探头，在混凝土浇筑前埋入并固定保护。在混凝土升温阶段每2h测1次，降温阶段每4h测1次，后期6～8h测1次，同时测量大气温度。经测量，实测中心最高温度73.8℃，此时板底55.6℃，板面50.3℃，混凝土内外温差符合规范要求。
五、总结
总之，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。
本文选自国家级期刊《建筑与文化》。《建筑与文化》杂志,中国第一份建筑与文化类专业刊物,国家一级刊物,中国建筑文化研究会会刊,中国出版集团重点刊物.国内统一刊号:CN11-5058/Z,国际标准刊号:ISSN1672—4909邮发代号：28—377。《建筑与文化》由中国出版集团主管、世界图书出版公司主办的集权威性、批判性、专业性、可读性、知识性于一体的专业性期刊。读者对象为国内外建筑房地产设计、开发领域管理人员和专业技术人员;国家和地方政府规划、建设、文物管理等部门的官员;图书馆;大专院校相关专业的教师及学生等。