试论高层建筑梁式转换层施工要点
关键词：高层建筑,梁式转换层结构,混凝土,钢筋工程,混凝土工程
近年来，随着城市建设的发展，高层建筑向多功能、多用途方向发展，由于建筑物各部分使用功能和要求不同，对建筑物结构形式、柱网布置也就提出了不同的要求。为了实现和适应这种结构型式的变化过渡，转换层应运而生。而在工程设计和施工实践中，梁式转换层得到了广泛的采用和认可，它可以较好地解决高层建筑中上下部结构在竖向不连续的问题。
本文结合工程实例，就高层建筑转换层结构施工技术进行探讨。
1工程概况
某建筑工程项目，面积16580m2，地下2层，地上19层，结构形式为：负2层至4层为框架内筒体结构，4层为梁式转换层，转换层以上为短肢剪力墙核芯筒体结构。转换层板厚200mm，最大梁截面达1000mm×1600mm，转换层层高为4.8m。
2转换层施工方案
如今在高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工运用较多的主要有以下两种方法：
(1)二次浇注法：利用叠合梁原理将转换梁或转换厚板分2次浇筑叠合成型。这种方案利用第一次浇筑混凝土形成的梁或板支承第二次浇筑混凝土的自重及施工荷载。支撑系统只要考虑承受第一次的混凝土的自重及施工荷载，可减小其下部钢管支撑的负荷，减少大量模板材料。此法施工工期较长，且由于梁截面大，钢筋密集，混凝土施工缝处理较困难。
(2)荷载传递法：将转换梁、板的自重和施工荷载通过竖向支撑传递给以下若干层楼层结构构成模板支撑系统。这种方法下层楼板要有足够的承载力或利用转换层支承柱的传力作用通过多排斜撑杆构成梁下斜撑支架体系传递至钢砼柱上，此法可一次完成转换层施工，且能充分应用下层支撑层已有的承载能力。
本工程工期较紧，考虑到转换梁的结构整体性，且转换层下各层板相对较厚，故采用荷载传递法，并通过计算确定支撑层，在大梁对应位置下的梁板采用二次支撑。
3支撑系统的布置
转换层的底模板和侧模板主要采用18mm厚的胶合板，50mm×100mm木枋条，采用φ48mm×3.5mm扣件式钢管支撑和满堂承重架等进行模板支撑体系的布置。通过转换层梁板模板及其支撑系统的设计计算(含承载力!稳定性及水平杆的挠度验算)，确定板底木枋间距为300mm，横梁间距为800mm，立柱间距800mm×800mm，梁底木枋间距短、长向分别为300mm和350mm，立柱间距300mm×500mm。梁底模水平钢管与每一根立杆相连处均采用双扣件，以保证扣件的抗滑移承载力。转换粱立杆的竖向连接，只能采用对接连接，严禁采用搭接连接。
4模板及支撑系统计算
取最大截面1000mm×1600mm的梁作验算，木枋参数如下：b=50mm，h=100mm。
WN=bh2/6=8.3×104 mm3，I=bh3/12=4.2×106 mm4，fm=25MPa，fv=1.4MPa，E=9000MPa;
木模板参数如下：b=1000mm，h=18mm，WN=bh2/6=5.4×104 mm3，A=bh=1.8×104mm2，
fm=25MPa，I=bh3/12=4.86×105 mm4;
梁每米荷载组合为：底模1.0×0.5×1.0=0.5KN/m，侧模1.4×2×0.5×1.0=1.4KN/m，钢筋混凝土1.0×1.6×25×1.0=40.0KN/m，振捣混凝土产生的活荷载2.0×1.0×1.0=2.0KN/m，N=(0.5+1.4+40.0)×1.2+2.0×1.4=53.08KN/m。
按均布荷载考虑，由于横向木枋间距350mm，即每米考虑3根横向木枋，则：
q1=(ΣN×1.03)÷1.0=17.69KN/m。纵向木枋间距300mm，即每米考虑4根纵向木枋，则：q2=(ΣN×1.04)÷1.0=13.27KN/m。
5构造措施
(1)在搭设转换层钢管支撑架前，应先在下一层楼板面上，弹出与转换层所有主、次梁的垂直投影线，根据每根梁的高度和相关搭设要求?在板面上分划出支撑架的立杆定位点作为控制搭设质量的依据。
(2)转换层施工时，转换层下面两层(第2、3层)的模板支撑架不拆除，这有利于转换层自重及施工荷载的传递。同时，在转换层混凝土浇筑前，应对2、3层的模板支撑进行加固。所有转换梁的梁宽及梁长范围内加固时，要保证立杆沿转换梁梁长间距不大于500mm，沿梁宽范围内不大于300mm，其它部位为800mm，且尽量与转换层支撑立杆对应布置。由于转换层层高达4.8m，现有钢支撑无法一次支撑到顶，故采用搭设1.2m高满堂承重架的做法。
(3)为提高模板支撑系统的整体稳定性和抗倾覆能力，钢支撑每隔0.98m高用脚手架钢支撑水平连接成为一个整体，同时每隔6m设置剪刀撑。对高度>1.2m的大梁，因侧模承受的混凝土侧压力较大，为保证侧模强度，除每侧加斜撑外，按400mmx500mm间距布置Φ14对拉螺杆。
6钢筋工程
转换梁(板)截面高而大，转换大梁钢筋配筋数量大且直径普遍较粗，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，大梁附加钢筋的布设及计算应准确，在钢筋翻样前必须弄清设计意图，审核、熟悉设计文件和说明，掌握现行钢筋规范.翻样时，考虑好钢筋之间的穿插避让关系，因此，在下料时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。
7混凝土工程
转换层的梁板墙柱混凝土强度等级均为C50，梁板墙柱一次浇筑完成。因转换层大梁和板混凝土量多，为尽量减少施工缝，采用泵送混凝土。
7.1混凝土温度的计算
混凝土内部产生的水化热引起的温度较高，易形成温度裂缝，水泥水化热引起的混凝土内部实际最高温度与混凝土的绝热温升有关。
(1)混凝土的绝热温升
计算绝热温升的数据按经优化后的混凝土配合比、水泥用量及粉煤灰用量取值。3d时的水化热温度最大，故计算龄期3d的绝热温升。混凝土绝热温升为：
T=W×Q0×(1-e-mt)/(C×r)(1)
式中：
T-混凝土的绝热温升(℃);
W-每立方米混凝土的水泥用量(Kg/m3);
Q0-单位水泥28d的累计水化热(J/Kg);
C-混凝土的比热(J/Kg·K);
r-混凝土密度(Kg/m3);
T一混凝土龄期(d);
m-常数，与水泥品种，浇筑时的温度有关，这里取0.384。
Tmax=W×Q0×(1-e-mt)/(C×r)=480×461×0.68/(0.97×2400)=64.6(℃)
(2) 混凝土浇筑温度
TJ=TC+(Tp-TC)×(A1+A2+A3+…AN) (2)
式中：
TC-混凝土拌合温度(它与各种材料比热容及初温度有关)，按多次测量资料，有日照时混凝土拌合温度比当时温度高5℃～7℃，无日照时混凝土拌合温度比当时温度高2℃～3℃，我们按3℃计;
混凝土浇筑时的室外温度(四月中旬，室外平均温度以20℃计);
A1+A2+A3+…+AN温度损失系数，查《大体积混凝土施工》P33表3-4得：
A1-混凝土装卸每次A=0.032(装车、出料二次数)，
A2-混凝土运输时A=Q×t，式中：Q为滚动式搅拌车，其温升0.0042，混凝土泵送不计，t为运输时间(以分钟计算)，从商品混凝土公司到工地约30min。A3浇筑过程中A=0.003×60=0.18。
TJ=TC+(Tp-TC)×(A1+A2+A3+…+AN)
=31+(-3)×(0.064+0.126+0.18)=29.9(℃)
(3) 混凝土中心温度
Th=TJ+Tmax×ζ=29.9+64.6×0.36=53.2(℃)
式中：
Th-混凝土中心温度;
TJ-混凝土浇筑温度;
ζ-不同浇筑混凝土块厚度的温度系数，对1m厚混凝土3d时ζ=0.36。
从混凝土温度计算得知，在混凝土浇筑后第3d混凝土内部实际温升为53.2℃，比当时室外温度(20℃)高出33.2℃>25℃，不满足要求，故必须采用相应的措施，防止大体积钢筋混凝土板因温差过大产生裂缝。
7.2混凝土的泵送与浇筑
本工程全部采用商品混凝土，厂家应使用水化热较低的水泥，以减少混凝土中总水化热，控制粗细骨料的质量，混凝土中掺加一定比例的粉煤灰与N型高效泵送剂，并掺水泥用量
10%的UEA-H膨胀剂?混凝土坍落度控制在160mm～180mm之间。因试配时已考虑了避免混凝土离析的措施，故布料采用泵管直接下料。并尽量缩短混凝土的运输时间，合理安排浇筑顺序，及时卸料。
在浇筑前，用水冲洗模板降温，泵管用麻布包裹。为保证施工质量，利于混凝土早期散热，应对厚混凝土进行分层施工。
7.3加强测温工作
根据混凝土的配合比和现场气候条件，采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3D-TFEP)将温度测试仪的温度探头预先埋人大体积混凝土内，测点沿高度断面布置包括底面、中心和上表面，沿平面布置包括中部和边角区，总之测点布置应能全面反映大体积混凝土内各部位的温度，并能对整个过程中的温度状况进行模拟计算，且能及时掌握混凝土温度变化的实际状况并随时加以必要的控制。第1～5d内每2h测温一次，6～28d每4h测温一次，随时掌握混凝土内部温升情况、内表温差及气温变化，绘制温度变化曲线，以便采取相应措施。
7.4加强养护措施
为确保UEA-H膨胀剂充分发挥作用，须用塑料薄膜和草袋对混凝土进行湿养护。对已浇筑完毕的混凝土待初凝以后及时在混凝土表面和外模覆盖一层塑料薄膜，并用湿草袋加
以覆盖，保证混凝土处于潮湿状态养护14d。
8结束语
总之，梁式转换层结构作为高层建筑的重要部位，同时由于施工中，结构受力复杂、对支撑系统要求高，因此施工过程中的质量控制显得十分重要，只有在科学计算的基础上，精心组织、规范施工、做好施工过程中的质量控制、才能为建筑物整体质量打下坚实的基础。
参考文献
[1] 齐会智，高层建筑的梁式转换层施工技术探讨[J]中国新技术新产品，2011.16
[2] 徐海涛，高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术浅析[J]中国科技纵横，2011.12