高层建筑结构转换层设计与施工探讨
[关键词]高层建筑；结构转换层；设计；施工
1引言
随着高层建筑使用功能朝综合化的方向转变，同一建筑垂直方向上使用功能转换的情况越发普遍，如下部楼层为柱网开间较大的大型会所、酒楼及室内运动场馆，上部楼层则为柱网开间较小的办公室、公寓以及酒店客房等。当上下楼层竖向结构形式差异较大、竖向柱网轴线错位情况显著时，则需要在结构产生变化的楼层设置“转换层”。“转换层”是上下楼层结构体系的重要连接点，在整个高层建筑结构体系中发挥着重要的作用。如何对转换层进行科学合理的设计，是建筑师需要重点考虑的问题。
2转换层的类型
按照结构类型进行分类，高层建筑转换层的主要类型有：“板式转换层”、“箱式转换层”以及“梁式转换层”等几种形式。建筑师要对转换层类型及其特点有充分的了解，才能更好地进行方案设计。
2.1板式转换层
当上下楼层使用功能及开间布置差异较大时，柱网分布不规律，难以采用“梁式转换层”来连接上下层柱网，在此情况下则需要将转换层设计成厚板，从而形成“板式转换层”。出于对抗剪性能的考虑，转换层的楼板的设计厚度很大，一般介于2米~3米之间。“板式转换层”具有柱网布置灵活、适应性强等优点，同时也具有自重大、耗材多且施工难度大等缺点。
2.2梁式转换层
由于具有耗材少、造价低，荷载传递直接、明确等优点，“梁式转换层”成为了目前高层建筑转换层设计中最常用的结构类型。“梁式转换层”荷载传递的途径为：上楼层墙体——转换梁——下部柱，由于其荷载传递途径直接。根据我国高层建筑统计资料显示，在各种类型的转换层结构中，梁式转换层的采用最为普遍，其数量占总数的77%。转换梁的截面厚度介于为1.0米~6.0米之间。
2.3箱式转换层
箱式转换层是由“单向托梁”及“双向托梁”与上楼层和下楼层楼板浇筑成的一个整体转换体系。箱式转换层刚度较大、整体性强。图1为某高层建筑箱式转换层的示意图。
3转换层方案设计与施工技术
3.1转换结构承托体系方案设计
转换层需要承托其身的重量（自重）以及上下楼层的荷载，因此在方案设计前应进行力学分析和荷载计算，以保证设计的承托体系具有足够的强度。以下为各类型转换层的设计和施工方法：
（1）“满堂红钢管”架承托体系方案设计：
“满堂红钢管”架承托体系多使用于板式转换层结构或结构自身重量及所承载外部荷载不太大的梁式转换层结构的施工中。满堂红钢管支撑体系多采用钢管脚手架的形式，转换梁下立杆间距宜介于0.6米×0.6米，立杆下垫置0.2米×0.05米的木板。
（2）“沿转换大梁方向设置钢管”承托体系方案设计
“沿转换大梁方向设置钢管”承托体系多用于转换梁高度不高且自身重量及所承载外部荷载较大的梁式转换层结构的施工中。承托体系设计和施工时须确定立杆间的距离以及步距。另外，为了体系的整体性，施工时必须架设剪刀撑。图2为某高层大楼转换大梁架承托体系的构造图。
（3）“型钢构架”承托体系方案设计
“型钢构架”承托体系多用于转换梁高度较高且自身重量及所承载外部荷载较大的梁式转换层结构的施工中。具体的设计方案如下：在下层的柱体中设计预埋“钢牛腿”（如图3），搭架钢桁架，并将其作为转换梁模板的承托体系。架钢桁搁置在“钢牛腿”上，通过柱体来传递竖向荷载。
3.2模板工程设计
在进行模板工程设计时，转换梁侧模板宜采用“组合钢模板”及1.7厘米厚的“覆膜胶合板”，同时为了避免灌注混凝土时产生的侧向压力导致模板产生膨胀形变，施工时应在转换梁内架设杆径大于1.4厘米的拉螺杆。拉螺杆的纵向与横向间距宜在0.4~0.6米之间。
3.3钢筋工程设计
钢筋工程由于钢筋分布密集，在梁柱连接点处再更为密集，因此在绑扎施工的难度较大，为了提高施工效率和质量，根据工程经验，可通过如下措施和工艺来实现：
（1）通过搭建临时支撑的方式来却确保转换梁内钢筋骨架在施工时的稳定性。具体设计要点：用钢管搭架脚手架，架设于转换梁的两侧，以钢管来支撑上部的钢筋。（2）转换梁的主钢筋间的接头均用闪光对焊的方式焊接（固定）或者采用锥螺纹接头进行连接（机械连接）。以上两种连接方式均要按照相关的规范要求进行力学试验，保证接头的连接质量。（3）为了便于施工，设计方案应允许在钢筋捆绑完成前，箍筋连接口可以断开，形成“开口箍”，待捆绑完成后，再把箍筋的开口焊接成为“封闭箍”（此步骤不能遗漏）。
3.4混凝土工程设计
（1）水泥的选用：水泥的用量以及水泥的强度均对砼的强度有重要影响，以上两方面的提高均能增加砼的强度。所以，在混凝土配置方案设计时，要采用提高砼的强度，不能只靠增加水泥量这个途径，还要选用高强度的水泥。（2）细骨料的选用：细骨料的细度对桩体砼混合时的需水量有重大影响，细度越小，需水量就越多。因此，建筑师在混凝土配置方案设计时，应尽可能采用细度在于2.5—3.5之间，且含泥量在3％以内的中细度砂。（3）粗骨料的选用：粗骨料最大直径不宜超过3.2cm，针状以及片状的杂质颗粒含量不宜超过4.8％。同时，含泥量不不宜超过0.4％。（4）外加剂的选用：减水剂能有效减少砼的需用水量，能有效提高砼的强度。因此，在混凝土配置方案设计时，采用优良的减水剂是配制水下具有良好流动性和超塑性桩体砼的有效途径。
4结语
“转换层”是上下楼层结构体系的重要连接点，在整个高层建筑体系中发挥着重要的作用，在建筑方案设计时要根据建筑的特点采用适合的转换层类型，并从转换结构支撑系统、模板工程、钢筋工程以及混凝土工程等方面进行详细设计，以确保建筑设计方案的质量。
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