汪禮良

(合肥建工集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000)

1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的功能

從結(jié)構(gòu)功能的角度看，轉(zhuǎn)換層所實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換可以歸納為以下三類:結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部框架，給下部樓層創(chuàng)造了較大的內(nèi)部空間;柱網(wǎng)、軸線的轉(zhuǎn)換。通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，使下層形成大柱網(wǎng)，滿足外框筒的下層形成較大的出口和較大空間的需要;結(jié)構(gòu)型式和軸線布置同時(shí)轉(zhuǎn)換。

2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的主要形式

2.1 梁式轉(zhuǎn)換層

梁式轉(zhuǎn)換層是指在現(xiàn)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(zhuǎn)換形式一般用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要縱橫向同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，采用雙向梁的布置。對(duì)于框筒或簡(jiǎn)中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要在相應(yīng)樓層下做一圈轉(zhuǎn)換大梁，把上部柱的荷載通過(guò)轉(zhuǎn)換大梁傳到下層兩邊的柱上。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻一梁一柱(墻)，傳力途徑清楚，轉(zhuǎn)換梁具有受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單和施工方便等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)分析計(jì)算也較容易，一般用于上層為剪力墻結(jié)構(gòu)，下層為框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。

2.2 板式轉(zhuǎn)換層

當(dāng)上下柱網(wǎng)軸線有較大錯(cuò)位不便用梁式轉(zhuǎn)換層時(shí)可以采用板式轉(zhuǎn)換方式板的厚度一般很大以形成厚板式承臺(tái)轉(zhuǎn)換層它的下層柱網(wǎng)可以靈活布置不必嚴(yán)格與上層結(jié)構(gòu)對(duì)齊，但板很厚，自重很大，材料用量很多。厚板轉(zhuǎn)換層適用于上下柱網(wǎng)極不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)布置方便，從而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑多功能的要求，但缺點(diǎn)也很明顯。由于板式轉(zhuǎn)換層一般很厚，有時(shí)可以達(dá)到3.Om，自重很大，在地震作用下，這樣大的質(zhì)量必將引起很大的水平地震作用。因此對(duì)于地震區(qū)的高層建筑，轉(zhuǎn)換層要慎用厚板樓蓋。

2.3 桁架轉(zhuǎn)換層

在托柱形式的梁式轉(zhuǎn)換層中，當(dāng)很大跨度的轉(zhuǎn)換梁承托較多的層數(shù)，由轉(zhuǎn)換梁承托上部框架傳遞下來(lái)的豎向荷載很大而致使截面很大時(shí)，可采用桁架轉(zhuǎn)換層，能較好地布置大型管道等設(shè)備，并充分利用建筑空間。轉(zhuǎn)換桁架主要承受豎向荷載，在滿足建筑功能的前提下，通過(guò)增大中間節(jié)間的跨度或減小端節(jié)間的跨度來(lái)增大中間弦桿的內(nèi)力，減小端節(jié)間的內(nèi)力，使弦桿內(nèi)力分布均勻。帶桁架轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則為:(1)整體結(jié)構(gòu)按“強(qiáng)轉(zhuǎn)換層及其下部、弱轉(zhuǎn)換層上部”設(shè)計(jì);(2)桁架轉(zhuǎn)換層按“強(qiáng)斜腹桿、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”設(shè)計(jì);(3)桁架轉(zhuǎn)換層上部框架結(jié)構(gòu)按“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)邊柱弱中柱”設(shè)計(jì)。采用空腹桁架轉(zhuǎn)換層時(shí)，空腹桁架宜滿層設(shè)置并有足夠的剛度保證其整體受力作用，其截面尺寸一般由剪壓比計(jì)算控制，以避免脆性破壞。當(dāng)轉(zhuǎn)換桁架應(yīng)用于框架一核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)、筒中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的上部密柱轉(zhuǎn)換為下部稀柱時(shí)宜滿層設(shè)置，其斜桿的交點(diǎn)宜作為上部密柱的支點(diǎn)。轉(zhuǎn)換桁架的節(jié)點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)配筋及構(gòu)造措施，防止應(yīng)力集中產(chǎn)生不利影響。

2.4 斜柱轉(zhuǎn)換層

斜柱轉(zhuǎn)換層是一種在大量高層、超高層建筑中廣泛采用，的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式。它是桁架轉(zhuǎn)換中最簡(jiǎn)單的一種，采用它將會(huì)解決轉(zhuǎn)換層不便使用的問(wèn)題，將目前巨型梁轉(zhuǎn)換層僅能用作管道空間變?yōu)榭捎行褂玫拿娣e空間，變“死”空間為活空間使轉(zhuǎn)換層具有了更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。斜柱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)傳力直接，可有效減小轉(zhuǎn)換梁尺寸，且更易實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的抗震設(shè)計(jì)原則。斜柱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比相同條件下的梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)大，更易滿足規(guī)范中轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求，能有效地避免轉(zhuǎn)換層形成結(jié)構(gòu)薄弱層。斜柱式轉(zhuǎn)換層彈塑性變形相對(duì)較小，可有效地避免結(jié)構(gòu)在大震下，薄弱層因彈翅性變形過(guò)大而造成結(jié)構(gòu)整體倒塌。

3 轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)

3.1 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)

3.1.1 鋼管支撐架

適用于轉(zhuǎn)換梁布置較密，結(jié)構(gòu)自重及施工荷載相對(duì)不太大，或板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工。這類支撐系統(tǒng)通常采用鋼管腳手架，轉(zhuǎn)換梁下立桿間距在600mmx600mm以內(nèi)，立桿下墊200mmx50mm木墊板。

3.1.2 沿轉(zhuǎn)換大梁方向設(shè)置鋼管支撐架

適用于轉(zhuǎn)換梁自重及施工荷載較大的結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)換梁位置不太高的情況。須計(jì)算確定立桿的間距、步距，合理設(shè)置水平及豎向剪刀撐。某工程KZL－5轉(zhuǎn)換大梁支撐構(gòu)。立桿下設(shè)150mmX150mmx10mm的鋼板以擴(kuò)大受力面積，可調(diào)頂托。

3.1.3 型鋼構(gòu)架支撐

適用于轉(zhuǎn)換梁自重及施工荷載較大的結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)換層位置較高的情況。方法如下:在下層柱中埋置鋼牛腿，型鋼構(gòu)架作為轉(zhuǎn)換梁模板支撐系統(tǒng)，擱置在鋼牛腿上利用柱子傳遞豎向荷載。

3.2 模板工程

梁側(cè)?？刹捎媒M合鋼模板或18mm厚覆膜膠合板，為防止混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生的側(cè)壓力將模板擠壓變形而出現(xiàn)脹?，F(xiàn)象，可在梁內(nèi)設(shè)置對(duì)拉螺桿(≥Φ 14mm)，鋼模板也可以設(shè)扁鋼拉片(厚度≥3mm)，螺桿縱橫向間距為400～600mm。側(cè)模用鋼管作背杠進(jìn)行鎖固，背杠間距縱橫500mm，粱底起拱要求l～3‰。轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%方可拆除底模。

3.3 鋼筋工程

鋼筋工程含鋼量大，主筋長(zhǎng)，布置密，在粱柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋異常密集，綁扎難度大，在實(shí)踐中，可采取以下措施:

(1)為保證梁內(nèi)鋼筋骨架的穩(wěn)定和便于操作，可在轉(zhuǎn)換梁兩側(cè)搭設(shè)雙排腳手架作為鋼筋臨時(shí)支撐，利用鋼管架支撐上部鋼筋，待鋼筋位置固定并焊接后，撤去鋼管腳手架。

(2)主筋接頭全部采用閃光對(duì)焊或錐螺紋接頭連接，并注意微、大化置，焊接人員均持證上崗，焊接和機(jī)械連接均按照規(guī)范要求做力學(xué)試驗(yàn)，確保焊接及機(jī)械連接質(zhì)量。

(3)征得設(shè)計(jì)同意后，可將箍筋做成開(kāi)口箍，待粱的縱向鋼筋綁扎完成后，再將箍筋焊接成封閉箍。

(4)梁的上、下部鋼筋伸入柱、墻內(nèi)錨同長(zhǎng)度，腰筋錨固長(zhǎng)度及樓扳鋼筋伸入梁內(nèi)的錨固長(zhǎng)度均按設(shè)計(jì)要求留設(shè)。

3.4 混凝土工程

轉(zhuǎn)換層大梁是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，為大體積混泥土施工。有效預(yù)防溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的混凝土裂縫是大體積混凝土施工的難點(diǎn)?；炷翜囟葢?yīng)力是由水化熱、澆筑溫度和外界氣溫變化等產(chǎn)生的。為防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，主要應(yīng)從降低內(nèi)外溫差(也就是減小溫度應(yīng)力)方面采取措施。具體包括以下五方面的內(nèi)容:

(1)原材料:①選用水化熱較低的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥;②加入適量的粉煤灰以減少水泥用量;③加入適量外加劑(減水劑、緩凝劑)使混凝土緩凝，使升溫過(guò)程延長(zhǎng)，降低水化熱峰值。

(2)合理設(shè)置施工縫及確定澆筑順序:①分層澆搗，保證混凝土在初凝前接頭;②確定好澆筑順序，保證混凝土施工不出現(xiàn)冷縫:③建立心急預(yù)案，防止混凝土中斷。

(3)因轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)鋼筋密集，混凝土澆筑時(shí)振搗難度較大，可與試驗(yàn)室協(xié)調(diào)，選擇粒徑較小的骨料。在施工中，采用3O型混凝土插入式振搗器進(jìn)行振搗，振搗時(shí)做到快插、慢拔。每點(diǎn)振搗時(shí)問(wèn)約需20～30s，振搗間距≤500mm，振搗棒插入下一層50mm深，對(duì)梁、柱、墻相交部似振搗時(shí)注意振搗密實(shí)。振搗以表面水平不再顯著下降，不在出現(xiàn)氣泡，表面泛出灰漿為準(zhǔn)。

(4)掌握混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程的溫度變化規(guī)律埋置足夠數(shù)量電偶溫度傳感器作為測(cè)溫控制點(diǎn)，并定時(shí)做好記錄。根據(jù)《混泥土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB5020422002的規(guī)定，混凝土內(nèi)外溫差不應(yīng)大于25℃。

(5)混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管注入冷水循環(huán)，使內(nèi)部降溫，外部用碘鎢燈照射以提高表面溫度，使溫差縮小。

(6)養(yǎng)護(hù)較常用的是用2層濕草袋夾1層塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，專人定時(shí)澆水，目的是起到保溫保濕的作用，一般轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)混凝土的養(yǎng)護(hù)期為1個(gè)月左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，現(xiàn)代高層建筑是向更高、體型更復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形式更多樣、功能更齊全、綜合性更強(qiáng)的方向發(fā)展。高層建筑轉(zhuǎn)換層是建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，由于轉(zhuǎn)換層形式多樣，施工方法也千差萬(wàn)別，為滿足建筑物的功能要求，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)布置，必須在結(jié)構(gòu)變換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，并結(jié)合實(shí)際工程對(duì)轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行分析。才能確保建筑施工的質(zhì)量。