陳靜
(中鐵五局集團(tuán)建筑工程有限責(zé)任公司 貴州 貴陽(yáng) 550000)
高層建筑轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)分析
陳靜
(中鐵五局集團(tuán)建筑工程有限責(zé)任公司貴州貴陽(yáng)550000)
轉(zhuǎn)換層的主要作用是對(duì)高層建筑中的部分空間進(jìn)行連接與轉(zhuǎn)換,如底層商用大空間和高層住宅小空間。本文結(jié)合具體的工程實(shí)例,對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析,供相關(guān)人士參考。
高層建筑;結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層;施工技術(shù)
所謂的高層建筑結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層,其實(shí)就是高層建筑受力的主要部位,其不僅對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了密封,還穩(wěn)定了上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),總之,其在整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)體系中起著重要的連結(jié)作用。所以在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層施工時(shí),要保證其施工措施的周密性與合理性,只有這樣才能保證整個(gè)建筑工程的質(zhì)量。
這種為高層建筑上下不同柱網(wǎng)、不同開(kāi)間、及不同結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換而專(zhuān)門(mén)設(shè)置的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層,可以說(shuō)是新型高層建筑結(jié)構(gòu)理念變化的產(chǎn)物,其在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系中,不僅較合理地解決了高層建筑多樣化后豎向結(jié)構(gòu)的突變性與平面連續(xù)性變化等結(jié)構(gòu)單元體系,而且它在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全功能要求的同時(shí),還在很大程度上解決了一些較為特殊的建筑功能要求。
按照不同的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換功能,其實(shí)轉(zhuǎn)換層可分為三種類(lèi)型:①當(dāng)高層建筑的上層結(jié)構(gòu)與下層的結(jié)構(gòu)的形式不同時(shí),為了保證上下層不同結(jié)構(gòu)的安全合理轉(zhuǎn)換而設(shè)置的轉(zhuǎn)換層;②當(dāng)高層建筑的上層與下層的結(jié)構(gòu)形式相同,確上下層的柱網(wǎng)軸線布置不同時(shí)設(shè)置的轉(zhuǎn)換層;③高層建筑的上下結(jié)構(gòu)不同,柱網(wǎng)軸線的布置也不同時(shí)設(shè)置的轉(zhuǎn)換層。
為了保證高層建筑內(nèi)部上、下層結(jié)構(gòu)形式與相應(yīng)的不同柱網(wǎng)形式變化,一般采用的轉(zhuǎn)換形式分為:
3.1梁式轉(zhuǎn)換
梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯,如耗材少、造價(jià)低,荷載傳遞直接、明確等,成為了高層建筑中最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型?!傲菏睫D(zhuǎn)換層”荷載傳遞的途徑為:上樓層墻體——轉(zhuǎn)換梁——下部柱,因此其荷載傳遞途徑直接,多用于上層為剪力墻下層為框架結(jié)構(gòu)時(shí),特別是由于其受力較明確。在進(jìn)行施工設(shè)置時(shí),一般會(huì)根據(jù)具體的要求設(shè)置一般有為單向與雙向梁的設(shè)置之分,最后加上其相應(yīng)的施工成本也較低,所以近幾年來(lái)被廣泛應(yīng)用于民用建筑中。梁式轉(zhuǎn)換層如圖1所示。
3.2板式轉(zhuǎn)換層
圖1 梁式轉(zhuǎn)換層示意圖
當(dāng)高層建筑的上下樓層差異較大時(shí),如使用功能或者是結(jié)構(gòu)布置導(dǎo)致柱網(wǎng)分布不規(guī)律,難以采用“梁式轉(zhuǎn)換層”來(lái)連接上、下層柱網(wǎng),在此情況下則需要將轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)成厚板,從而形成“板式轉(zhuǎn)換層”。轉(zhuǎn)換厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切截面驗(yàn)算確定。轉(zhuǎn)換厚板宜按整體計(jì)算時(shí)所劃分的主要交叉梁系的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行截面設(shè)計(jì)并按有限元法分析結(jié)果進(jìn)行配筋校核。厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu):應(yīng)用很少,抗震很不利。變形特點(diǎn):厚板上部的結(jié)構(gòu)變形,通過(guò)厚板的面外變形,傳到下部結(jié)構(gòu)中。由于上下部結(jié)構(gòu)完全對(duì)應(yīng)不上,厚板的面外變形傳力方式特別復(fù)雜。受力特點(diǎn):厚板自重大,地震效應(yīng)大,抗震很不利。厚板受到較大的剪切,需要驗(yàn)算厚板的沖切。
3.3箱式轉(zhuǎn)換層
箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中對(duì)于樓板的厚度有著明確的規(guī)定,要求上、下樓板的厚度均不宜小于180mm,應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換柱的布置和建筑功能要求設(shè)置雙向橫隔板;上、下板配筋設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)考慮板局部彎曲和箱型轉(zhuǎn)換層整體彎曲的影響,橫隔板宜按深梁設(shè)計(jì)。箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 箱式轉(zhuǎn)換層剖面
3.4桁架式轉(zhuǎn)換層
桁架式轉(zhuǎn)換層的受力較為均勻,且其結(jié)構(gòu)設(shè)置也簡(jiǎn)單明了,自重較輕,材料節(jié)省,能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換,雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對(duì)較小,但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。變形特點(diǎn):桁架與上下部結(jié)構(gòu)桿系相連,采用桿模型,變形自然協(xié)調(diào)。受力特點(diǎn):桁架上下層剛度突變,應(yīng)力容易集中,造成內(nèi)力突變。上下弦桿應(yīng)考慮軸向變形。
3.5空腹桁架式轉(zhuǎn)換層
高層建筑中如果要設(shè)置空腹桁架式轉(zhuǎn)換層,不要滿(mǎn)層設(shè)置,且應(yīng)有足夠的剛度。空腹桁架的上、下弦桿宜考慮樓板作用,并應(yīng)加強(qiáng)上、下弦桿與框架柱的錨固連接構(gòu)造;豎腹桿應(yīng)按強(qiáng)剪弱彎進(jìn)行配筋設(shè)計(jì),并加強(qiáng)箍筋配置以及上、下弦桿的連接構(gòu)造措施。
某大型商務(wù)建筑共51層,總高度為178.6m,為筒中筒結(jié)構(gòu)體系。1~4層為大空間商業(yè)用房;5層以上為辦公樓。外框筒柱距為2.4m,為了解決底層大柱網(wǎng)入口處上、下不同結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)軸線的轉(zhuǎn)換,采用截面尺寸為2.0m×5.5m的預(yù)應(yīng)力混凝土大梁,將下層柱距擴(kuò)大為16.8m和12m。下面對(duì)該建筑工程轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)進(jìn)行分析:
4.1轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)
轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)是轉(zhuǎn)換層中比較重要的結(jié)構(gòu),該系統(tǒng)除了要保證其相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性與強(qiáng)度外,還需在施工時(shí)考慮好其自身的荷載與上層結(jié)構(gòu)的自重等問(wèn)題。通常采用以下幾種形式:
4.1.1鋼管支撐架
鋼管支撐架在轉(zhuǎn)換梁密度較大的區(qū)域使用較為適宜,或者是相對(duì)于上層結(jié)構(gòu)的自重與施工的荷載不是太大時(shí),或者是需要設(shè)置板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工時(shí)。通常的做法是采用鋼管腳手架,一般控制立桿間距為600mm×600mm以?xún)?nèi)為佳。
4.1.2型鋼構(gòu)架支撐
對(duì)于一些上下層結(jié)構(gòu)差異較大且比較復(fù)雜的高層建筑來(lái)說(shuō),高度相對(duì)較高時(shí),且其轉(zhuǎn)換梁的自重又相對(duì)較大時(shí)的結(jié)構(gòu),普通的鋼管支撐架已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí),可以采用在下層結(jié)構(gòu)的柱中埋置鋼牛腿,將其布置成型鋼構(gòu)架的形式,利用柱上的鋼牛腿向下傳遞豎向荷載,見(jiàn)圖3。
圖3 型鋼構(gòu)架支撐
4.2模板工程
模板工程是在支撐體系建設(shè)完畢之后開(kāi)始的,在施工過(guò)程中,高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的梁側(cè)模一般采用的是鋼模板或者達(dá)到一定厚度的覆膜膠合板,這樣不僅在很大程度上減輕了在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)的側(cè)壓力對(duì)模板的擠壓作用,還能有效控制好轉(zhuǎn)換層的混凝土澆筑質(zhì)量。還有值得注意的是,在進(jìn)行模板澆筑時(shí),除了對(duì)側(cè)模板進(jìn)行鎖固外,還需注意只有在轉(zhuǎn)換層構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方能進(jìn)行拆模作業(yè)。
4.3鋼筋工程
①需要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)置,對(duì)于支柱的上方來(lái)講,它的鋼筋非常多,要積極地開(kāi)展建設(shè)活動(dòng),以此來(lái)確保澆筑的品質(zhì)優(yōu)秀。為了完善其狀態(tài),可以在上方和頂端區(qū)域設(shè)置連接。如果豎筋的尺寸超過(guò)了梁筋的尺寸的話(huà),就要將接頭布置在梁之內(nèi)。如果是相反的話(huà),就要設(shè)置在柱中??傊_保其方位合乎設(shè)計(jì)的規(guī)定。別的沒(méi)有連接的柱筋等要確保合乎自身的錨固規(guī)定。在設(shè)置節(jié)點(diǎn)的時(shí)候,要分析鋼筋的下料尺寸,所有的截面的大小和尺寸等都要在之前的時(shí)候認(rèn)真地分析,不要布局過(guò)為緊湊了。②鋼筋綁扎??蛑Я荷蠈愉摻畲怪卞^固長(zhǎng)度超過(guò)梁高度的,同時(shí)還要把下面的朝里彎的那些材料綁扎好,進(jìn)而把它固定住,以此來(lái)保證澆筑的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)位置的移動(dòng)等。當(dāng)墻板等澆筑完成之后,才開(kāi)始進(jìn)行板筋等處的設(shè)置,認(rèn)真地結(jié)合規(guī)定把接頭處分開(kāi)。③當(dāng)使用鋼筋來(lái)連接的時(shí)候要用機(jī)械,上方的墻處的插筋要使用綁扎法來(lái)確保牢固,禁止和受力鋼筋焊接到一起。④對(duì)于所有的提前設(shè)置的孔洞等都要結(jié)合規(guī)定來(lái)加固處理。在安裝管線的時(shí)候要放置一些方位太聚集了而導(dǎo)致不良現(xiàn)象,要保證不會(huì)干擾到澆筑的品質(zhì)。
4.4對(duì)于大體積混凝土以及密集區(qū)域的澆筑措施
①對(duì)于轉(zhuǎn)換層來(lái)講,它的梁和柱處的鋼筋布局很緊湊,一般它的標(biāo)號(hào)非常高,對(duì)于建設(shè)的規(guī)定也很?chē)?yán)苛,為了提升它的流動(dòng)性,方便進(jìn)行澆筑活動(dòng),而且掌控好水化反應(yīng)等,可以在其中添加一些煤灰。同時(shí)要掌控好拌合的時(shí)間,一般單次的時(shí)間要超過(guò)90s。②對(duì)于混凝土柱的澆搗,由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)均為大截面梁(如:900×2000、800×1800),其面筋一般應(yīng)錨入柱內(nèi)至梁底以下,因此梁之下的材料不能夠一次性地進(jìn)行,通常要分成兩次。首先是在沒(méi)有安裝之前的時(shí)候澆筑到梁底之下的區(qū)域。然后要在鋼筋驗(yàn)收完成之后,同時(shí)首次的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的70%之上的時(shí)候澆筑。因?yàn)榱合碌匿摻罘浅6?,此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一種鋼筋網(wǎng),因此,后一次的澆筑比較困難,要在梁的一側(cè)的模板等安裝之前的時(shí)候開(kāi)展。為確保澆筑的品質(zhì)優(yōu)秀,其要使用較為細(xì)小的材料,此時(shí)可以確保振搗活動(dòng)開(kāi)展有序,確保密實(shí)性合乎規(guī)定。③對(duì)于大截面梁的澆搗,考慮梁、柱頭位置的鋼筋特別密集、混凝土澆搗難度較大、澆搗速度慢,若梁板同時(shí)澆搗可能導(dǎo)致混凝土施工接口的時(shí)間超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間,同時(shí)梁下方的澆筑品質(zhì)無(wú)法確保,所以大截面的澆筑活動(dòng)也要按照兩次來(lái)開(kāi)展,此時(shí)才能夠保證建設(shè)的品質(zhì)優(yōu)秀。首先要開(kāi)展至梁的中心區(qū)域,當(dāng)完成之后由專(zhuān)門(mén)的人員負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù),確保表層濕潤(rùn)長(zhǎng)達(dá)一周,當(dāng)強(qiáng)度合乎規(guī)定的70%之后才可以開(kāi)展后續(xù)的澆筑活動(dòng)。④梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集部位的混凝土澆由于梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集,必須采用小直徑的振動(dòng)棒才能方便插入。在振搗的時(shí)候要掌控好速率,要迅速的插入緩慢的拔出,要保證振點(diǎn)布局合理,不會(huì)出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。當(dāng)振搗到表層不會(huì)出現(xiàn)非常顯著的下沉現(xiàn)象的時(shí)候,不存在氣候的時(shí)候就可以停止了。因?yàn)橐恍┬〕叽绲恼駝?dòng)裝置的力度不是很大,所以要使用一些附帶的裝置來(lái)設(shè)置,保證密實(shí)性合乎規(guī)定。
綜上所述,轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是高層建筑中較為重要的組成部分,其對(duì)設(shè)計(jì)施工要求較高,需要相關(guān)單位做好準(zhǔn)備工作,并且嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行作業(yè),只有這樣,才能保證其施工質(zhì)量和安全。
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1673-0038(2015)12-0058-03
2015-3-2
陳靜(1972-),男,湖南邵陽(yáng)人,工程師,本科,主要從事房屋建筑工作。