高层建筑转换楼层结构设计及施工要点分析

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 摘要：高层建筑的转换板，一般厚度较大，而且体积较大，大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。本文针对转换楼层类型和混凝土配合比设计及施工要点展开了分析。
关键词：高层建筑；转换楼层；施工
    高层建筑由于空间功能的复杂化，使得建筑结构也随之变化。为了适应上部小空间、下部大空间的功能需要，需在两种结构的交接部位设置过渡结构，也即转换层。因高层建筑结构的多样性，转换层也呈现出多种形式。本文就转换层结构设计与施工中应注意的问题进行分析。
1转换层的种类
1.1梁式转换层
    作为目前高层建筑结构转换层中应用最广的结构形式，它具有传力直接明确及传力途径清晰，同时受力性能好、工作可靠、构造简单、计算简便、造价较低及施工方便等优点。转换梁不宜开洞，若必须开洞则洞口宜位于梁中和轴附近。转换梁有托柱与托墙两种形式，其截而设计有4种方法，即普通梁截而设计法、偏心受拉构件截而设计法、深梁截而设计法和应力截而设计法。转换梁的截而尺寸一般由剪压比( )计算确定，应具有合适的配箍率，以防发生脆性破坏，其截而高度在抗震和非抗震设计时应分别小于计算跨度的1/6和1/8。
1.2厚板转换层
    当转换层上、下柱网轴线错开较多而难以用梁直接承托时，可采用厚板转换层，但厚板的巨大荷载会集中作用于建筑物中部，振动性能复杂，且该层刚度很大、下层刚度相对较小，容易产生底部变形集中，其传力途径十分复杂，是一种对抗震十分不利的复杂结构体系，应进行整体内力分析、动力时程分析及板的内力分析等。厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定；可局部做成薄板，厚薄交界处可加腋或局部做成夹心板，一般厚度可取2.0~2.8m，约为柱距的1 /3~1 /5。厚板应沿其主应力方向设置暗梁，一般可在下部柱墙连线处设置。转换层厚板上、下一层的楼板应适当加强，楼板厚度不宜小于150mm。
1.3 桁架转换层
    在托柱形式的梁式转换层中，当很大跨度的转换梁承托较多的层数，由转换梁承托上部框架传递下来的竖向荷载很大而致使截而很大时，可采用桁架转换层，能较好地布置大型管道等设备，并充分利用建筑空间。
    采用空腹析架转换层时，空腹析架宜满层设置并有足够的刚度保证其整体受力作用，其截而尺寸一般由剪压比计算控制，以避免脆性破坏。当转换析架应用于框架一核心筒结构、筒中筒结构的上部密柱转换为下部稀柱时宜满层设置，其斜杆的交点宜作为上部密柱的支点转换析架的节点应加强配筋及构造措施，防止应力集中产生不利影响。
1.4箱形转换层
    该形式广泛应用于桥梁工程中，较少应用于房屋结构。单向托梁或双向托梁连同其上、下层较厚的楼板共同工作，可形成刚度很大的箱形转换层，其平而内刚度远大于单层梁板，稍小于厚板转换层。整体计算方法有墙板模型及梁模型，主梁腹板截而宽度由剪压比计算控制，且不小于400mm；截而高度可取跨度的1/5~1/8。箱形转换结构上、下楼板厚度不宜小于180mm，板配筋设计时应考虑弯矩及自身平而内的拉力和压力的影响。
2混凝土用料设计
    为寻求大体积混凝土合理的配合比，首先分析一下其产生温度裂缝的原因，众所周知，大体积混凝土温度裂缝主要是由于水泥水化产生的热盆，使大体积混凝土内外温差过大所致。
    这是由干混凝土具有热胀冷缩的性质，泪篇土是热的不良导体.散热很慢，浇注后的大体积混凝土内部温度远比外部高，温差可达60℃左右，造成内胀外缩，在外表面产生很大的拉应力而开裂，其次从混凝土用集料品种看，热膨胀系数大小对混凝土温度应力及结构的温度变形有很大影响丁选取用热膨胀系数小的骨料可减小大体积混凝土的温度应力，提商抗裂性。再次，从骨料的粒径看，骨料粒径较大的混凝土，其水泥浆量较少.热膨胀系数小，可减小大体积混凝土的温度应力，提高抗裂性。
    通过上述分析，大体积混凝土出现裂缝的主要原因是明显的。在当今混凝土配合比设计和施工中通常采用如下几点措施：
    ①低水化热的水泥和尽，减小水泥用量；
    ②尽量减少用水量，提高混凝土强度；
    ③合理使用混凝土外加剂；
    ④选用热膨胀系数小的骨料和较大的骨料粒径；
    ⑤预冷原材料；
    ⑥合理分缝、分块，减轻约束；
    ⑦在混凝土中预埋冷却水管采
    ⑧在混凝土表面绝热，调节表面温度下降速率；
3混凝土浇筑要点
    大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构尺寸的大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况。选用以下三种方法：
    (1)全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当己浇筑的下层混凝土尚未初凝时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行直至浇筑完成。这种方案适用于结构物的平面尺寸不大大的工程，施工时宜从短边开始，沿长边推进；也可分为两段，从中间向两端，从两端向中间同时进行。
    (2)分段(块)分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的工程。施工时从底层一端开始浇筑混凝土.进行到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。
    (3)斜面分层。适用于结构的长度超过厚度三倍的工程，振捣工作应从浇筑层底层开始，逐渐上移，此时向前推荐的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1：3，以保证分层混凝土之间的施工质量。
    施工时，应采取有效措施降低混凝土内部的实际漓度，具体的措施可以有以下几种：
    ①降低混凝土人模浇筑温度一如拌合水中掺入冰属、使用冷却水作拌合用水、砂石采取遮阳措施和喷冷水降温等；
    ②骨料中掺人适量毛石；
    ③掺人适且的粉媒灰。
    混凝土应采用机械振捣。振捣棒的操作应做到“快插慢拔”在振捣过程中，宜将振动棒土下略有抽动。以使上下振捣均匀。每点振捣时间以20~30s为宜，但还应视混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准。
    分层振捣时，振捣棒应插人下层5cm左右，以消除两层之间的接缝.振捣时要防止振动模板，并应尽量避免碰撞钢筋、管道、预埋件等。每振捣完一段，应随即用铁钳摊平拍实。
4混凝土的养护
    混凝土拌和物浇筑成型后应及时进行养护。养护的目的是为混凝土正常硬化创造必要的温度、湿度条件，防止收缩开裂，保证混凝土达到设计要求的强度。
    混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。具体要求是，普通硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于14d，矿渣水泥、火山灰质水泥、大坝水泥、矿渣大坝水泥拌制的混凝土不得少于21d。
养护方法分为降温法和保温法两种。降温法即在混凝土浇筑成型后，用蓄水、撤水或喷水养护二保温法是在混凝土成型后，使用保温材料祝盖养护(如塑料薄膜、草袋等）及薄膜养生液养护，可视具体条件选用。
5总结
高层建筑由于空间功能的复杂化，使得建筑结构也随之变化。为了适应上部小空间、下部大空间的功能需要，需在两种结构的交接部位设置过渡结构，也即转换层。因高层建筑结构的多样性，转换层也呈现出多种形式。本文就转换层结构设计与施工中应注意的问题进行分析。