高层建筑转换层施工实例分析

摘要: 随着高层建筑结构形式日益大型化、复杂化，其施工技术难度更高，转换层施工技术便是其中一个重点环节。本文结合实例，对高层转换层施工难点进行分析，针对模板支撑、钢筋施工、混凝土施工等方面施工技术进行探讨，确保工程质量。供大家参考。
关键词：高层建筑；转换层；模板支撑；钢筋；混凝土；施工技术；质量控制
随着建筑物的使用功能不断提高，特别是在高层建筑中，结构形式日益大型化、复杂化。为了满足建筑多功能的要求，就必须在结构中设置转换结构构件，以实现自上而下结构形式，轴线布置的自然过渡。转换结构构件所在的楼层就是转换层。因转换层的结构复杂，施工难度大,为保证工程质量,必须采取特殊的施工技术措施。
1 工程概况
某高层建筑，共25层，建筑高度88m，地下2层，总建筑面积112000m2，采用框架-剪力墙结构。首层为大堂，层高6m，上部各层为办公场所，为满足建筑物的功能要求，实现结构布置，在结构变换的二层楼面设置梁式转换层。转换层楼板厚度200mm，框支梁截面有1000mm×1800mm、1000mm×2200mm等。
2 施工难点分析
（1）转换层框支梁尺寸大、自重大，同时首层层高达到9m，必须保证高支模体系的稳定性。
（2）框支梁钢筋直径大，配筋密集，且梁端设置抗剪钢板，构造相对复杂，如何协调框支梁各种钢筋、柱筋、上部剪力墙插筋的关系，满足钢筋连接及构造要求，便于绑扎安装，确保钢筋工程质量，需充分细致的考虑。
（3）钢筋密集造成混凝土浇筑困难，框支梁体量大又具有一定的大体积混凝土施工特性，如何解决上述问题是保证结构转换层混凝土质量的关键。
3 转换层框支梁模板支撑体系
3.1 模板支撑体系选型
转换层大梁的模板支撑方式，一般采用“分层叠合浇筑法”、“钢桁架法”、“荷载分层传递法”。“分层叠合浇筑法”是将转换大梁分两次浇筑迭合成型，即利用第一次浇筑成型的梁支承第二次浇筑梁板自重及施工荷载，第一次浇筑混凝土达到设计强度后方可进行上层混凝土的施工,且需在第一次浇筑混凝土施工缝以下配置负弯矩钢筋和箍筋，并在施工缝位置设置抗剪钢筋，该方法的优点是模板支撑体系比较简单，缺点是工期相对较长、增加钢筋用量及钢筋的密集度、施工缝处理困难、施工缝以上钢筋污染较严重。
“钢桁架法”是利用预先在竖向结构上设置的钢或钢筋混凝土牛腿搁置钢桁架，再在钢桁架上搭设钢管脚手架以支撑大梁施工荷载，该方法的优点是大梁可一次浇筑成型，缺点是钢桁架规格多，用钢量大，很难重复利用。
“荷载分层传递法”是通过多层支撑体系将转换层的施工荷载向下传递并由各层结构共同承担或直接传到结构的基础地面。该方法的优点是大梁可一次浇筑成型，支撑体系所用钢管可周转使用，缺点是支撑体系搭设工程量较大。
该工程转换层大梁线荷载均不超过72kn/m2，荷载不是很大；首层楼板厚度200mm，地下各层楼板厚度180mm，混凝土强度等级c40，承载力较大；转换层施工周期相对较长，预计25d，即混凝土浇筑前下层结构混凝土已达到设计强度。根据上述特点，对转换层大梁下部各层相应位置的梁板进行承载力计算，经设计复核，利用首层、地下一层及二层梁板承载力即能满足承受转换层施工荷载要求。再综合考虑经济、进度、质量因素，我们决定采用“荷载传递法”，即转换层施工时，除搭设首层支撑体系外，保留地下一层、地下二层预先按要求设置的支撑体系。
3.2 模板支撑体系设计及构造
模板支撑体系采用φ48mm×3.5mm钢管搭设，以1000mm×2200mm框支梁为例，支撑体系经设计计算构造如下：
（1）200mm厚楼板区域：模板采用18mm厚镀塑九夹板；模板底部铺设80mm×80mm木方，间距333mm；立杆纵距1.0m，立杆横距1.0m，立杆步距1.5m。
（2）框支梁区域：梁模板采用18mm厚镀塑九夹板；梁模板截面底部沿梁横向铺设80mm×80mm木方，间距250mm；木方底部沿梁纵向铺设双钢管，间距500mm；梁底立杆纵距（沿梁长度方向）为500mm，立杆横距为400mm，同一梁截面设置四根支撑立杆，立杆步距1.50m；立杆采用对接接长，顶部设置可调顶托。
3.3 高支模体系稳定措施
（1）先浇筑墙、柱，后进行梁板钢筋绑扎及混凝土浇筑，脚手架水平管与先前浇筑的墙、柱有效拉结。
（2）立杆间距模数化，几乎所有立杆间距采用250mm倍数，以保证纵横向水平杆均能拉通。
（3）设置了纵横向剪刀撑及水平剪刀撑，间隔一个步距设置一道水平剪刀撑，所有大梁下设置纵向剪刀撑，其它部位间隔5m设置一道纵向剪刀撑。
（4）严格按照扣件式钢管脚手架安全技术规范及设计文件进行施工过程控制，在满足基本构造基础上，重点检查钢管壁厚、顶托高度等是否符合要求。
（5）浇筑混凝土时，每隔1h对沉降及水平移位进行监测，做好监测原始记录，若发现异常，及时汇报并跟进处理。
4 转换层钢筋施工
转换层大梁钢筋非常密集，以1000mm×2200mm框支梁为例，上部配筋23φ32mm(10/10/3)，下部配筋45φ32mm(6/13/13/13)，箍筋φ14mm(10)@100mm，腰筋φ25mm@150mm，梁内部另加腰筋4φ16mm@150mm，腰筋之间梅花形布置φ10mm@300mm拉结筋，并且梁端设置两块抗剪钢板20mm×3600mm×1000mm。
4.1 钢筋翻样和加工
（1）钢筋翻样须弄清楚钢筋的规格、型号及位置关系，钢筋构造要求，并考虑好钢筋的相互关系以及绑扎时的排筋次序。
（2）明确特殊部位钢筋构造。近半数大梁梁端设置抗剪钢板，钢板深入梁内1000mm，为避免在钢板上大量开孔造成钢板抗剪承载力下降，同时也为了便于柱箍筋的安装，经与设计协商同意，梁柱节点范围内柱箍筋全部采用开口箍的形式，有抗剪钢板的位置开口箍与钢板焊接，无抗剪钢板的位置采用两个“u”型箍搭接焊连接。由于柱截面较大，框支梁底部主筋及腰筋支座锚固采用直锚形式，以减少梁柱节点钢筋的密集度。
（3）明确钢筋接头的位置。梁上部主筋接头在跨中1/3内，下部主筋接头在靠近支座1/3跨内，同时考虑规范规定的钢筋接头错位要求。
（4）采用合理的钢筋连接方式。大梁φ32mm主筋及φ25mm腰筋接头全部采用直螺纹套筒连接，φ16mm腰筋接头采用搭接连接，箍筋接头采用电弧焊。
（5）明确钢筋就位顺序。根据就位顺序对所有梁主筋按就位顺序进行编号。
（6）通过严格的三检制度确保钢筋加工准确。
4.2 钢筋安装
（1）钢筋安装顺序：搭钢管搁架→套箍筋→分层绑扎下部纵筋→分层绑扎腰筋、附加腰筋、拉结筋→抗剪钢板就位→拉结筋与抗剪钢板焊接→绑扎腰筋、拉结筋→分层绑扎上部纵筋→安装梁底保护层垫块→骨架就位→绑扎、焊接柱节点开口箍→设置上部楼层墙柱插筋→安装梁两侧保护层垫块→封闭梁、柱侧模。
（2）模板支撑体系及底模铺设完成后开始大梁钢筋安装，钢筋绑扎完成、钢筋骨架就位后封闭梁侧模及梁柱节点柱侧模，梁侧模采用包底模形式。
（3）钢筋安装前，在板面搭设钢管搁架，搁架立杆支撑在梁两侧楼板模板上，立杆底部垫设木方。考虑到大梁高度较高，为便于操作，钢筋骨架按照抬高1200mm的位置安装，并由此确定搁架横杆的高度，在横杆上边搭设纵向钢管连杆同时按照立杆间距挂设相应数量的箍筋。由于大梁箍筋肢数较多，各肢应与主箍绑扎牢固（间隔10个箍筋，绑扎点采用点焊加固），并确保各肢的宽度及相互之间的间距准确，以保证纵筋能够顺利穿入。

（4）利用模板支撑体系立杆，在最下排底部纵筋高度位置设置横杆，间距1.5m，以用于支撑骨架重量，接着分层穿入、绑扎下部纵筋，在各层下部纵筋之间间隔1.5m再采用短钢筋相互焊接以免钢筋错位，影响混凝土浇筑。在调整箍筋间距后与底筋绑扎（部分位置以点焊加强）。
（5）分层绑扎腰筋、附加腰筋、拉结筋直至抗剪钢板顶面高度。安装梁纵筋要注意梁与梁之间的协调，纵筋依次交叉穿插，上下交替搁置。此时钢筋骨架基本形成，拆除板面搁架。利用塔吊吊装抗剪钢板就位，在钢板底部设置临时钢管固定，待钢板与拉结筋焊接后拆除。
（6）分层绑扎抗剪钢板上部的腰筋、附加腰筋、拉结筋，再分层绑扎上部纵筋，方法如前所述。同时安装梁底保护层垫块，垫块采用m15砂浆制作，并确保龄期，以免压碎。
（7）分批拆除钢筋骨架支撑钢管，同时在板面沿梁横向设置钢管，使钢筋骨架一点点下降就位，并协调好纵横交叉梁的关系。当钢筋骨架就位后，绑扎、焊接柱节点开口箍，设置上部楼层墙柱插筋，并在梁腰筋上安装梁层保护层垫块，最后清理垃圾，封闭梁柱侧模。
5 转换层混凝土施工
转换层普通梁板混凝土标号c40，框支梁混凝土标号c50，框架柱混凝土标号c70。
虽然对于钢筋安装进行了比较严格的控制，但是有些部位钢筋间距只有30mm～40mm，还是较小，混凝土浇筑困难，振捣棒难以插入。为保证混凝土浇筑密实，经设计同意，本工程转换层采用自密实混凝土，所有梁板混凝土标号统一为c50。
5.1 混凝土浇筑工艺
（1）由于楼层较低，采用36m臂长汽车泵进行混凝土浇筑，可加快浇筑速度，避免施工冷缝出现。
（2）先浇筑墙、柱c70混凝土至梁底，再进行梁、板钢筋绑扎。
（3）梁、板钢筋绑扎完成后，先浇筑墙、柱在梁高范围的c70混凝土，再浇筑梁、板混凝土。梁柱节点在梁上靠近柱位置设置快易钢板网隔离。
（4）梁高较大，采用分层浇筑，每层不超过500mm，且四周大梁混凝土要均匀浇筑，使下部满堂架体均匀受荷。
（5）转换层楼层面积约500m2，分为两个施工区先后浇筑混凝土；在每个施工区，按照从一侧向另一侧的顺序分层浇筑。这样，缩短了同一位置前后浇筑混凝土的时间间隔，保证了混凝土的整体性。
5.2 大体积混凝土裂缝预防措施
（1）结合自密实混凝土要求，优化配比，降低水化热。
（2）采取有效的保温措施，控制混凝土内外温差在25℃以内。大梁侧模保留至少20d以上，其上铺设土工布。
（3）及时进行浇水养护，养护时间为14d。
6 结语
综上所述，高层建筑转换层施工技术涉及方面，牵涉到力学、材料学、结构设计及工程管理学等多项学科，是一项极其复杂的系统工程。因此，做好施工方案的选择和采用合理的施工技术非常重要，同时要加强施工过程的质量控制问题。这几点处理不好，就会影响工期，不利于保证施工质量。
参考文献
[1] 曾维湘，论高层建筑转换层施工要点[j]河南建材，2010.06