高層建筑轉(zhuǎn)換樓層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)分析

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 摘要：高層建筑的轉(zhuǎn)換板，一般厚度較大，而且體積較大，大體積混凝土與普通鋼筋混凝土相比，具有結(jié)構(gòu)厚、體形大、鋼筋密、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜和施工技術(shù)要求高的特點(diǎn)。本文針對(duì)轉(zhuǎn)換樓層類型和混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)展開(kāi)了分析。
關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換樓層；施工
    高層建筑由于空間功能的復(fù)雜化，使得建筑結(jié)構(gòu)也隨之變化。為了適應(yīng)上部小空間、下部大空間的功能需要，需在兩種結(jié)構(gòu)的交接部位設(shè)置過(guò)渡結(jié)構(gòu)，也即轉(zhuǎn)換層。因高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣性，轉(zhuǎn)換層也呈現(xiàn)出多種形式。本文就轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行分析。
1轉(zhuǎn)換層的種類
1.1梁式轉(zhuǎn)換層
    作為目前高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時(shí)受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、造價(jià)較低及施工方便等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞，若必須開(kāi)洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉(zhuǎn)換梁有托柱與托墻兩種形式，其截而設(shè)計(jì)有4種方法，即普通梁截而設(shè)計(jì)法、偏心受拉構(gòu)件截而設(shè)計(jì)法、深梁截而設(shè)計(jì)法和應(yīng)力截而設(shè)計(jì)法。轉(zhuǎn)換梁的截而尺寸一般由剪壓比( )計(jì)算確定，應(yīng)具有合適的配箍率，以防發(fā)生脆性破壞，其截而高度在抗震和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別小于計(jì)算跨度的1/6和1/8。
1.2厚板轉(zhuǎn)換層
    當(dāng)轉(zhuǎn)換層上、下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較多而難以用梁直接承托時(shí)，可采用厚板轉(zhuǎn)換層，但厚板的巨大荷載會(huì)集中作用于建筑物中部，振動(dòng)性能復(fù)雜，且該層剛度很大、下層剛度相對(duì)較小，容易產(chǎn)生底部變形集中，其傳力途徑十分復(fù)雜，是一種對(duì)抗震十分不利的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)進(jìn)行整體內(nèi)力分析、動(dòng)力時(shí)程分析及板的內(nèi)力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計(jì)算確定；可局部做成薄板，厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板，一般厚度可取2.0~2.8m，約為柱距的1 /3~1 /5。厚板應(yīng)沿其主應(yīng)力方向設(shè)置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設(shè)置。轉(zhuǎn)換層厚板上、下一層的樓板應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，樓板厚度不宜小于150mm。
1.3 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而很大時(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。
    采用空腹析架轉(zhuǎn)換層時(shí)，空腹析架宜滿層設(shè)置并有足夠的剛度保證其整體受力作用，其截而尺寸一般由剪壓比計(jì)算控制，以避免脆性破壞。當(dāng)轉(zhuǎn)換析架應(yīng)用于框架一核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(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)換析架的節(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。
1.4箱形轉(zhuǎn)換層
    該形式廣泛應(yīng)用于橋梁工程中，較少應(yīng)用于房屋結(jié)構(gòu)。單向托梁或雙向托梁連同其上、下層較厚的樓板共同工作，可形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層，其平而內(nèi)剛度遠(yuǎn)大于單層梁板，稍小于厚板轉(zhuǎn)換層。整體計(jì)算方法有墻板模型及梁模型，主梁腹板截而寬度由剪壓比計(jì)算控制，且不小于400mm；截而高度可取跨度的1/5~1/8。箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上、下樓板厚度不宜小于180mm，板配筋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮彎矩及自身平而內(nèi)的拉力和壓力的影響。
2混凝土用料設(shè)計(jì)
    為尋求大體積混凝土合理的配合比，首先分析一下其產(chǎn)生溫度裂縫的原因，眾所周知，大體積混凝土溫度裂縫主要是由于水泥水化產(chǎn)生的熱盆，使大體積混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大所致。
    這是由干混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，淚篇土是熱的不良導(dǎo)體.散熱很慢，澆注后的大體積混凝土內(nèi)部溫度遠(yuǎn)比外部高，溫差可達(dá)60℃左右，造成內(nèi)脹外縮，在外表面產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而開(kāi)裂，其次從混凝土用集料品種看，熱膨脹系數(shù)大小對(duì)混凝土溫度應(yīng)力及結(jié)構(gòu)的溫度變形有很大影響丁選取用熱膨脹系數(shù)小的骨料可減小大體積混凝土的溫度應(yīng)力，提商抗裂性。再次，從骨料的粒徑看，骨料粒徑較大的混凝土，其水泥漿量較少.熱膨脹系數(shù)小，可減小大體積混凝土的溫度應(yīng)力，提高抗裂性。
    通過(guò)上述分析，大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因是明顯的。在當(dāng)今混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工中通常采用如下幾點(diǎn)措施：
    ①低水化熱的水泥和盡，減小水泥用量；
    ②盡量減少用水量，提高混凝土強(qiáng)度；
    ③合理使用混凝土外加劑；
    ④選用熱膨脹系數(shù)小的骨料和較大的骨料粒徑；
    ⑤預(yù)冷原材料；
    ⑥合理分縫、分塊，減輕約束；
    ⑦在混凝土中預(yù)埋冷卻水管采
    ⑧在混凝土表面絕熱，調(diào)節(jié)表面溫度下降速率；
3混凝土澆筑要點(diǎn)
    大體積混凝土的澆筑，應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸的大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況。選用以下三種方法：
    (1)全面分層。即將整個(gè)結(jié)構(gòu)澆筑層分為數(shù)層澆筑，當(dāng)己澆筑的下層混凝土尚未初凝時(shí)，即開(kāi)始澆筑第二層，如此逐層進(jìn)行直至澆筑完成。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物的平面尺寸不大大的工程，施工時(shí)宜從短邊開(kāi)始，沿長(zhǎng)邊推進(jìn)；也可分為兩段，從中間向兩端，從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行。
    (2)分段(塊)分層。適用于厚度較薄而面積或長(zhǎng)度較大的工程。施工時(shí)從底層一端開(kāi)始澆筑混凝土.進(jìn)行到一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。
    (3)斜面分層。適用于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過(guò)厚度三倍的工程，振搗工作應(yīng)從澆筑層底層開(kāi)始，逐漸上移，此時(shí)向前推薦的澆筑混凝土攤鋪坡度應(yīng)小于1：3，以保證分層混凝土之間的施工質(zhì)量。
    施工時(shí)，應(yīng)采取有效措施降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際漓度，具體的措施可以有以下幾種：
    ①降低混凝土人模澆筑溫度一如拌合水中摻入冰屬、使用冷卻水作拌合用水、砂石采取遮陽(yáng)措施和噴冷水降溫等；
    ②骨料中摻人適量毛石；
    ③摻人適且的粉媒灰。
    混凝土應(yīng)采用機(jī)械振搗。振搗棒的操作應(yīng)做到“快插慢拔”在振搗過(guò)程中，宜將振動(dòng)棒土下略有抽動(dòng)。以使上下振搗均勻。每點(diǎn)振搗時(shí)間以20~30s為宜，但還應(yīng)視混凝土表面不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn)。
    分層振搗時(shí)，振搗棒應(yīng)插人下層5cm左右，以消除兩層之間的接縫.振搗時(shí)要防止振動(dòng)模板，并應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋、管道、預(yù)埋件等。每振搗完一段，應(yīng)隨即用鐵鉗攤平拍實(shí)。
4混凝土的養(yǎng)護(hù)
    混凝土拌和物澆筑成型后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)的目的是為混凝土正常硬化創(chuàng)造必要的溫度、濕度條件，防止收縮開(kāi)裂，保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度。
    混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水。具體要求是，普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14d，礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21d。
養(yǎng)護(hù)方法分為降溫法和保溫法兩種。降溫法即在混凝土澆筑成型后，用蓄水、撤水或噴水養(yǎng)護(hù)二保溫法是在混凝土成型后，使用保溫材料祝蓋養(yǎng)護(hù)(如塑料薄膜、草袋等）及薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)，可視具體條件選用。
5總結(jié)
高層建筑由于空間功能的復(fù)雜化，使得建筑結(jié)構(gòu)也隨之變化。為了適應(yīng)上部小空間、下部大空間的功能需要，需在兩種結(jié)構(gòu)的交接部位設(shè)置過(guò)渡結(jié)構(gòu)，也即轉(zhuǎn)換層。因高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣性，轉(zhuǎn)換層也呈現(xiàn)出多種形式。本文就轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行分析。