刍议现代小高层建筑结构转换层的方案选择与施工

马慧霞

摘要：现代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，也就是转换层。本文作者结合工作经验以及工程案例，主要针对案例中的转换层施工技术做出了相关的阐述分析,以供参考.

关键词：结构转换层 模板支架 方案优选 质量控制

为满足建筑物上、下不同功能的需要，小高层商住楼一般在商用和住宅间设有转换层，多数转换层采用框支-剪力墙结构，由于框支剪力墙结构上、下刚度突变，构件不连续，传力和应力复杂，材料耗用量大，自重大，施工比较复杂。某综合楼工程总建筑面积为39280㎡，地下室2层，地上23层（其中地下室2层为人防及车库，地上1～4层为商业用房，框剪结构，5～23层为住宅，剪力墙结构）转换层位于第五层，属于高位转换层结构，该转换层楼板厚200 mm，转换梁最大截面为1000×1900，最小为900×1500。根据工期安排转换层施工时间为十二月，正值寒冬季节对大体积混凝土施工最不利时期，因此技术人员对于转换层的方案进行了优选。

1．转换层方案优选

因本工程转换层设在第4层，属高位转换（规范要求不宜高于二层），不能按常规施工，因此，优选支撑体系施工方案尤为重要，在此对3套备选方案进行对比优选。

常规一次浇筑法：即转换层以下楼层设足够支撑层，转换层大梁及板混凝土一次浇筑，经计算满堂架支撑层为负一层起以上各层（根据楼层设计荷载推算，不考虑填充墙砌体未施工，荷载小于设计荷载的有利因素），这样要求转换层至负一层施工过程中，模板及支架均不能拆除周转使用，钢管租凭费及摊销材料购置费共需约120万，投入太大，而施工中要求各层支撑上下对齐难以做到，各层支撑顶紧初应力不相同，造成梁板结构受力不均匀，导致结构裂缝。本方案适合于低位转换层施工，对于高位转换层（三层以上）不适合。

二次叠合法：梁的混凝土分二次浇筑，第一次浇筑大梁一定高度并在第一次浇筑一定高度范围的上部加配负弯矩钢筋，使之形成可承受负弯矩的梁，用以承受第二次浇筑时的荷载，支承层只考虑第五层设置满堂支撑，充分利用五层梁柱结构承载，第四层满堂支撑不拆除，仅作安全储备，对第五层梁板结构重新设计，同时对转换梁第一次浇筑混凝土时顶部加设的负弯矩钢筋进行了设计，连同施工缝处理所插短钢筋，增加的费用（时价）为17.3万元，施工成本远低于方案一，但本方案转换大梁分二次浇筑，因钢筋密集，施工缝无法凿毛处理，大梁整体性差；第一次浇筑时被混凝土污染的钢筋无法清理干净，降低钢筋与混凝土的粘结力。

荷载传递一次浇筑法，即转换层梁板一次浇筑，对第五层梁板加强，利用第五层梁板结构作支撑，第四层满堂支撑不拆除作为安全储备。通过方案二发现：转换层以下结构考虑地震荷载，而施工利用其承载时不需考虑地震荷载，加强第五层梁板结构来满足施工承载要求所增加的工程费用很少，对第五层梁板结合施工荷载设计加强所增加的费用为15.82万元，费用少于方案二，并避免了方案二的所有缺点，对于高位梁式转换结构选用本方案合理。

2．支撑体系及模板设计

3.1支撑体系设计

转换层梁支撑系统按最大截面1000×1900的梁进行设计验算，支撑系统采用Φ48×3.5标准钢管搭设，根据方案三第5层梁板按满足转换层施工荷载及结构承载要求综合考虑进行加强重新设计，第4层支撑施工不拆除作为安全储备。转换层板支撑立杆间距为双向600mm，梁下立杆间距为400mm，排距为400mm，大横杆步距不大于1200mm，共设四道，在距杆顶、杆脚250处各保证一道水平连杆双向连结，立杆下通长铺设250×50松木板，每根立杆下配100×100×8钢板“鸭脚板”，防止木板局部受压破坏，导致梁底下沉，松木板在第5层梁板混凝土浇筑后初凝前即进行铺设并压实，以利松木板与混凝土充分接触，减少沉降。

3.2模板设计

转换层底模采用组合钢模，侧模采用18厚胶合板，侧模横楞为50×100木枋@200竖楞为双肢Φ48×3.5钢管@500，M14对拉螺杆竖向间距为250～500下部密上部稀。

3.3支撑及模板注意事项：（1）作为模板支撑的钢管垂直度要求高，立柱下端的切口要平整。（2）所采用的扣件质量要好，立柱顶端扣件的拧紧力≥40N·m。（3）当立柱长度不够作接长连接时，所接长的钢管必须搭接一步，并用双扣件。（4）柱轴线两侧加设剪刀撑、剪刀撑与地面夹角45。（5）柱边、剪力墙边也应设立杆，其离柱边距离小于200mm。（6）支撑排架的搭设应弹线，严格按设计间距架设。

3. 钢筋制作绑扎

4．1转换梁钢筋用量大，布置密，因此应准确的安排好钢筋的就位次序，考虑好钢筋的穿插避让关系，尤其梁柱节点区钢筋密集，提前一层将框支柱纵筋及其芯柱钢筋用特制卡箍定位，经计算定位偏差应控制在15mm以内，否则节点区钢筋无法穿插到位。转换层大梁所有纵筋均采用直螺纹机械连接，因钢筋长，并且两端锚固弯钩多，所有套筒选用正反丝套筒，以解决钢筋连接时旋转困难的问题。

4．2转换梁钢筋摆放复杂，设计往往过于理想化，不考虑施工的细节问题，一般应用电脑模拟摆放钢筋。本转换层大梁钢筋用电脑模拟摆放钢筋应用较为成功，提前2个月采用电脑模拟摆放钢筋，及时发现设计中的很多问题，后来由设计方对转换梁的钢筋结合施工意见重新变更出图，因准备充分未对施工造成影响。

4. 混凝土工程

根据进度安排，转换层混凝土恰逢最寒冷的时期施工，不利于大体积混凝土内外温差控制，但又有其有利的方面，可有效降低混凝土的入模温度，虽然在当地没有在冬期施工转换层的先例，只要保温措施做得好，赶在此时施工也是可行的。

4.1混凝土的配制

本转换层混凝土为C50商品混凝土。水泥选用水化热较低的42.5R矿渣水泥，尽量减少水泥用量，采用“等量代换法”增加外加剂用量，降低水化热，同时要求罐装水泥要存放一周以上，以保证质量降低入机搅拌时的温度。

骨料：选用粒径5～30mm的小碎石，含泥量控制在1%以下，砂细度模数在2.5以上的中砂，含泥量小于2%。粉煤灰选用孟电集团1级灰，烧失量小于5%；外加剂：PNC—1高效低碱微膨胀剂，该膨胀剂具有前期（7天内）微膨胀效果好，后期膨胀性能稳定，可防止混凝土收缩和冷缩产生的裂缝。减水剂为FN—200高效减水剂。

因钢筋密集，必须配制高性能混凝土，降低水泥水化热，减少单方水泥量；采用低水胶比，提高混凝土的强度，延长混凝土凝结时间，适当延长混凝土的龄期。浇筑期间，派技术员进驻商品混凝土厂，严格监控原材料的质量。商品混凝土的坍落度控制在16～18cm之间，施工现场由专人检测，不允许随意变更。搅拌要均匀，外加剂在混凝土中应分布均匀，避免局部过量引起不良后果，因此搅拌时间比正常延长1min，投料后，保证2.5min以上的搅拌时间。混凝土入模温度控制在10左右。

4.2混凝土振捣

因转换层钢筋稠密，错综复杂，给混凝土浇筑带来了一定的难度，在混凝土浇筑前，必须先找好棒道，并下棒试验，依据布料顺序分区分层振捣混凝土，并由专人按布置图对振捣位置时间，振捣人员进行记录，以免出现混凝土的施工冷缝。采用50加长插式振捣器振捣，钢筋密集区采用30加长插式振捣器振捣。振捣混凝土时“快插慢拔”，振点应均匀排列，按“行列式”或“交错式”，每次移位距离为30～40cm。每振捣点停留时间需20～30s，振捣以不再出现气泡，表面泛出灰浆为准，分层振捣时振动棒要进入下一层混凝土5～10cm以使相邻两层间充分结合密实。

4.3泌水及表面处理

泵送混凝土流动性大、泌水多，影响混凝土密实度。在侧模的底部、上口开设排水孔，使多余的水分从孔中自然排空，大体积泵送混凝土表面水泥浆厚，会造成早期干缩裂缝，浇筑后要清除。在初凝前1～2h，用长刮尺按标高刮平，在初凝前再用铁滚筒碾压2～3遍，并用混凝土抹压机械磨压平，闭合收缩裂缝。

4.4混凝土保温养护及温差控制

大体积混凝土冬期施工保温养护有两层含义，一是保证表面混凝土不被冻坏，控制降温速度；一是控制混凝土内外温差小于25℃。

（1）保温材料选用：混凝土表面保温作法为混凝土面盖一层塑料薄膜，上铺废旧棉毡保温材料，防止空气对流影响保温效果，混凝土下表面、大梁侧面采用袋装膨胀珍珠岩作为保温材料，外包塑料彩条布增强保温效果。

（2）热工计算

最高温升计算

水泥用量：42.5级Q=42.4Kg/m3粉煤灰掺量F=110Kg/m3,取平均气温t=5℃

中心混凝土最高温度 ℃

根据筏板施工经验，T max设定在60℃，会在浇筑后72h达到高温度。

计算保温材料的厚度

上表面假设温度控制在35℃，Ta=35℃

混凝土厚度h=1.9m 保温材料导热系数

混凝土导热系数 平均气温Tb=-5℃

T max=60℃ 传热修正系数K=2.3

保温材料厚度

覆盖3层废旧棉毡可满足要求。

下表面假设温度控制在35℃，Ta=35℃

混凝土厚度h=1.9m 保温材料导热系数

混凝土导热系数 平均气温Tb=-5℃

T max=60℃ 传热修正系数K=2.3

保温材料厚度

梁底面、侧面、板底面用0.8m厚袋装膨胀珍珠岩包裹。

（3）测温点布置

测温点必须具有代表性，能全面反映混凝土内各部位的温度，高度断面位置为底面（距混凝土下表面50mm）、中心、上表面（距混凝土上表面50mm），平面位置为中部、边角区、梁与柱、梁与梁交叉部位。采用温度测试仪，精度为±5℃，温度探头预先埋入混凝土内，在温度测点处焊一根套管，高出板面25cm以便固定探头导线，同时亦避免浇筑混凝土时损坏，折断探头导线。

（4）测温要求

浇筑完成～3天，每4小时测温一次；3～7天每8小时测温一次；7～28天每24小时测温一次。严密监测混凝土的温升情况，根据温度记录，做好保温工作。控制混凝土中心温度与表面温度之差，表面温度与环境温度及任何两点之间温差小于25℃，控制降温速度。

（5）温差控制效果

本转换层混凝土于2010年1月6日浇筑（平均气温为0℃以下），经实测在混凝土浇筑完毕后71h中心混凝土出现最高温度51.2℃,而筏板同标号混凝土在2010年3月10日浇筑中心混凝土最高温度为63.5℃，冬期混凝土入模温度降低有效地降低了中心混凝土温度高峰值，利于混凝土温差控制，混凝土内外温差始终控制在20℃以内（未超出25℃限值）降温速度最大为4℃/8h，说明保温措施安全有效。

结束语

本建筑工程转换层施工正值寒冬季节，打破常规，经科学分析，即克服了高位转换层施工的支模难题，又敢于在当地无转换层混凝土寒冬时期施工先例的情况下施工，并取得了成功经验，经结构回弹检测，转换层混凝土无结构破坏性裂缝和空洞等缺陷，质量优良，赢得了各方的好评，取得了良好的经济效益和社会效益。