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摘要：随着我国高层建筑功能的日趋多样化，转换层的应用越来越广。本文结合具体的工程实例，阐述了高层建筑转换层结构特性及其施工方案的选择，分析了高层建筑结构梁浇筑混凝土和模板设计，提出合理的施工方案以保证施工质量达到预期的效果。
关键词：高层建筑；结构转换层；模板设计；施工技术；
0 前 言
为了能够满足现代高层商住楼低层商用、上部住宿的多功能要求，商业用房一般需要大空间、大跨度，而住宅用房的空间和跨度相对较小，上下两部分之间大多在结构上存在较大差异，因此，需采用结构转换层施工。在结构转换层的建筑物中有不同结构形式相连结的关节点，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连接纽带作用，转换层具有传力直接、受力明确、造价较节省的优点，在实际中得到了较广泛的推广和应用，是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式。如何采取合理的施工方式，保证施工质量达到设计要求，关系到建筑物整体结构质量的重大问题。
1 工程概括
某大厦，现浇钢筋混凝土框架核芯筒结构，现浇预应力楼板。地下2层，地上26层，地上建筑高度92.087 m。地上8层为结构转换层，8层以下为商服区，8层以上为办公室，结构差别较大。
2 结构转换层施工方案实例分析
结构转换层的结构形式与下一层的结构形式一样都是框剪结构，框架柱和剪力墙（核心筒）的截面尺寸比下一层要大得多。截面尺寸大，荷重就大，而在施工时全部荷载要靠模板系统由下一层结构临时承担，这样就存在下层结构能否承担全部荷载的问题。事实上结构转换层是建立在下层结构基础上的，而在结构转换层施工时，下层结构在没有达到设计强度值的情况下，承载能力是有限的。因此，要解决下层结构承载力的问题，就只能在结构转换层本身上想办法，使结构转换层在施工过程中不致造成对下层结构的破坏。如何选择使一层结构能够承受转换层荷载的施工方案，是结构转换层混凝土施工所要解决的首要问题。
2．1 计算结构转换层下一层结构体系的最大承载能力
计算构件的最大承载能力，就是计算将要承担上部已完结构的实际承载能力。结构转换层与下层结构不同的地方就是框架梁和楼板，因此，只要求得结构转换层下层的框架梁和楼板的实际承受荷载能力就可以了(楼板的承载能力计算从略)。
本工程的第7层框架梁的截面尺寸为500 mm×700 mm，C40混凝土，受拉压纵向受力钢筋4Φ25，柱网7 900 mm×8 500 mm。楼板h=200 mm，C40混凝土，钢筋Ф16@150。
由公式fcmbx=fyAs得：
X=fyAs/f cm b (1)
式中：f cm——混凝土抗压强度设计值，N/mm2；
fy——钢筋抗拉强度设计值，N/mm2；
As——受拉区纵向受力钢筋截面积，mm2；
B——矩形截面梁宽度，mm；
X——矩形截面梁受压区高度，mm。
计算本工程结构转换层下一层框架梁的X：
X=310×(491×4)/(21.5×500)=56.64 mm。
再求截面极限（最大允许）弯矩值：
Mu=fcm bx(h0-x/2)(2)
式中：Mu——梁截面极限弯矩，kN•m；
h0——梁截面有效高度，mm。
h0=h-as=h-35(一排)，
则代入数值得：
Mu=21.5×500×56.04[(700-35)-56.64/2]
=387 661 718 N•mm=388 kN•m。
再求极限弯矩实际承载力q：
q=8 Mu/L0 (3)
式中：q——恒荷载加施工活荷载设计值，kN/m；
L0——梁的计算跨度，m。
q=8×388/8.52=42.9 kN/m。
混凝土龄期不足28 d，虽然有下层模板支撑，考虑可利用承载能力时仍需折减，按折减10%计算，则最大承载能力为：
42.96 kN/m×90%=38.66 kN/m。
2．2 计算结构转换层框架梁的最大荷重
取结构转换层体系中最大截面的框架梁，计算每延长米的重量。本工程26.10 m标高的主要框架梁KLA5-2.3.6.7的截面尺寸为(1 200×1 800)mm2，钢筋42Φ32，面积34200 mm2；28Φ22，面积10705mm2；6Φ16，面积1 200mm2；9Φ12，面积1020 mm2；合计47170 mm2。1000 mm×47170 mm2/109=0.0472 m3。
框架梁的重量合计：60 kN/m。
考虑施工活荷载包括模板(按木模板计)、泵送混凝土的浇筑冲击荷载和振捣荷载及施工人员重量，按7 kN/m计算。恒荷载和活荷载合计为67 kN/m。
2．3 结构转换层模板系统设计
在考虑支撑系统承载力时，由于第二次浇筑的混凝土绝大部分由第一次浇筑的混凝土形成的半梁承担，所以，只考虑第一次浇筑部分的荷载即可。但为安全起见应在满足第一次浇筑部分的承载力的条件下加大承载能力，以1.5系数作为安全储备。
（1）结构转换层框架梁第一次浇筑后的荷重计算：
NkL=K(HB V L+Q)
式中：NkL——框架梁重，kN；
V——钢筋混凝土容量，kN/m3；
Q——未浇混凝土部分的梁钢筋每延长米重量，kN/m；
H——梁浇筑高度，m；
B——梁宽度，m；
L——框架梁的净长度，m；
K——安全系数，取1.5。
NkL=1.5×{[0.8×1.2×29×(8.5-1.4)]+[2.33×(8.5-1.4)]}=321.3 kN。
即框架梁第一次澆筑后梁的重量。
（2）框架梁模板的垂直支撑系统设计。
选用小头直径大于100 mm的落叶松圆木为模板垂直支撑构件，每根长度根据支撑净高计算，本工程支撑高度为：5 600-1 800-300（模板楞木和垫块）=3 500 mm。
查表得，此长此径的圆木，每根能承载16 kN，整根框架梁需要的根数为：321.3 kN/16 kN=20根。由于梁比较宽，采用沿梁宽密集支撑方案，一排用4根，则20根/4根=5排。考虑到梁端需要支撑，并需要有安全保证，故增加一排为6排，按24根支撑，则支撑的排距为(7.1 m-0.4 m)/5排=1.3 m。
（3）梁模板设计。
模板用多层胶合板模板，楞木用90×90落叶松方木。梁底横向楞木间距300 mm，纵向楞木间距为400 mm，竖向方木间距为500 mm，以8号铁线将方木与模板固定。侧壁用45°角木支在梁底楞木上。在安装模板的同时应安装楼板模板，楼板模板的水平楞木同时作为固定梁上部模板的水平支撑，以加固梁的侧向模板。楼板模板的垂直支撑，纵横方向间距1 m，楞木90 mm×90 mm。
3 转换层施工方案选择
转换层结构的自重及施工荷载都较大，必须根据工程的实际情况选择合理的模板支撑方案，以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。砼浇筑前，应检查支撑的牢固性，并严格按照施工方案要求搭设。
混凝土浇筑前，应检查支撑的牢固性，并严格按照施工方案要求搭设。本工程中支撑楼板的木龙骨采用80mm*80mm松杂木枋，间距@450mm，面铺18mm厚胶合板，所有板缝用胶带纸封闭。
支撑系统采用门式脚手架(宽1200mm，高1700mm，1900mm)加可调底座和顶托，门架间距@900mm～950mm，中间用交叉支撑连接，在两层门架竖向连接处加水平连接杆一道，材料用Φ48mm钢管和扣件。
转换大梁的木龙骨采用80mm*100mm松杂木枋，间距@400mm，为让模板起有效的保水、保温作用，板缝均用胶带纸封闭。支撑系统搭设，Φ48mm满堂钢管脚手架，立杆沿梁方向间距@500mm，经计算门架及钢管支撑能够满足施工中的强度刚度稳定性要求。
对于转换梁的侧模，则沿梁高每隔450mm设水平加固钢管一道，配合对拉螺栓使用。施工前检查大梁侧模的刚度，对拉螺栓紧固件是否牢靠。跨度大于4m的粱应起拱3％*L。为了确保支撑牢固，负一层设独立支撑，间距@500mm。混凝土浇筑过程中，应派专人负责看护支撑跑位、支撑挠度、侧模跑位及挠度，随时采取处理措施。
4 高层建筑转换层的结构特性
高层建筑设置转换层的目的是为了协调建筑上下部分之间在结构上存在的较大差异。按照转换层结构功能的不同，一般可分为以下三类：
（1）建筑上、下部分之间的柱网尺寸不同，这种建筑虽然上下部分的结构类型相同，但通常需要通过转换层，扩大其下部结构的柱距，以形成大柱网。
（2）建筑上、下部分之间结构类型的转换，此类建筑上部和下部采用的结构形式不同。如：上部采用剪力墙结构，下部采用框架结构或框架剪力墙结构。
（3）具备转换结构和扩大轴线尺寸的混合形式。无论哪一类形式，高层建筑转换层作为实现内力转换的构件，都要担负建筑上部荷载在向下传递过程中，因被迫发生改变（因上下结构差异）而产生的种种不利影响。
转换层结构需要具备有足够的刚度和强度才能胜任其任务，转换层常见的结构形式有：梁式转换层、箱式转换层、厚板转换层和桁架转换层等。
5 结束语
在本工程施工过程中，以“坚持标准，规范管理，保证质量，信守合同”质量方针为准绳，以确保了工程整体质量。转换层作为高层建筑中的重要结构部分，施工难度大，其施工方案需充分论证、分析。实践证明，合理布置支撑体系并结合混凝土二次叠浇法，事先制定详细的施工方案，并精心组织施工，可有效减少转换层施工对下部结构的不利影响及支撑材料的用料，从而，降低施工成本。
关键词：高层建筑；结构转换层；模板设计；施工技术；
0 前 言
为了能够满足现代高层商住楼低层商用、上部住宿的多功能要求，商业用房一般需要大空间、大跨度，而住宅用房的空间和跨度相对较小，上下两部分之间大多在结构上存在较大差异，因此，需采用结构转换层施工。在结构转换层的建筑物中有不同结构形式相连结的关节点，在整个建筑物结构体系中起着至关重要的连接纽带作用，转换层具有传力直接、受力明确、造价较节省的优点，在实际中得到了较广泛的推广和应用，是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式。如何采取合理的施工方式，保证施工质量达到设计要求，关系到建筑物整体结构质量的重大问题。
1 工程概括
某大厦，现浇钢筋混凝土框架核芯筒结构，现浇预应力楼板。地下2层，地上26层，地上建筑高度92.087 m。地上8层为结构转换层，8层以下为商服区，8层以上为办公室，结构差别较大。
2 结构转换层施工方案实例分析
结构转换层的结构形式与下一层的结构形式一样都是框剪结构，框架柱和剪力墙（核心筒）的截面尺寸比下一层要大得多。截面尺寸大，荷重就大，而在施工时全部荷载要靠模板系统由下一层结构临时承担，这样就存在下层结构能否承担全部荷载的问题。事实上结构转换层是建立在下层结构基础上的，而在结构转换层施工时，下层结构在没有达到设计强度值的情况下，承载能力是有限的。因此，要解决下层结构承载力的问题，就只能在结构转换层本身上想办法，使结构转换层在施工过程中不致造成对下层结构的破坏。如何选择使一层结构能够承受转换层荷载的施工方案，是结构转换层混凝土施工所要解决的首要问题。
2．1 计算结构转换层下一层结构体系的最大承载能力
计算构件的最大承载能力，就是计算将要承担上部已完结构的实际承载能力。结构转换层与下层结构不同的地方就是框架梁和楼板，因此，只要求得结构转换层下层的框架梁和楼板的实际承受荷载能力就可以了(楼板的承载能力计算从略)。
本工程的第7层框架梁的截面尺寸为500 mm×700 mm，C40混凝土，受拉压纵向受力钢筋4Φ25，柱网7 900 mm×8 500 mm。楼板h=200 mm，C40混凝土，钢筋Ф16@150。
由公式fcmbx=fyAs得：
X=fyAs/f cm b (1)
式中：f cm——混凝土抗压强度设计值，N/mm2；
fy——钢筋抗拉强度设计值，N/mm2；
As——受拉区纵向受力钢筋截面积，mm2；
B——矩形截面梁宽度，mm；
X——矩形截面梁受压区高度，mm。
计算本工程结构转换层下一层框架梁的X：
X=310×(491×4)/(21.5×500)=56.64 mm。
再求截面极限（最大允许）弯矩值：
Mu=fcm bx(h0-x/2)(2)
式中：Mu——梁截面极限弯矩，kN•m；
h0——梁截面有效高度，mm。
h0=h-as=h-35(一排)，
则代入数值得：
Mu=21.5×500×56.04[(700-35)-56.64/2]
=387 661 718 N•mm=388 kN•m。
再求极限弯矩实际承载力q：
q=8 Mu/L0 (3)
式中：q——恒荷载加施工活荷载设计值，kN/m；
L0——梁的计算跨度，m。
q=8×388/8.52=42.9 kN/m。
混凝土龄期不足28 d，虽然有下层模板支撑，考虑可利用承载能力时仍需折减，按折减10%计算，则最大承载能力为：
42.96 kN/m×90%=38.66 kN/m。
2．2 计算结构转换层框架梁的最大荷重
取结构转换层体系中最大截面的框架梁，计算每延长米的重量。本工程26.10 m标高的主要框架梁KLA5-2.3.6.7的截面尺寸为(1 200×1 800)mm2，钢筋42Φ32，面积34200 mm2；28Φ22，面积10705mm2；6Φ16，面积1 200mm2；9Φ12，面积1020 mm2；合计47170 mm2。1000 mm×47170 mm2/109=0.0472 m3。
框架梁的重量合计：60 kN/m。
考虑施工活荷载包括模板(按木模板计)、泵送混凝土的浇筑冲击荷载和振捣荷载及施工人员重量，按7 kN/m计算。恒荷载和活荷载合计为67 kN/m。
2．3 结构转换层模板系统设计
在考虑支撑系统承载力时，由于第二次浇筑的混凝土绝大部分由第一次浇筑的混凝土形成的半梁承担，所以，只考虑第一次浇筑部分的荷载即可。但为安全起见应在满足第一次浇筑部分的承载力的条件下加大承载能力，以1.5系数作为安全储备。
（1）结构转换层框架梁第一次浇筑后的荷重计算：
NkL=K(HB V L+Q)
式中：NkL——框架梁重，kN；
V——钢筋混凝土容量，kN/m3；
Q——未浇混凝土部分的梁钢筋每延长米重量，kN/m；
H——梁浇筑高度，m；
B——梁宽度，m；
L——框架梁的净长度，m；
K——安全系数，取1.5。
NkL=1.5×{[0.8×1.2×29×(8.5-1.4)]+[2.33×(8.5-1.4)]}=321.3 kN。
即框架梁第一次澆筑后梁的重量。
（2）框架梁模板的垂直支撑系统设计。
选用小头直径大于100 mm的落叶松圆木为模板垂直支撑构件，每根长度根据支撑净高计算，本工程支撑高度为：5 600-1 800-300（模板楞木和垫块）=3 500 mm。
查表得，此长此径的圆木，每根能承载16 kN，整根框架梁需要的根数为：321.3 kN/16 kN=20根。由于梁比较宽，采用沿梁宽密集支撑方案，一排用4根，则20根/4根=5排。考虑到梁端需要支撑，并需要有安全保证，故增加一排为6排，按24根支撑，则支撑的排距为(7.1 m-0.4 m)/5排=1.3 m。
（3）梁模板设计。
模板用多层胶合板模板，楞木用90×90落叶松方木。梁底横向楞木间距300 mm，纵向楞木间距为400 mm，竖向方木间距为500 mm，以8号铁线将方木与模板固定。侧壁用45°角木支在梁底楞木上。在安装模板的同时应安装楼板模板，楼板模板的水平楞木同时作为固定梁上部模板的水平支撑，以加固梁的侧向模板。楼板模板的垂直支撑，纵横方向间距1 m，楞木90 mm×90 mm。
3 转换层施工方案选择
转换层结构的自重及施工荷载都较大，必须根据工程的实际情况选择合理的模板支撑方案，以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。砼浇筑前，应检查支撑的牢固性，并严格按照施工方案要求搭设。
混凝土浇筑前，应检查支撑的牢固性，并严格按照施工方案要求搭设。本工程中支撑楼板的木龙骨采用80mm*80mm松杂木枋，间距@450mm，面铺18mm厚胶合板，所有板缝用胶带纸封闭。
支撑系统采用门式脚手架(宽1200mm，高1700mm，1900mm)加可调底座和顶托，门架间距@900mm～950mm，中间用交叉支撑连接，在两层门架竖向连接处加水平连接杆一道，材料用Φ48mm钢管和扣件。
转换大梁的木龙骨采用80mm*100mm松杂木枋，间距@400mm，为让模板起有效的保水、保温作用，板缝均用胶带纸封闭。支撑系统搭设，Φ48mm满堂钢管脚手架，立杆沿梁方向间距@500mm，经计算门架及钢管支撑能够满足施工中的强度刚度稳定性要求。
对于转换梁的侧模，则沿梁高每隔450mm设水平加固钢管一道，配合对拉螺栓使用。施工前检查大梁侧模的刚度，对拉螺栓紧固件是否牢靠。跨度大于4m的粱应起拱3％*L。为了确保支撑牢固，负一层设独立支撑，间距@500mm。混凝土浇筑过程中，应派专人负责看护支撑跑位、支撑挠度、侧模跑位及挠度，随时采取处理措施。
4 高层建筑转换层的结构特性
高层建筑设置转换层的目的是为了协调建筑上下部分之间在结构上存在的较大差异。按照转换层结构功能的不同，一般可分为以下三类：
（1）建筑上、下部分之间的柱网尺寸不同，这种建筑虽然上下部分的结构类型相同，但通常需要通过转换层，扩大其下部结构的柱距，以形成大柱网。
（2）建筑上、下部分之间结构类型的转换，此类建筑上部和下部采用的结构形式不同。如：上部采用剪力墙结构，下部采用框架结构或框架剪力墙结构。
（3）具备转换结构和扩大轴线尺寸的混合形式。无论哪一类形式，高层建筑转换层作为实现内力转换的构件，都要担负建筑上部荷载在向下传递过程中，因被迫发生改变（因上下结构差异）而产生的种种不利影响。
转换层结构需要具备有足够的刚度和强度才能胜任其任务，转换层常见的结构形式有：梁式转换层、箱式转换层、厚板转换层和桁架转换层等。
5 结束语
在本工程施工过程中，以“坚持标准，规范管理，保证质量，信守合同”质量方针为准绳，以确保了工程整体质量。转换层作为高层建筑中的重要结构部分，施工难度大，其施工方案需充分论证、分析。实践证明，合理布置支撑体系并结合混凝土二次叠浇法，事先制定详细的施工方案，并精心组织施工，可有效减少转换层施工对下部结构的不利影响及支撑材料的用料，从而，降低施工成本。