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【摘要】本文从工程实例的角度出发，探讨了转换层大截面梁模板支撑结构的设计方案优化方法，并详细阐述了厚板结构转换层的质量保证措施。
【关键词】转换层、大截面梁模板支撑、设计方案优化
引言随着社会的不断进步，建筑物的结构越来越多样化，为满足建筑功能的需求，超高、人跨度、大截面构件己被广泛应用于建筑施工过程中，高大模板支撑体系应运而生。转换层在现代建筑中应用很普遍，其特殊的使用功能，决定了它承受的竖向荷载大，并且截面尺寸高而大，这给设计带来了一定的难度，转换层模板支撑方案合理与否直接影响着施工安全、工期、成本乃至工程质量。
基于上述问题，笔者从转换层大截面梁入手，针对某高层建筑转换层大梁模板支撑方案，进行大截面梁模板支撑优化设计探讨。
一、转换层大截面梁概述
随着我国高层建筑发展迅速,要求在建筑物内部形成不同功能的大空间。另外,采用外围密柱的筒体结构得到了广泛应用,也要求底层扩大柱距形成大的人口,上部楼层布置住宅、旅馆、中间楼层为办公用房,下部则用作商场、餐馆、文化娱乐设施,不同用途的楼层需要大小不同的开间、进深及不同的结构形式,这些都要求设置转换层,转换层的设计是整体计算中的一个重要环节。
转换层是整个结构中的一个局部、在进行结构设计中,首先应对整个结构进行分析,得到各构件的内力和配筋,然后对框支梁附近楼层进行平面有限元分析,得到详细应力分布,然后决定框支梁和附近详体的配筋。
目前在实际工作中，常用的三维杆件空间分析方法和协同分析方法都是以杆件为基本单元、柱元、杆元和剪力墙单元,梁、杆都是空间杆件每端6个未知量;采用V口改)V薄壁杆件理论,带转换层的结构,竖向结构形有变化、一般来讲,采用连续化立法在数学处理上困难,而采用杆件系统的矩阵位移法,无论是空间分析或协同工作分析、自由度大一些、适用性广,因而绝大多数的实际工程计算都采用这种方法。以下以实际的工程实例具体说明转换层大截面梁模板支撑设计方案的优化问题。
二、模板支撑体系的设计与布置探讨
1、模板支撑体系简述
（1）一次性支模。转换层底模的支撑往往需要从转换层底一直撑到底层地面或地下室底板，需大量模板支撑材料，适用于施工现场可有的支撑材料较多，且转换层位置较低的情况。
（2）荷载传递法支撑 。将转换粱(板)的自重和施工荷载通过支撑系统传递给若干层楼板。支承楼板的数量应通过计算来确定。必要时可同设计单位商量对楼板设计进行更改，增加转换层下面若干层楼板的厚度，提高楼板的承载力。另一种方案是充分利用转换层支承柱的传力作用，将绝大部分荷载通过粱两端柱面挑出的钢牛腿或柱面插出的多排斜撑杆构成的梁下斜撑支架体系传递给混凝土；另一部分通过楼面设置的竖向支撑构成的粱下排架体系传递给下面若干个楼层。
（3）叠合浇筑法支撑。利用叠合原理将转换层分2次或3次浇筑叠合成型，这种方案利用第一次浇筑混凝土形成的强度支撑第二次浇筑混凝土的自重及施工荷载，以此类推，支撑系统只考虑承受第一次的混凝土自重及施工荷载，可减小下部钢管支撑的负荷、减少，大量周转材料，施工时应注意叠合面的处理，以保证转换层的整体承载力不降低。结合本工程的特点及施工现场的实际情况，经严格计算决定采用结合～次性支模和荷载传递法支撑的优点，一次性支模。从地下室底板开始对转换层大梁对应位置的支撑薄弱环节进行验算与加固的施工方案。
（4）埋高型钢法支撑。在转换粱中埋设型钢或钢桁架，并与模板连为一体，以承载全部大梁自重及施工衙载，大梁一次浇捣成型，可节省模板支撑材料，转换梁可采用钢骨混凝土结构。
2、模板支撑体系的布置概述
支撑体系的布置方面，一般采用扣件式钢管脚手架和门式脚手架进行模板支撑体系的布置；另外，针对荷栽的传递进行考虑：转换层施工时，其下面两层的模板支撑架不拆除，这有利于转换层自重及旌工荷载的传递，同时，为保证后支设的立杆能够顶紧，在所有后加固立杆的底部设置可调支托。另外，搭设加强钢管立杆支撑时，要求上下层支撑在同一位置，以保证荷载的有效传递
三、工程实例概述
1、 工程概述
某工程项目30层，设计有两层地下室，地下二层为平战结合人防地下室，设有停车场，地下一层设有停车场、设备用房和商业租房。本程建筑耐久年限为50年，建筑防火等级为二级。建筑抗震设防烈度为6度。第4层设置了转换层，结构较为特殊.该层层高为5.90m。
总结其工程特点
承重主梁截面较大；转换层梁及梁柱节点处钢筋密集；转换层下层梁截面尺一寸较小，承载力低；转换层梁为大体积混凝土结构。因此， 选择合理的转换梁模板支撑方案是该转换层结构施工的关键。
2、转换层模板支撑方案设计
转换层模板支撑一般采用以下几种方法：
（1）、一次性支模。一次性支模需要的支撑材料较多。
（2）埋设型钢法支模。埋设型钢法支模增加了型钢的用量，施工费用较高。
（3）荷载传递法支模。荷载传递法支模利用转换层以下各楼层结构已形成的强度来分担转换层自重及施工荷载，减轻了各楼层的负荷。
（4）叠合梁浇筑法支模。叠合梁浇筑法支模则根据叠合梁原理，利用先期浇筑的混凝土已形成的强度来承担后续浇筑的混凝土质量及施工荷载，可减少支撑数量，降低施工费用。
上述4 种支模方法，除叠合梁浇筑法外，其余均为一次浇筑混凝土。
3、本工程中使用转换层模板支撑方法探讨
由于本工程转换层位置较高，梁截面高度差别较大，且转换层结构自重、模板及施工荷载较大。若采用一次浇筑，则混凝土的质量不易保证，而且需要的支撑数量较多。若采用叠合梁浇筑法支模虽能减少支撑用量但工期会延长。
经综合考虑施工现场支撑的可用数量及工期要求，并为确保混凝土的浇筑质量，决定将叠合梁浇筑法支模和荷载传递法支模相结合，即分2～3 次浇筑混凝土，并利用多层支撑分流荷载，从而达到较好的技术经济效果。
4、转换梁模板支撑设计
本工程中，选择合理的分层浇筑高度是首要解决的问题，分层高度过小会增加施工缝的数量，不利于结构的整体性，分层高度过大会降低分层浇筑的有效性，根据水平缝的留设原则及设计单位的要求，施工缝的数量不超过3 道，这样分层，既减少了支撑的用量，还可以保证混凝土的浇筑质量及转换层结构的整体性。
支撑设计时，假设支撑体系相对于楼板构件是无限刚性的；新增荷载在通过钢管支撑相连接的各楼层间均匀分配；支撑支座是刚性的。
计算模型
(1)梁底模由内向外依次为：木模底板、木楞、小横杆(钢管) 及大横杆(钢管) ，计算模型均为连续梁，并依次根据上面构件的强度来决定下面构件的间距。上述构件的计算除了满足强度要求外，尚应满足刚度要求；
(2)梁侧模由内向外依次为：木模侧板、方木楞、钢管背楞及对拉螺栓。将木模侧板视为支承于方木楞上的连续梁，并根据木模侧板的强度来确定木楞的间距；根据木楞的强度，将木楞视为支承于钢管背楞上的连续梁来确定钢管背楞的间距；按轴心受拉构件验算对拉螺栓的强度。上述构件的计算除了满足强度要求外，尚应满足刚度要求；钢管立柱按两端简支的轴心受压构件验算钢管立柱的强度和稳定性；立柱底座的尺寸按立柱承受的轴向荷载及楼板的承载力计算确定，并进行楼板局部承压验算。
计算过程
(1)作用在模板支撑上的荷载分为永久荷载和可变荷载，永久荷载包括混凝土结构、模板、支撑和各种附件的重力荷载，可变荷载指施工荷载，因支撑架外围不设封闭，故在荷载组合时，不考虑风荷载的影响。
(2)叠合梁施工时，为节约时间，先期浇筑的混凝土达到50 %的强度就浇筑后续的混凝土，并假设先期浇筑的混凝土只承受其自身重力，后续混凝土重力荷载及施工荷载由支撑承担，这样就节约了时间，因此按照施工缝的留设情况，支撑需要承担的最大荷载为第2 次浇筑的混凝土重力荷载及施工荷载。
另外，在设计时还应注意：当转换层层位较高时，可提高下一层板的混凝土设计强度，使该层持力层早期可满足上部排架支撑体系传递来的荷载，可以减少以下层段排架层数；排架体系计算要采用合理的计算模式，使排架系統除了满足强度和刚度的要求外， 尽可能达到最优化的要求，减少不必要的浪费；梁底模采用双层模板夹薄膜的方法，使用效果非常理想，不仅减少了模板变形，而 且对混凝土底表面的保温保湿产生了很好效果。特别是板式转换层时；为保证转换梁在施工过程中的安全稳定，在转换梁混凝土强度达到100％后，将其下各层支撑拆除，先拆转换层支撑随后将其他各层支撑拆除。
四、 结语
将叠合梁浇筑法支模和荷载传递法支模结合起来应用于转换层大梁的施工，节约了支撑数量，降低了施工费用，又保证了混凝土的浇筑质量。在全体施工人员的努力下，本工程顺利进行，并取得良好效果。
在设计过程中，笔者认为，任何力学计算模型，都有其假设条件的。因此，对实际工程，除了正确进行设计，编制专项施工方案，并经专家论证、审查.单位技术负责人、总监签字后进行实施外，施工中做好技术交底，严格执行国家有关规范、标准，并加强监督、检查，保证模架搭设质量是十分重要的。
参考文献：
[1] 唐兴荣. 高层建筑转换层结构施工中几个问题的探讨[J ] . 施工技术，2000 ，29(8)
[2] 程宝坪. 结构转换层两次浇注混凝土施工应注意的问题[J ] . 施工技术，2001 ，30(11)
[3] 唐兴荣。高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2004。
[4] 赵鸿铁，胡安妮。高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J].西安建筑科技大学学报。2000，32（1）。
[5] 娄宇、丁大钧、魏琏：高层建筑中转换层结构的应用和发展[J];建筑结构;1997年01期。
【关键词】转换层、大截面梁模板支撑、设计方案优化
引言随着社会的不断进步，建筑物的结构越来越多样化，为满足建筑功能的需求，超高、人跨度、大截面构件己被广泛应用于建筑施工过程中，高大模板支撑体系应运而生。转换层在现代建筑中应用很普遍，其特殊的使用功能，决定了它承受的竖向荷载大，并且截面尺寸高而大，这给设计带来了一定的难度，转换层模板支撑方案合理与否直接影响着施工安全、工期、成本乃至工程质量。
基于上述问题，笔者从转换层大截面梁入手，针对某高层建筑转换层大梁模板支撑方案，进行大截面梁模板支撑优化设计探讨。
一、转换层大截面梁概述
随着我国高层建筑发展迅速,要求在建筑物内部形成不同功能的大空间。另外,采用外围密柱的筒体结构得到了广泛应用,也要求底层扩大柱距形成大的人口,上部楼层布置住宅、旅馆、中间楼层为办公用房,下部则用作商场、餐馆、文化娱乐设施,不同用途的楼层需要大小不同的开间、进深及不同的结构形式,这些都要求设置转换层,转换层的设计是整体计算中的一个重要环节。
转换层是整个结构中的一个局部、在进行结构设计中,首先应对整个结构进行分析,得到各构件的内力和配筋,然后对框支梁附近楼层进行平面有限元分析,得到详细应力分布,然后决定框支梁和附近详体的配筋。
目前在实际工作中，常用的三维杆件空间分析方法和协同分析方法都是以杆件为基本单元、柱元、杆元和剪力墙单元,梁、杆都是空间杆件每端6个未知量;采用V口改)V薄壁杆件理论,带转换层的结构,竖向结构形有变化、一般来讲,采用连续化立法在数学处理上困难,而采用杆件系统的矩阵位移法,无论是空间分析或协同工作分析、自由度大一些、适用性广,因而绝大多数的实际工程计算都采用这种方法。以下以实际的工程实例具体说明转换层大截面梁模板支撑设计方案的优化问题。
二、模板支撑体系的设计与布置探讨
1、模板支撑体系简述
（1）一次性支模。转换层底模的支撑往往需要从转换层底一直撑到底层地面或地下室底板，需大量模板支撑材料，适用于施工现场可有的支撑材料较多，且转换层位置较低的情况。
（2）荷载传递法支撑 。将转换粱(板)的自重和施工荷载通过支撑系统传递给若干层楼板。支承楼板的数量应通过计算来确定。必要时可同设计单位商量对楼板设计进行更改，增加转换层下面若干层楼板的厚度，提高楼板的承载力。另一种方案是充分利用转换层支承柱的传力作用，将绝大部分荷载通过粱两端柱面挑出的钢牛腿或柱面插出的多排斜撑杆构成的梁下斜撑支架体系传递给混凝土；另一部分通过楼面设置的竖向支撑构成的粱下排架体系传递给下面若干个楼层。
（3）叠合浇筑法支撑。利用叠合原理将转换层分2次或3次浇筑叠合成型，这种方案利用第一次浇筑混凝土形成的强度支撑第二次浇筑混凝土的自重及施工荷载，以此类推，支撑系统只考虑承受第一次的混凝土自重及施工荷载，可减小下部钢管支撑的负荷、减少，大量周转材料，施工时应注意叠合面的处理，以保证转换层的整体承载力不降低。结合本工程的特点及施工现场的实际情况，经严格计算决定采用结合～次性支模和荷载传递法支撑的优点，一次性支模。从地下室底板开始对转换层大梁对应位置的支撑薄弱环节进行验算与加固的施工方案。
（4）埋高型钢法支撑。在转换粱中埋设型钢或钢桁架，并与模板连为一体，以承载全部大梁自重及施工衙载，大梁一次浇捣成型，可节省模板支撑材料，转换梁可采用钢骨混凝土结构。
2、模板支撑体系的布置概述
支撑体系的布置方面，一般采用扣件式钢管脚手架和门式脚手架进行模板支撑体系的布置；另外，针对荷栽的传递进行考虑：转换层施工时，其下面两层的模板支撑架不拆除，这有利于转换层自重及旌工荷载的传递，同时，为保证后支设的立杆能够顶紧，在所有后加固立杆的底部设置可调支托。另外，搭设加强钢管立杆支撑时，要求上下层支撑在同一位置，以保证荷载的有效传递
三、工程实例概述
1、 工程概述
某工程项目30层，设计有两层地下室，地下二层为平战结合人防地下室，设有停车场，地下一层设有停车场、设备用房和商业租房。本程建筑耐久年限为50年，建筑防火等级为二级。建筑抗震设防烈度为6度。第4层设置了转换层，结构较为特殊.该层层高为5.90m。
总结其工程特点
承重主梁截面较大；转换层梁及梁柱节点处钢筋密集；转换层下层梁截面尺一寸较小，承载力低；转换层梁为大体积混凝土结构。因此， 选择合理的转换梁模板支撑方案是该转换层结构施工的关键。
2、转换层模板支撑方案设计
转换层模板支撑一般采用以下几种方法：
（1）、一次性支模。一次性支模需要的支撑材料较多。
（2）埋设型钢法支模。埋设型钢法支模增加了型钢的用量，施工费用较高。
（3）荷载传递法支模。荷载传递法支模利用转换层以下各楼层结构已形成的强度来分担转换层自重及施工荷载，减轻了各楼层的负荷。
（4）叠合梁浇筑法支模。叠合梁浇筑法支模则根据叠合梁原理，利用先期浇筑的混凝土已形成的强度来承担后续浇筑的混凝土质量及施工荷载，可减少支撑数量，降低施工费用。
上述4 种支模方法，除叠合梁浇筑法外，其余均为一次浇筑混凝土。
3、本工程中使用转换层模板支撑方法探讨
由于本工程转换层位置较高，梁截面高度差别较大，且转换层结构自重、模板及施工荷载较大。若采用一次浇筑，则混凝土的质量不易保证，而且需要的支撑数量较多。若采用叠合梁浇筑法支模虽能减少支撑用量但工期会延长。
经综合考虑施工现场支撑的可用数量及工期要求，并为确保混凝土的浇筑质量，决定将叠合梁浇筑法支模和荷载传递法支模相结合，即分2～3 次浇筑混凝土，并利用多层支撑分流荷载，从而达到较好的技术经济效果。
4、转换梁模板支撑设计
本工程中，选择合理的分层浇筑高度是首要解决的问题，分层高度过小会增加施工缝的数量，不利于结构的整体性，分层高度过大会降低分层浇筑的有效性，根据水平缝的留设原则及设计单位的要求，施工缝的数量不超过3 道，这样分层，既减少了支撑的用量，还可以保证混凝土的浇筑质量及转换层结构的整体性。
支撑设计时，假设支撑体系相对于楼板构件是无限刚性的；新增荷载在通过钢管支撑相连接的各楼层间均匀分配；支撑支座是刚性的。
计算模型
(1)梁底模由内向外依次为：木模底板、木楞、小横杆(钢管) 及大横杆(钢管) ，计算模型均为连续梁，并依次根据上面构件的强度来决定下面构件的间距。上述构件的计算除了满足强度要求外，尚应满足刚度要求；
(2)梁侧模由内向外依次为：木模侧板、方木楞、钢管背楞及对拉螺栓。将木模侧板视为支承于方木楞上的连续梁，并根据木模侧板的强度来确定木楞的间距；根据木楞的强度，将木楞视为支承于钢管背楞上的连续梁来确定钢管背楞的间距；按轴心受拉构件验算对拉螺栓的强度。上述构件的计算除了满足强度要求外，尚应满足刚度要求；钢管立柱按两端简支的轴心受压构件验算钢管立柱的强度和稳定性；立柱底座的尺寸按立柱承受的轴向荷载及楼板的承载力计算确定，并进行楼板局部承压验算。
计算过程
(1)作用在模板支撑上的荷载分为永久荷载和可变荷载，永久荷载包括混凝土结构、模板、支撑和各种附件的重力荷载，可变荷载指施工荷载，因支撑架外围不设封闭，故在荷载组合时，不考虑风荷载的影响。
(2)叠合梁施工时，为节约时间，先期浇筑的混凝土达到50 %的强度就浇筑后续的混凝土，并假设先期浇筑的混凝土只承受其自身重力，后续混凝土重力荷载及施工荷载由支撑承担，这样就节约了时间，因此按照施工缝的留设情况，支撑需要承担的最大荷载为第2 次浇筑的混凝土重力荷载及施工荷载。
另外，在设计时还应注意：当转换层层位较高时，可提高下一层板的混凝土设计强度，使该层持力层早期可满足上部排架支撑体系传递来的荷载，可以减少以下层段排架层数；排架体系计算要采用合理的计算模式，使排架系統除了满足强度和刚度的要求外， 尽可能达到最优化的要求，减少不必要的浪费；梁底模采用双层模板夹薄膜的方法，使用效果非常理想，不仅减少了模板变形，而 且对混凝土底表面的保温保湿产生了很好效果。特别是板式转换层时；为保证转换梁在施工过程中的安全稳定，在转换梁混凝土强度达到100％后，将其下各层支撑拆除，先拆转换层支撑随后将其他各层支撑拆除。
四、 结语
将叠合梁浇筑法支模和荷载传递法支模结合起来应用于转换层大梁的施工，节约了支撑数量，降低了施工费用，又保证了混凝土的浇筑质量。在全体施工人员的努力下，本工程顺利进行，并取得良好效果。
在设计过程中，笔者认为，任何力学计算模型，都有其假设条件的。因此，对实际工程，除了正确进行设计，编制专项施工方案，并经专家论证、审查.单位技术负责人、总监签字后进行实施外，施工中做好技术交底，严格执行国家有关规范、标准，并加强监督、检查，保证模架搭设质量是十分重要的。
参考文献：
[1] 唐兴荣. 高层建筑转换层结构施工中几个问题的探讨[J ] . 施工技术，2000 ，29(8)
[2] 程宝坪. 结构转换层两次浇注混凝土施工应注意的问题[J ] . 施工技术，2001 ，30(11)
[3] 唐兴荣。高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2004。
[4] 赵鸿铁，胡安妮。高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J].西安建筑科技大学学报。2000，32（1）。
[5] 娄宇、丁大钧、魏琏：高层建筑中转换层结构的应用和发展[J];建筑结构;1997年01期。