带结构转换层的高层建筑结构设计 尹戬

发表时间:2021/1/4   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:尹戬
[导读] 摘要:现代高层建筑项目中,转换层的设置必不可少,其是实现建筑上下结构转换的关键所在,也是实际施工的重难点。
        宝清县自然资源勘测信息数据中心  黑龙江宝清  155600
        摘要:现代高层建筑项目中,转换层的设置必不可少,其是实现建筑上下结构转换的关键所在,也是实际施工的重难点。在转换层施工中,主要面临钢筋密集、模板支撑与浇筑难度大等问题,须合理选择施工方法,落实各道工序,保证转换层质量可靠,整个建筑结构安全稳定。
        关键词:转换层;高层建筑;结构设计
        1 转换层结构的发展与应用
        基于现代城市的快速发展,土地越来越珍贵,建筑物开始朝着高空、地下空间不断延伸,从而在有限的占地面积下获得更多大的建筑面积、提供更多的使用功能,如公寓住宅、办公室、商业中心等,具体如图1所示。
 
        图1 高层建筑布置情况
        (a)按受力要求布置;(b)按使用功能要求布置
        从图1分析可知,根据建筑受力要求来看,下部结构承受着结构全部竖向荷载,受力远高于上部结构,应设计更为密集的柱网,保证结构安全性;然而在高层建筑不同使用功能的需求下,不同的楼层需设置不同的开间、户型,上部柱网远比下部结构要密集,与结构受力要求相互矛盾。
        为此,此类高层建筑须合理设置转换结构,实现“承上启下”,保证整个结构刚度均匀变化,结构稳定、抗震性好。总的来说,转换层结构受力相对复杂,属于整个建筑结构的薄弱环节,施工难度大、工艺复杂,本文主要对此展开详细分析。
        2.高层建筑结构转换层分类与施工技术
        2.1 转换层分类情况
        结合我国高层建筑结构转换层实际使用情况来看,其类型众多,具体分类情况见表1。
        表1 高层建筑结构转换层分类情况
 
        高层建筑项目实施中,不同转换结构形式适用情况分析如下(图2)。
        (1)梁式转换层:是目前我国使用最为广泛的一种转换结构形式,优点是传力路径简单、施工方便;缺点是容易出现“强梁弱柱”的问题,且转换层自重大,不利于抗震,同时设备管道布置、洞口开设不便,对建筑空间影响大。
        (2)桁架式转换层:优点是上下结构质量、刚度分布均匀,设备管道布置、洞口开设较为便利,对建筑空间影响小;缺点是施工难度大,工艺复杂且要求高。
        (3)箱形转换层:优点是刚度大、承载力好,应力分布合理;缺点是由于转换层自身刚度大,易导致刚度突变,不宜设在楼层较高处,实际施工相对复杂。
        (4)板式转换层:多用于上、下结构平面布置相差较大的情况,优点是可根据建筑使用功能灵活布置;缺点是受力分析难度大、造价高,施工要求高,需谨慎使用。
        2.2 转换层施工技术要点
        结合上述分析可知,在高层建筑项目中转换层承担着较大的水平、竖向荷载,构件截面尺寸大、自重大,再加上施工荷载的作用,合理选择模板支撑系统与浇筑方法十分关键。
 
        图2 转换结构形式示意
        (a)梁式转换;(b)桁架式转换;(c)空腹桁架式转换;(d)箱形转换;(e)板式转换
        2.2.1 施工流程
        转换层施工流程为:柱钢筋绑扎→模板安装→转换梁侧模安装→浇筑混凝土到主梁底→转换梁钢筋绑扎→转换梁底模安装→浇筑转换梁底部混凝土至预定位置→绑扎板钢筋→浇筑转换梁上部、转换层楼板混凝土。
        2.2.2 施工要点
        (1)钢筋工程:施工前做好施工方案、落实技术交底,转换层梁柱节点区钢筋密集,须正确翻样、下料,合理安排钢筋就位顺序,墙、梁侧面及楼板底做好保护层。
        (2)模板工程:转换层施工自重大、施工荷载大,合理选择构件模板支撑系统十分关键。模板支撑系统主要包括3种:一是荷载传递法,转换构件一次浇筑完成,所有荷载由下部已施工完成构件承担;二是叠合梁法,转换构件分2次、3次浇筑完成,由先浇筑完成部分承受后期浇筑部分自重、施工荷载;三是吊模法,此方法利用结构物自身或附加外部构件受力,模板下部不设支撑系。在转换层施工时,须根据转换层结构形式、尺寸、受力特点,选择模板支撑系统,保证施工作业的顺利实施。
        (3)混凝土工程:转换层混凝土工程作业,主要方法有整体结构全部分层浇筑、分段分层浇筑、斜面分层浇筑等,具体根据实际情况选择浇筑方法,注意在整个作业过程中要持续输送混凝土,不能间断;合理控制各层浇筑厚度,以机械振捣为主、人工振捣为辅,保证混凝土质量可靠。
        3结束语
        综上所述,现代城市高层建筑修建中,多以上、下结构提供不同功能,结构形式存在差异,转换层的设置十分普遍。根据工程实践经验分析可知,转换层受力复杂、结构特殊,施工作业难度较大,须制订专项施工方案,落实技术交底等工作,规范开展钢筋、模板、混凝土及钢结构安装等工作,切实保证转换层施工质量达标,发挥应有的功能。
        参考文献:
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        [2]何建.某高层建筑转换层的施工方案设计[J].四川建筑科学研究,2010,36(1):269–272.
        [3]哈敏强.型钢混凝土空腹桁架转换结构在高层建筑中的应用[J].结构工程师,2010,26(5):8–13.
        [4]冯跃,张莉莉,张红,等.北京绿地中心工程施工新技术综述[J].建筑技术,2015,46(4):294–300.
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