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1. 结构转换层的概念及分类
建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同,该楼层上部与下部采用不同结构类型,并通过该楼层进行结构转换,则该楼层称为结构转换层.按照不同的结构转换功能,转换层可分为三种类型：①高层建筑上层与下层的结构形式不同,通过转换层完成其从上层至下层不同结构形式的变化.②高层建筑上层与下层的结构形式不变,但通过转换层完成其从上层到下层不同柱网轴线布置的变化.③通过转换层同时完成高层建筑上层与下层结构形式与柱网轴线布置的变化.
2. 转换层结构的施工特点
由于高层建筑结构转换层的跨度和承受的竖向荷载均很大,致使它的截面尺寸高而大,钢筋含量大并且排布密集、互相穿插,混凝土的连续浇捣施工强度大,楼层高且自重大,模板支撑要求高,在施工中难度比较大.
2.1 进行模板支撑体系的设计,选择合理的模板支撑方案.转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的,应对转换梁及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力的验算.
2.2 对大体积混凝土转换层施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施,防止新浇混凝土的温度裂缝.
2.3 转换层的跨度和承受的荷载都很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置.
2.4 在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能.设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载,极大改善支撑受力性能,这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式.
3.、工程实例及方案
河南某商住综合楼工程地下3层,地上30层,建筑物总高度102m,建筑面积65000m2,工程设有3层裙房,裙房为框架结构,为商务办公和大型超市.在塔楼四层上设有厚板式结构转换层,其上部为剪力墙结构.转换层平面尺寸为38.80m×38.16m,建筑面积1480m,厚度在边柱部位3.1m,其它部位2.2m,核心筒部位为双层板,混凝土强度等级为0,浇注量为2850m3.
经计算转换层施工时在边柱部位最大垂直荷载88kN/m2,其它部位68kN/m2.为承受转换层的施工荷载,设计考虑将三层楼板加厚到250mm,并将配筋加强,设计承载力70kN/m.只要保留二、三层模板的支撑体系,通过二层、三层楼板的连续支撑,将施工荷载分散传递到下面的竖向结构上,就能保证转换层施工的安全.因此采用900mm×1400mm边梁先行浇筑,2.2m厚板式转换层混凝土不留施工缝,一次性浇筑的施工方案.
4. 高层建筑结构转换层施工技术分析
4.1 模板工程的施工技术
（1）底模板及支撑.通过计算确定模板支撑体系立杆的间距、步高及剪刀撑的间距,选择定尺的48×3.5mm钢管脚手架支撑体系.立杆下铺垫板,上端设可调顶托,主楞骨为100mm×100mm方木,密排50mm厚木方作次楞骨,选用12mm竹胶合板模板,胶合板模板上面铺设一层0.6mm厚的塑料薄膜,用以对混凝土底面的保温、保湿养护.支撑采用双立杆布置的方法,除满足荷载要求外,还应考虑操作方便.边梁部位转换层厚度3.1m,且较三层外挑1080mm,竖向支撑在三层楼板上布置（16#槽钢@800作挑梁.槽钢外挑1300mm,内压1700mm,遇墙时在墙上穿孔.在悬挑槽钢上通长布置6根10#槽钢,立杆按设计要求布置在上面,支撑边梁底部,边梁900mm高混凝土先行浇筑后与梁底支撑系统共同作用,支撑2.2m厚板式转换层的施工荷载.
（2）侧模支撑.为了防止出现胀膜现象,保证混凝土外观质量,侧模采用了全钢大模板.模板高度3240mm,设锚固螺栓固定侧模,螺栓与支撑系统、竖向及水平混凝土结构连接固定.二、三道螺栓在有柱的部位焊接在柱的钢筋上,在无柱的部位,第二道螺栓焊接在梁上的预埋筋上,第三道螺栓焊接在10槽钢上.由于钢大模板散热较快,混凝土侧表面与环境的温差极易超过25℃.为了满足温差要求,及时采取了拆除钢模板,覆盖、保湿、保温的措施.
（3）楼梯支模.由于楼梯及预留孔洞的承载力比其它部位低,所以采取了槽钢和斜撑辅助加固的措施.调整三层楼梯板的设计,增大其承载力,脚手架支撑从一层开始加固,以确保该部位支撑的稳定.
4.2 钢筋工程的施工技术
结构转换层钢筋用量大约1100t,钢筋密集,钢筋直径大.结构转换层纵横各设置11道暗梁,暗梁宽度1000～2600mm,梁上层钢筋双排28mm,下层筋双排28mm.板筋上下层采用25mm和28mm两种,双排双向.
由于钢筋层数较多,为保证钢筋连接质量和方便施工,板中所有受力钢筋均采用直螺纹连接.板主筋保护层取50mm,梁主筋保护层取30mm,转换层厚板内的钢筋,不得在暗梁内截断,施工时不得留施工缝.排水管采用4根DN250无缝钢管套管,排水管安装时遇钢筋时钢筋弯曲,不得截断钢筋.暗梁钢筋安装搭设临时脚手架钢管支架,先安装同一方向的暗梁,再安装另一方向的暗梁,避免钢筋纵横交叉,架空叠加超高.
4.3为控制大体积混凝土的裂缝,混凝土工程转换层混凝土强度等级为0,采用大掺量粉煤灰降低水化热,并在混凝土中增加聚丙烯纤维控制混凝土的早期收缩裂缝.
1．配合比设计.为了减少水泥用量,降低水化热,控制混凝土温度及收缩产生裂缝,用Ⅱ级粉煤灰取代30水泥,粉煤灰的超量系数为1.35.碎石的粒径为5～35mm；河砂的细度模数2.7.同时掺加0.9kg/m3的KDZ-II型聚丙烯纤维,纤维密度0.91g/cm3,线密度偏差率5%,断裂强度659MPa,断裂延伸率16%,伸长率5%时的初始模量7171MPa.配合比水胶比为0.38,砂率41.选用LX-1（T）型外加剂延缓混凝土的凝结时间,推迟水化热峰值时间,初凝时间（自然条件下薄膜覆盖）约为20h左右,终凝时间约为40h.出机坍落度为205mm,1.5h后为180mm（白天25～31℃）.
2．混凝土.转换层厚度2.2m,面积约为1480m2,共需混凝土2850m3,均采用商品混凝土.采用平面分层浇筑方案,有利于支撑系统的稳定,降低水化热.混凝土分3层整体连续浇筑,每层约700mm.大掺量粉煤灰纤维混凝土应属于高性能混凝土范畴,混凝土坍落度较大,采用50mm插入式振捣棒,严格控制层间搭接振捣,不过振漏振,振捣以混凝土表面不再显著下降,不出现气泡,表面泛浆为准,初凝前需进行二次振捣.大体积混凝土表面水泥浆较厚,浇筑后应进行处理.初凝前1～2h,先用长刮杆刮平；终凝前,再用铁滚筒碾压数遍,并用木抹子打磨压平,以闭合表面收缩裂缝.
总之,在转换层混凝土施工前后对模板支撑体系进行了详细的检查,支撑体系稳定可靠,变形均在允许范围之内.通过采用大掺量粉煤灰、聚丙烯纤维混凝土技术,有效地控制了大体积混凝土的裂缝,较冷却循环水管降温方案,造价明显降低.