高层建筑钢筋混凝土梁式转换层设计施工

高层建筑钢筋混凝土梁式转换层设计施工研究

摘要：本文结合工程实例，就高层建筑钢筋混凝土梁式转换层设计施工中需要高度关注的问题和所采取的相应技术措施进行了阐述。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计；施工质量 高层建筑为了适应不同功能的空间需求，要求建筑结构形式有所改变，必须在此设置转换层，以完成上部结构力传递至下部结构的要求。到目前为止，国内外已建成的带转换层的高层建筑中，钢筋混凝土梁式转换层占70%以上。它可以较好地解决高层建筑中上下部结构在竖向不连续的问题。目前，梁式转换层的高层建筑在国内应用虽然很多，也在施工方面作了一些探讨和研究，但总体来说，都不够深入和全面。本文结合工程实例，就高层建筑钢筋混凝土梁式转换层设计施工中需要高度关注的问题和所采取的相应技术措施进行了阐述。 一、工程概况

某大厦是一个集娱乐、购物、居住商住综合大楼。总建筑面积39000㎡，建筑总高97m，共 29层。其中1-4 层为商业楼层，五层为结构转换层，转换层以上为住宅塔楼，本建筑位于六度抗震区，建筑场地为ⅱ类，地下室两层。裙楼下为框架-剪力墙结构，裙楼以上为剪力墙框架体系在第四层设置梁式转换结构，层高为6.2m，转换层框支梁宽 500～1500mm，梁高均为 2.2m，转换层最大框支梁截面为 1800～2200mm（h），梁净跨为6.8m，与之相对应的柱截

面为700～1800mm。 二、结构设计

本工程采用钢筋混凝土大梁作为结构转换层，将上部剪力墙结构变为下部三层以柱为主的大空间结构，满足建筑上使用功能的需要，在结构设计时，应着重从以下几个方面着手： 1、构件截面的确定

转换大梁(即框支梁) 截面组合的最大剪力设计值应满足公式 1 的要求，有地震组合时：

βc——混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不大于c50时，取1.1；当混凝土强度等级大于 c80 时，取0.8；当混凝土强度等级在c50至c80之间时，可按线性内插采用；fc——混凝土轴心抗压强度设计值；b 为构件截面宽度；ho——构件截面有效高度。 本工程采用混凝土强度等级c40，fc=19.1n/mm2，采用中国建筑科学院 pkpm、setwe 软件进行结构整体计算，确定转换梁 (框支梁) 的截面尺寸为 1000mm×2500mm。 2、框支剪力墙截面的确定

在水平荷载作用下，当转换层上、下部楼层的结构侧向刚度相差较大时，会导致转换层上、下部结构内力突变，促使部分构件提前破坏。为此，在结构设计时，应严格控制转换层上、下层结构等效刚度比的限值规定，当底部大空间为 1 层时，转换层上、下结构以剪切变形为主，可近似用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上下层结构刚度的变化，非抗震设计时γ不应大于

3，抗震设计时γ不应大于 2；当底部大空间大于1层时，其转换层上、下部结构的等效侧向刚度比γe 可按图 1、 图2 所示的计算模型按公式 2 计算，比值宜接近 1，非抗震时不应大于 2，抗震设计时不应大于1.3。 γe=△1h2/△2h1 (式2) 式中：

γe——转换层上下结构的等效侧向刚度比；h1——转换层及其下部结构(模型 a)的高度；△1——转换层及其下部结构(模型 a)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移；h2——转换层及其上部若干层结构(模型 b)的高度，其值应等于或接近模型 a 的高度 h1，且不大于 h1；△2——转换层及其上部若干层结构(模型 a)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移。

当转换层设置在 3 层及 3 层以上时其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的 60%，转换层上下部结构等效侧向刚度计算时，宜综合考虑各构件的剪切、弯曲和轴向变形对结构侧移的影响。 同时按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的 1/16，且不小于 200mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的 1/20，且不小于 160mm。根据以上相关要求，并结合建筑平面布置，本工程转换层以下落地剪力墙厚度采用 350mm，转换层以上部分根据墙所在位置的不同分别采用 240mm和200mm，在设计中采用 setwe 软件整

体计算得:γe=1.186，能较好地满足转换层上下结构的等效刚度比限值的要求。

3、框支柱截面的确定

本工程根据setwe软件计算，框支柱根据轴压比限值为0.6的要求确定，同时结合框支梁的截面宽度及框支梁计算跨度，最后采用柱截面为 1200mm×1200～1400mm 不等。 4、转换层楼板厚度确定

转换层楼板是主要传力构件，因此在设计时，对框支层楼板应进行截面尺寸的控制，并应进行抗剪截面验算、楼板平面内受弯承载力验算以及构造配筋要求，本工程转换层楼板厚度取值为 200mm；实际配筋为 φ12×150 双层双向，楼板中钢筋锚固在边梁或墙体内，与转换层相邻楼层的楼板也适当加强，板厚采用 150mm。 四、施工要点分析 1、模板与支架的施工要点

①所有斜撑杆设置角≤45°，排距沿柱面竖向为1m，梁底斜撑杆同梁底模板的外钢楞相协调，间距为400mm，其上端伸至模板底并与梁度模外钢楞相扣接，并作双扣件抗滑移保险，斜撑杆的下支点主柱面预留的内设定位短筋的凹槽，最下排斜撑杆的下支点为所在楼层的柱根部。

②立杆的上端直接与梁底的内楞、外楞分别相扣接(外楞紧贴在内楞下面)，从而形成双扣件抗滑移保险。立杆的下端支撑在楼面上铺设的通长木板上设置的钢垫块上。

梁下排架下设扫地杆，中间设两道大小横杆，梁底排架两侧，横向设置斜撑，纵向设置双肢剪刀撑，同时将梁下排架与楼层满堂架连为一体，以增加排架的空间刚度。 ③钢管支撑的要点

支撑体系中，一定要注意检查木楔是否顶紧、钉钉子、防滑动，这是避免钢管直接作用于楼板形成集中荷载的关键。对进场的所有构配件进行检查验收，达到规定后方可使用。 2、混凝土工程

①混凝土的搅拌时间，自全部拌合料装入搅拌筒内起到卸料止，一般应不少于1.5～2min。混凝土的配制，应严格掌握各种原材料的配合比。雨季施工期间，应勤测粗细骨料的含水量，并随时调整粗细骨料用量以及用水量。

②大体积混凝土的施工，一般宜在低温条件下进行，即最高温度低于30℃为宜。气温大于30℃时，应采取相应的降低温差的措施以减少温度应力。

③搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点入模浇筑。在运送过程中，要防止混凝土灰浆流失、坍落度、离析变化等现象。如发生离析现象，必须进行人工二次拌合后方可入模。 3、钢筋工程 ①梁、柱箍筋

在钢筋隐蔽验收时常常发现箍筋未沿受力钢筋的方向错开绑扎，框架结构中梁、柱交叉段柱子箍筋加密区数量不足，框剪结构

剪力墙洞口附加梁中箍筋缺漏，变箍筋形式的现象。甚至还会发现箍筋弯钩弯折角度未达到抗震要求135°，弯钩平直段小于规范要求的现象。导致这些现象的原因显然是箍筋在制作、加工检验批验收时不够仔细，也很有可能是承包商在安装时混入了不合格产品中。

②梁、板主筋位移

梁、柱交叉处，受力钢筋位移、局部无间隔或是排列出错以及纵筋上翘、下沉都会钢筋的受力性能产生明显的影响。尤其是出现频率高的主筋位移问题，在实际工程中施工方很难按监理要求进行整改，属于质量问题的通病。 ③钢筋的连接

钢筋连接是钢筋隐蔽验收的关键。然而，在合同利益的驱动下承包商经常会对跨度大的构件，根根钢筋整料连接，而跨度小的构件，边料拼拼凑凑，这势必会出现一根钢筋两个以上接头、焊接接头未预弯，出现焊缝长度不够以及太多接头处于应力集中区等现象。

五、结束语

本工程转换层结构拆模后经严格检查,未发现有害裂缝,工程质量验收评定为优良。通过优化混凝土配合比设计,选择合理的浇捣方法,设置冷却管降低混凝土核心温度,加强保温、 保湿养护等方法,可以降低混凝土温度应力和提高混凝土自身抗拉性能,控制大体积混凝土温度裂缝的产生和发展。

参考文献：

[1] 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,2002.

[2] 杜荣军.混凝土工程模板与支架技术[m].北京:机械工业出版社,2004.