对高层转换层施工技术探讨
关键词：高层建筑，结构转换，模板设计
前言
现代高层建筑由于使用功能要求的大空间,往往需要转换层结构。高层建筑正在朝多功能、综合用途发展,不同用途的楼层,不同大小的开间,需要不同的结构形式。为满足建筑功能的需求,必须在结构转换的楼层设置转换层。转换层的结构形式不同,其施工方法也各有特点。
1工程概况
本工程境逸宁静佳苑11#楼总高54m,地上18层，地下1层，1～3层为住宅大堂，4层以上为住宅，由于建筑功能的改变，设置了结构转换层。转换层高8.60米，转换层楼面板厚180mm，板筋Φ10@125(HRB400)，Φ10@150(下筋HRB400钢筋)，最大截面梁的尺寸为1000×2500，跨度9.0m，最大主筋直径32（HRB400钢筋）。设计要求KZL钢筋沿全长贯通，不得设有接头，后与设计协商，在锚固段进行滚轧直螺纹连接,连接等级为1级。
2转换层混凝土施工技术
转换层楼面板厚180mm，转换层梁柱砼强度等级C40，板砼强度等级C30，墙砼强度等级C30。
2.1结构承载能力加固
转换层施工需20天，浇筑砼时，其下面楼层砼已达到设计强度，其设计荷载为2.0KN/m2，KZL部位必须将对应的转换层大梁范围下面的地下室梁板加固，加固立杆间距同KZL模板排架支撑，要求上下各层立杆位于同一直线上。转换层梁下支撑加固示意图如下图
2.2施工技术分析
1、框支梁截面大，自重大，最大梁线载为1.0×2.5×(24+1.5)=63.75KN/m，本层层高达8.60m，同时框支梁自重及施工荷载考虑通过模板支撑系统传递到地下室的梁板结构上进行卸荷，因此，支撑系统的强度、刚度及稳定性等必须满足技术要求。
2、大梁梁截面大、配筋量大，主筋直径大、箍筋密度大、支座处锚固长度大（最长达3.72m），钢筋制作、运输就位、安装难度相对较大。
3、大梁主筋采用12m长HRB400钢筋。
4、框支梁截面大，属大体积砼，内外温差可能超过25℃，因此，应按大体积砼施工要求，做好养护期间的保温工作，防止产生温度裂缝。
5、梁筋锚入柱内较长，部分柱砼不能先浇，给转换层砼浇筑带来一定困难。
3施工方法
3.1模板工程
a、立杆长度不足可用对接扣件接长，但每根立杆只允许有1个接头，钢管接口应平整、吻合、严密，连接后的立杆应平直，不偏心，不弯曲。
b、立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不得设置在同步内，同步内隔一立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm。各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。
c、搭设排架支撑时，每完成一段要及时校正立杆的垂直度、水平杆的标高和扣件的紧固程度，符合要求后再进行下一段施工。
d、剪刀撑应由底到顶连续设置，剪刀撑的斜杆应成对设置并设在立杆的外侧，斜杆的接长必须使用搭接，搭接长度不小于1m,应采用不少于3个旋转扣件固定。
3.2钢筋工程
转换层钢筋施工重在框支梁施工，框支梁由于跨度大，配筋密集，现场施工难度大。准确地翻样和下料，合理安排好钢筋就位次序是钢筋工程施工的关键。
转换层钢筋采用滚轧直螺纹接头连接，接头个数为2倍梁筋数量.
3.3混凝土工程
混凝土以固态形式与梁底部钢筋结合,达到一定强度后承受后面两次可塑性混凝土荷载,并将荷载均匀地传递给支顶。
考虑到转换层的层高较大，整体浇筑时，框支柱不容易振捣，且转换层砼方量较大，为保证转换层整个支撑体系的稳定性，将转换层墙、柱、梁、板砼分二次浇筑，墙、柱先浇筑至4.9m标高处。转换层梁的浇捣采用自然斜面分层振捣法，混凝土分层厚度不超过500mm，上下层混凝土之间浇筑间隙时间不超过初凝时间的1/2。并采取二次振捣提高砼界面处粘结力和咬合力消除混凝土泌水现象。在保证混凝土不出现冷缝的前提下，浇捣速度适当放慢，以增加散热和促进热量交换。
转换层KZL、KZZ的砼标号为C40，梁板的砼标号为C30，故在砼浇筑时先浇筑梁柱砼，后浇筑板砼。梁柱砼浇筑方式见下图：
4转换设计公式及计算
4.1柱模设计
为保证注模板浇筑中的安全,柱分两次浇筑,首次浇筑高度为4.9m,即浇筑之KZL锚固钢筋的下口。柱截面700×1200，柱高5.1m，柱侧模板采用18厚胶合板，竖楞间距为300，柱箍为φ48×3.5双钢管，间距250，柱模构造图如下
1、荷载计算
连续浇筑高度4.9m。
1.1、求浇筑砼的侧压力
已知：V=4.0m/h，混凝土浇筑温度T=23℃，外加剂影响修正系数取β1=1.2，坍落度影响系数β2=1.15。
F1=0.22γct0β1β2=0.22×24××1.2×1.15×=76.7KN/m2
F2=γcH=24×4.9=117.6KN/m2
按施工规范规定取二者中较小值F=76.7KN/m2作为标准荷载,则侧压力设计荷载值为76.7×1.2×0.9=82.8KN/m2有效压头h=82.8/24=3.45m
1.2、考虑倾倒砼时产生的水平荷载4KN/m2，则其强度设计荷载为4×1.4×0.9=5.04KN/m2。
1.3、组合荷载
82.8+5.04=87.84KN/m2
2、柱侧模板计算
取1米高为计算对象，
则q=87.84×1=87.84KN/m。
按两等跨连续梁考虑，按最不利荷载布置，查《施工手册》得：弯矩系数：KM=-0.125。
则其最大弯矩Mmax=0.125×87.84×0.252=0.686KN•m
模板所需截面抵抗矩w=Mmax/fm=0.686×106/25=2.74×104mm3
模板实际截面抵抗矩w=×1000×152=3.75×104mm3>2.74×104mm3
则模板截面满足要求。
3、对拉螺栓计算
确定M12对拉螺栓水平间距400，竖向间距为钢管楞的间距300。上疏下密300～500
则F×a×b=87.84×0.4×0.3=10.54KN＜f=12.19KN
对拉螺栓满足要求。
4.2梁模板设计计算
转换层最大梁截面为1000×2500，梁长9.0m,层高8.6m。该梁底模采用15厚胶合板，通长搁栅采用50×100@200的木枋七根，搁栅也采用48×3.5的钢管2根，间距500。梁侧面采用15厚胶合板，竖楞采用50×100木枋，间距300mm，围楞设六道，采用M12对拉螺栓固定，间距沿梁高方向400mm、梁长方向400mm设置。
梁离楼面高度5.1米，采用φ48×3.5脚手钢管，其允许承载力[N]=11.6KN,钢管支架的连接方式为扣件对接。水平杆步距1500，梁下立杆数为4，沿梁长方向间距500。为增加梁下支撑的整体刚度，在上两步水平杆处设置横向剪刀撑。
1、荷载计算
底板承受荷载设计值
底板承受荷载设计值
底板自重1×0.5×1.2=0.6KN/m
砼自重24×1×2.5×1.2=72KN/m
钢筋自重1.5×1×2.5×1.2=3.75KN/M
施工荷载2×1×1.4=2.8KN/M
振捣混凝土荷载2.0×1×1.4=2.8KN/M
倾倒砼时产生的荷载2.0×1×1.4=2.8KN/m
总竖向设计荷载84.75KN/m
2、底模验算
抗弯强度,按四等跨连续梁计算，查表，可知：KM=-0.107,KW=0.632
Mmax=Kmql2=0.107×85.74×0.5×0.22=0.183KN•m
W＝bh2/6=500×152/6=19.8×103mm3
f=Mmax/=183×103/19.8×103＝9.76N/mm2<fm=25N/mm2
抗弯强度符合要求。
挠度验算
刚度验算时不考虑振动荷载，因此，q=84.75-8.4=76.35KN/m
I=bh3/12=500×153/12=140.63×103mm4
w=KWql4／100EI=0.632×76.35×0.5×2004/100×3500×140.63×103=0.78mm
<200/250=0.8mm
满足要求。
3、通长搁栅验算
抗弯强度,按四等跨连续梁计算，查表，可知：KM=-0.107,KW=0.632
Mmax=Kmql2=0.107×85.74×0.2×0.52=0.459KN•m
W＝bh2/6=50×1002/6=8.3×104mm3
f=Mmax/=459×103/8.3×104＝5.53N/mm2<fm=25N/mm2
抗弯强度符合要求。
挠度验算
刚度验算时不考虑振动荷载，因此，q=84.75-8.4=76.35KN/m
I=bh3/12=50×1003/12=4.17×106mm4
V=KWql4／100EI=0.632×76.35×0.2×5004/100×3500×4.17×106=1.03mm
<500/250=2mm
满足要求。
4、主搁栅验算
抗弯强度,按四等跨连续梁计算，查表，可知：KM=-0.107,KW=0.632
Mmax=Kmql2=0.107×85.74×0.5×0.252=0.287KN•m
100×100木枋抵抗矩为100×1002／6＝16.7×104
f=Mmax/=287×103/16.7×104＝1.72N/mm2<fm=25N/mm2
抗弯强度符合要求。
挠度验算
刚度验算时不考虑振动荷载，因此，q=84.75-8.4=76.35KN/m
100×100木枋惯性矩为100×1003／12＝8.3×106
w=KWql4／100EI=0.632×76.35×0.5×3304/100×3500×8.3×106=0.1mm
<330/250=1.3mm
满足要求。
5、梁侧模的验算
求浇筑砼对梁侧模的侧压力
预计6月中旬浇筑转换层砼，届时混凝土浇筑温度约为23℃；外加剂影响修正系数取β1=1.2，坍落度影响系数β2=1.15，
F1=0.22γct0β1β2=0.22×24×(200/23+15)×1.2×1.15×21/2=54.22KN/m2
F2=γcH=24×2.5=60KN/m2
按施工规范定取二者中较小值F=43.2KN/m2作为标准荷载,则侧压力设计荷载值为54.22×1.2×0.9=58.55KN/m2
有效压头h=58.55/24=2.44m
考虑振捣砼时产生的水平荷载4KN/m2，则其强度设计荷载为4×1.4×0.9=5.04KN/m2。
组合荷载
58.55+5.04=63.6KN/m2
仍按四等跨计算，立档间距为300，弯矩系数、剪力系数、挠度系数与前述相同。
抗弯强度验算
Mmax=Kmql2=0.107×63.6×0.3×0.52=0.510KN•m
W＝bh2/6=50×1002/6=8.3×104mm3
f=Mmax/=510×103/8.3×104＝6.15N/mm2<fm=25N/mm2
抗弯强度符合要求。
挠度验算
刚度验算时不考虑振动荷载，因此，q=58.55KN/m
I=bh3/12=50×1003/12=4.17×106mm4
V=KWql4／100EI=0.632×58.55×0.3×5004/100×3500×4.17×106=0.48mm
<500/250=2mm
满足要求。
对拉螺栓的计算
确定M12对拉螺栓水平间距，竖向间距为钢管楞的间距400。
则F×a×b=63.6×0.4×0.4=10.18KN＜f=12.19KN
取螺栓水平间距取为400mm。
钢管立柱验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》进行计算。
支架立杆的计算长度lo=h+2a=1.5+0.15×2=1.8
λ=lo’/i=1800/15.8=114
查表，=0.489
N/φA=84.75×103/0.489×4×4.89×102=88.6N/㎜2<f=205N/㎜2(满足要求)
符合要求。
结束语：总之，在施工中要充分考虑并利用已完成结构的支撑作用,恰当选择支撑材料,严格验算支撑受力体系,把好各个关，严格控制质量及工序是我们工作的职责。