任麗

中國目前的鋼筋混凝土高層建筑一般在二十至五十層之間，其中尤以二十至三十五層居多。中國國內(nèi)已建成的這個高度范圍內(nèi)的高層建筑占全部高層鋼筋混凝土建筑的80%左右，可見這個高度范圍內(nèi)的高層建筑是與中國城市的經(jīng)濟發(fā)展和需求水平相適應的，因而應用最多。在建筑功能的要求上，高層建筑中很少是功能單一的住宅、寫字樓或賓館，高層鋼筋混凝土建筑多是地下部分是停車場，地上1一7層左右為商場、娛樂場所等，上部小開間的使用部分可以設置住宅、賓館、或辦公室。有統(tǒng)計表明，高層建筑中有轉(zhuǎn)換層結構的占80%左右。帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑轉(zhuǎn)換層部分，由于梁、柱或板的尺寸較大，所以從模板的支撐系統(tǒng)，鋼筋的綁扎、鋼析架的安裝或預應力的張拉順序，大體積混凝土的澆注等方面在施工技術要求上都有極為嚴格的限制。在某種程度上可以說，轉(zhuǎn)換層施工是高層建筑的瓶頸，如果說一幢高層建筑在支撐系統(tǒng)選擇，鋼筋綁扎，混凝土澆注，預應力張拉，機械設備的選擇等方面做到方案科學，現(xiàn)場施工組織合理，定會帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

五六十年代，前蘇聯(lián)、東歐一些學者提出了柔性底層房屋的方案，也就是上層全部為剪力墻，下部為框架的結構體系，并認為柔性底層有利于隔震，提高整座建筑物的抗震能力，因而興建了不少這樣的房屋，這也是首次通過設置轉(zhuǎn)換層而取得底層大空間的嘗試。從70年代中期，國內(nèi)開始嘗試使用底層大開間剪力墻結構（即梁式轉(zhuǎn)換層）到現(xiàn)在短短的二十幾年的時間里，梁式轉(zhuǎn)換層的應用和發(fā)展很快。目前，在高層建筑轉(zhuǎn)換層結構中，梁式轉(zhuǎn)換層的應用最為廣泛，約占70%左右，從結構傳力方式上看，梁式轉(zhuǎn)換層具有傳力直接、明確的優(yōu)點。轉(zhuǎn)換梁具有受力性能好、工作可靠、構造簡單的優(yōu)點，結構設計也相對容易，因此工程實踐應用較多。近年來東南大學以丁大鈞教授為首的科研團隊結合實際工程對具有轉(zhuǎn)換層結構的構件進行了靜力試驗、擬動力實驗和振動臺試驗研究，得出了很多有益的建議，為實際工程設計和施工提供了科學的依據(jù)。

在施工技術方面，目前轉(zhuǎn)換層施工的方法也是多種多樣，但是能真正根據(jù)轉(zhuǎn)換層結構的工程特點進行科學施工的卻不多。轉(zhuǎn)換層施工中現(xiàn)在采用的結構形式很多，比如有梁式、板式、空腹析架、斜柱式等：所采用的材料有鋼筋混凝土、預應力混凝土、型鋼混凝土等；模板支撐體系也是千變?nèi)f化，有落地支撐法、疊合梁原理支撐法、吊模支撐法、荷載傳遞法等。那么針對具體的工程而言，能做到根據(jù)工程的具體特點，編制出根據(jù)工程具體特點的施工方案，必須打破設計、施工相分離的傳統(tǒng)。河南省金融廣場、河南省人民醫(yī)院高層商住樓是結構形式相似的兩個工程，前者采用的是疊合梁原理施工法，而后者采用的是落地支撐法，就綜合效益而言，前者比后者節(jié)約近100萬元。對于超大型構件來說施工技術水平的高低顯得尤其重要。文獻檢索發(fā)現(xiàn)，關于轉(zhuǎn)換層施工技術的方面論文200多篇，其中表1一1中是本文重點調(diào)查的60篇，這些論文中大多是針對自己施工中施工，。

高層建筑的發(fā)展，為施工技術的進步提供了廣闊的天地，而施工技術的進步，又是確保高層建筑能夠順利發(fā)展的重要條件，高層建筑并非是低、多層建筑的簡單疊加，而是從建筑結構和使用功能等方面，針對高層建筑的特點，提出了一些新的要求，并從設計上進行了各種技術處理。高層建筑轉(zhuǎn)換層結構構件作為這種技術處理的體現(xiàn)，由于其構件體形龐大，這樣勢必給高層建筑施工帶來一系列新的問題，增加了施工的難度，因此要求施工能適應這些要求，采用相應的技術手段，以滿足帶轉(zhuǎn)換層建造高層建筑的需要。由于轉(zhuǎn)換層形式多樣，施工方法也千差萬別，但統(tǒng)計表明，梁式、板式轉(zhuǎn)換層占所有轉(zhuǎn)換層結構的90%以上，且其它形式轉(zhuǎn)換層結構施工方法也可以利用梁式、板式轉(zhuǎn)換層的施工原理來處理，所以本文重點對梁式、板式轉(zhuǎn)換層的施工方法進行研究。轉(zhuǎn)換層施工難度都特別大，成為約束高層建筑施工的瓶脛。如何經(jīng)濟、安全、又能保證質(zhì)量的情況完成既定的施工任務，是本文所要研究的課題。具體地，本文重點研究以下問題：

1.轉(zhuǎn)換構件本身的用鋼量偏大，鋼筋的綁扎或型鋼構件的安裝難度大。本文研究轉(zhuǎn)換層結構的鋼筋工程和型鋼構件的安裝工藝，給出工藝流程圖，以期形成優(yōu)化的標準工藝；

2.在型鋼混凝土轉(zhuǎn)換構件中，由于型鋼安裝工序復雜，比較容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，本文重點對型鋼安裝中出現(xiàn)的問題進行研究、總結和論證，并對設計和施工提出建議。

3.轉(zhuǎn)換層大體積混凝土施工，對混凝土的配制、澆筑、養(yǎng)護、溫度控制、裂縫預防和控制都有較高的要求。本文給出相關的計算方法和控制措施；

4.在高層建筑中，轉(zhuǎn)換層的結構構件復雜，不管是梁式轉(zhuǎn)換、還是板式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換構件本身自重都很大。本文重點論述模板支撐系統(tǒng)的設計和施工；

5.型鋼混凝土因剛度較好，非常適合吊模法施工，本文結合工程實例對吊模法施工工藝進行深入研究，以期形成標準工藝進行推廣；

6.對同一幢建筑工程，可以采用不同的方案進行施工，如何對施工方案進行科學決策。本文詳細介紹方案評判時的決策分析方法。

在高層建筑結構的底部，當上部樓層部分豎向構件（剪力墻、框架柱）不能直接貫通落地時，應設置結構轉(zhuǎn)換層，在結構轉(zhuǎn)換層布置轉(zhuǎn)換構件。轉(zhuǎn)換結構構件可采用梁、析架、空腹析架、箱形結構、形柱式等；非抗震設計和6度抗震設計時轉(zhuǎn)換構件可采用厚板，7-8度抗震設計的地下室轉(zhuǎn)換構件可采用厚板。這種因建筑功能需要，下部大空間，上部部分豎向構件不能直接連接貫通而通過水平轉(zhuǎn)換構件與下部部分豎向構件連接，構成的高層建筑結構為帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結構。

不同的名稱，在英、美等西方國家將這種結構叫做混凝土包鋼結構（SteelneacesdConcrete）；在日本稱為鋼骨混凝土結構；在前蘇聯(lián)稱為是勁性鋼筋混凝土結構；我國過去也采用勁性鋼筋混凝土這個名稱，在本文且稱為型鋼混凝土。型鋼混凝土組合結構在日本應用最為廣泛，從1964年以后開始用于超高建筑的轉(zhuǎn)換結構構件中，轉(zhuǎn)換構件采用型鋼混凝土結構的高層建筑占日本高層建筑的50%以上。我國從80年代開始在高層建筑轉(zhuǎn)換層中應用型鋼混凝土結構構件，由于民用建筑朝著高層的方向發(fā)展，相應轉(zhuǎn)換層結構中轉(zhuǎn)換構件承托層數(shù)也增多；同時，建筑上對層高及空間的種種要求和限制，使得轉(zhuǎn)換層工程應用中型鋼混凝土這種結構形式的引入勢在必行。轉(zhuǎn)換層結構中使用型鋼混凝土結構構件主要有如下優(yōu)點：

1.型鋼混凝土中型鋼不受含鋼率的限制，型鋼混凝土構件的承載力可以高于同樣外形鋼筋混凝土構件的承載力的兩倍以上，因而可以減少構件截面。對于高層建筑轉(zhuǎn)換層構件截面減小，可以增加使用面積和層高，經(jīng)濟效益很大。

2.型鋼在混凝土澆筑之前己形成鋼結構，具有較大的承載能力，能承受構件自重和施工荷載，可將模板懸掛在型鋼上，模板不設支撐，簡化支模，加快施工速度。在高層建筑轉(zhuǎn)換層施工中，型鋼混凝土不必等待混凝土達到一定強度就可繼續(xù)施工上層，可縮短工期。由于下部沒有臨時支撐，為設備安裝提供可能。

3.型鋼混凝土結構的延性比鋼筋混凝土結構明顯提高，因而此種結構有良好的抗震性能。1923年日本關中大地震中，這種結構性能表現(xiàn)良好。所以型鋼混凝土結構在日本的高層建筑轉(zhuǎn)換結構中得到廣泛的應用不是偶然的。

4，型鋼混凝土組合結構在耐久性、耐火等方面均勝一籌，在高層建筑中轉(zhuǎn)換層作為防火的隔離層采用型鋼混凝土結構是非常理想的。此外，型鋼混凝土混凝土外殼可以和鋼結構共同受力，型鋼混凝土結構較鋼結構相比可節(jié)約鋼材50%。

型鋼混凝土構件是在轉(zhuǎn)換層混凝土結構中主要配置型鋼，也要配置構造鋼筋及少量受力鋼筋。配鋼的形式主要有實腹式和空腹式兩大類。實腹式主要有工字鋼、槽鋼及H型鋼等。空腹式配鋼是由角鋼構成的空間析架式的骨架。梁柱節(jié)點是保證結構承載力和剛度的重要部位，當框架柱為配實腹工字鋼H（型鋼）時，柱貫穿節(jié)點上下，梁在柱兩側斷開，梁和柱翼緣用焊接或螺栓連接。當為焊接時，應保證焊接質(zhì)量，符合鋼結構規(guī)范的規(guī)定。當為螺栓連接時，應考慮螺栓孔對型鋼削弱的影響。