姚寧

(張家口市地方鐵路管理處，河北 張家口 075000)

1 引言

隨著建筑高度的不斷增加，結(jié)構(gòu)形式越發(fā)復(fù)雜，施工難度也在不斷提高，為提高高層建筑施工質(zhì)量，轉(zhuǎn)換層的設(shè)置已必不可少[1，2]。以具體的建筑功能為例，若上部的樓層需要發(fā)揮住宅的功能，那么其在布置時應(yīng)使用開間較小的軸線和多數(shù)量的墻體；當(dāng)中層需滿足辦公用房作用時，則需在柱網(wǎng)內(nèi)設(shè)置相對數(shù)量的墻體來滿足要求； 而當(dāng)下層需滿足較大的空間要求時，則需使用較大的柱網(wǎng)以及較少的墻體。因此，高層建筑設(shè)計施工過程出現(xiàn)這種情況時，會與正常的建筑結(jié)構(gòu)有所矛盾，如圖1所示。

當(dāng)前，國外某些發(fā)達國家已經(jīng)對高層建筑有了更深一步的認識。如20世紀五六十年代的東歐學(xué)者提出的柔性底層方案，讓高層建筑的發(fā)展取得了較大的進步[3]。而從七十年代開始，國內(nèi)開始運用梁式轉(zhuǎn)換層，此后，該種技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用[4]。從具體的施工角度來看，當(dāng)前轉(zhuǎn)換層的施工方法多種多樣。為確保轉(zhuǎn)換層能夠起到穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)的重要作用，對其施工技術(shù)進行研究分析是非常有必要的?；诖?，本文將探討在確保安全經(jīng)濟的前提下的轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)。

2 高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)置

2.1 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)置特點

在高層建筑施工當(dāng)中，轉(zhuǎn)換層的施工是整個工程的關(guān)鍵所在，其直接決定了施工的安全性以及經(jīng)濟性問題[5]。在轉(zhuǎn)換層的設(shè)置過程中，會打斷某些豎直設(shè)置的構(gòu)件。高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)置具備如下特點。

1）大尺寸，荷載較大。為了確保上部結(jié)構(gòu)中的剪力能夠較好地傳遞到下部結(jié)構(gòu)，必須確保轉(zhuǎn)換層的樓面具有一定的水平剛度，其具體表現(xiàn)在樓板的厚度應(yīng)在200 mm 以上，故轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)一般有著較大的結(jié)構(gòu)尺寸。

2）分層澆筑，承載構(gòu)件為先澆筑構(gòu)件。因轉(zhuǎn)換層有著較大的高跨比，此時的平截面假定就不再成立，一般情況下按照短深梁受力進行考慮。在施工時若采用的是二次疊澆法，則應(yīng)分析疊合構(gòu)件在分層處所產(chǎn)生的水平剪力，若有必要則應(yīng)與設(shè)計單位詳細規(guī)劃，確保滿足承載能力的要求。

3）支撐系統(tǒng)按照下部構(gòu)造進行靈活設(shè)置。為降低轉(zhuǎn)換層設(shè)置時對結(jié)構(gòu)抗震所產(chǎn)生的影響，避免上部構(gòu)件和下部構(gòu)件出現(xiàn)突變的剛度和剪力，在對不落地的支撐系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中可以靈活按照下部結(jié)構(gòu)做出調(diào)整[6]。

2.2 轉(zhuǎn)換層施工的重難點

根據(jù)轉(zhuǎn)換層中的設(shè)置特點，在制訂施工方案時應(yīng)明確以下幾方面重難點。

1）多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)換板所傳遞下來的荷載較大，因此，應(yīng)采用較為可靠的模板進行支撐，并基于轉(zhuǎn)換板的特色設(shè)計模板支撐體系。此時，可按照豎向彈性支點的方式看待各個結(jié)構(gòu)層。

2）將模板支撐系統(tǒng)安裝好以后，轉(zhuǎn)換層的受力狀態(tài)將會有所變化，因此，應(yīng)對施工階段轉(zhuǎn)換層的承載力進行相應(yīng)的驗算。

3）對于某些有著較大體積的轉(zhuǎn)換板，在施工時為避免混凝土在澆筑之后出現(xiàn)溫度和收縮類型的裂縫，應(yīng)對其溫度變化以及混凝土收縮等進行考慮，并及時采取措施減少裂縫。

3 施工質(zhì)量控制

高層建筑中所設(shè)置的轉(zhuǎn)換板一般有著較大的厚度和體積，相比于其他的普通鋼筋混凝土而言，該種混凝土結(jié)構(gòu)需要設(shè)置較為密集的鋼筋和較大體積的混凝土，對施工技術(shù)有著較高的要求。因此，除了要確保結(jié)構(gòu)符合剛度、強度以及耐久性等性能之外，還需對其溫度變形所導(dǎo)致的裂縫進行嚴格的控制。即在施工混凝土工程時，需對溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的效應(yīng)進行考慮，并采用一定的措施控制其溫差。但結(jié)構(gòu)尺寸、所用材料等均會對溫度應(yīng)力產(chǎn)生影響，故為確?；炷临|(zhì)量必須對溫差和應(yīng)力進行雙重控制。

3.1 原材料

1）水泥。在確保強度等基本性能符合的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用礦渣或火山灰水泥，不可采取不滿足安定性要求的水泥。

2）骨料。對于粗骨料，應(yīng)確保級配連續(xù)，可使用卵石或者碎石，所使用粗骨料的粒徑最大值應(yīng)在3/4 鋼筋最小凈距以下。若使用的是泵送混凝土，為確保其可泵性，應(yīng)根據(jù)表1中的要求選取材料，需確保所選取的粗骨料中沒有有機雜質(zhì)；對于細骨料，應(yīng)確保含泥量在3%以下，可采用粗砂或者中砂，若使用的是泵送混凝土，以0.3 mm 篩孔控制細砂保持在15%～30%的通過率。

表1 粗骨料最大粒徑

3）粉煤灰。為使水泥用量有所降低，可摻入10%的粉煤灰以代替水泥。此外，為確保水泥早期水化熱反應(yīng)時所發(fā)出的熱量滿足要求，應(yīng)摻入適量的緩凝型減水劑。

3.2 混凝土用料

為確保大體積混凝土的配合比處于可靠的范圍內(nèi)，因先對溫度裂縫的產(chǎn)生原因進行分析。水泥的水化反應(yīng)是混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。對其進行分析可知，多數(shù)情況下混凝土有著5×10-6～14×10-6/℃的熱膨脹系數(shù)，容易出現(xiàn)熱脹冷縮的情況，而作為熱不良導(dǎo)體，混凝土多數(shù)情況下只能進行較為緩慢的散熱，在進行澆筑之后相比于外部，內(nèi)部的溫度較高，內(nèi)外溫差最高可達60 ℃，形成內(nèi)部膨脹而外部收縮的情況，導(dǎo)致外表面的拉應(yīng)力較大而出現(xiàn)開裂的情況。此外，根據(jù)混凝土所采用的集料類型可知，對于混凝土的溫度應(yīng)力而言，熱膨脹系數(shù)對其有著較大的影響，若采用的是有著較小熱膨脹系數(shù)的骨料，則可以讓混凝土的溫度應(yīng)力有所降低，從而使其抗裂性得到較大的提升。若在混凝土中摻入較大粒徑的骨料，那么就能夠有效降低其水泥漿量，從而降低其熱膨脹系數(shù)，使其溫度應(yīng)力得到有效減小，從而使其抗裂性得到提升。基于上述分析，在施工過程中可采取如下措施：

1）施工時所采用的水泥應(yīng)該盡可能采用水化熱較低的或者應(yīng)適當(dāng)降低水泥的用量；

2）為使混凝土的強度有所提高，應(yīng)盡可能降低用水量；

3）所選骨料應(yīng)具有較小的熱膨脹系數(shù)或者粒徑較大的；

4）原材料先進行預(yù)冷，可將冷卻水管先預(yù)埋到混凝土中；

5）通過分縫、分塊的方式對混凝土塊進行合理劃分，以降低其約束；

6）對其表面進行絕熱處理，從而使其表面的溫度降低速率得到有效調(diào)節(jié)。

除去施工時可采用的措施之外，還能從配合比的角度出發(fā)進行控制。因此，還可在施工時按照試配的方式確定混凝土的配合比，確保水灰比在0.6 以下。若施工現(xiàn)場使用的是泵送的商品混凝土，則可采取對砂率以及減水劑進行調(diào)整的方式提高其坍落度。施工時應(yīng)嚴格避免通過隨意加水的方式來使其坍落度得到提高，具體可按照11～15 cm 的范圍控制坍落度。

3.3 施工要點

多數(shù)情況下，應(yīng)在最高溫度小于30 ℃的低溫環(huán)境下施工大體積混凝土，若現(xiàn)場溫度始終在30 ℃以上，則應(yīng)適當(dāng)采取措施使混凝土的溫差得以減小，從而盡可能避免溫度應(yīng)力的影響。對于混凝土的配置，則應(yīng)根據(jù)配合比進行嚴格的調(diào)控。其攪拌時間則應(yīng)從攪拌桶中加入全部拌和料的時候開始算起，直到全部卸料為止，一般以1.5～2 min 為宜。在混凝土進行攪拌之后，應(yīng)將其及時運輸?shù)綕仓攸c，以便于及時入模澆筑。在運送時，應(yīng)盡可能避免混凝土出現(xiàn)離析等情況，若混凝土出現(xiàn)變化，則應(yīng)該及時對其進行人工二次拌和。

在澆筑體積較大的混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸、鋼筋布置情況以及整體連續(xù)澆筑的原則來確定澆筑方法，具體可劃分為如下3 種情況。

1）全面分層。按照數(shù)層澆筑的方式澆筑整個結(jié)構(gòu)，在已經(jīng)完成澆筑的下層混凝土未進行初凝的時候即開始進行第二層混凝土的澆筑，如此往復(fù)，至整個結(jié)構(gòu)均完成澆筑。多數(shù)情況下該種方案應(yīng)用于某些平面尺寸較小的結(jié)構(gòu)物中。在具體施工時應(yīng)在短邊開始澆筑，推進到長邊，也可以將其劃分為兩段進行澆筑，按照中間到兩端的方式，從兩端推進到中間。

2）分段分層。對于某些有著較小厚度而較大面積的項目，在進行混凝土的澆筑時應(yīng)從底層的一端開始，在澆筑到一定距離后再進行第二層混凝土的澆筑，以此反復(fù)澆筑到其他各層。

3）斜面分層。該種方案適用于長度比3 倍厚度還大的結(jié)構(gòu)中。振搗時從澆筑層底層進行，并以比1∶3 還小的坡度向上推移，以保證各個分層混凝土具備滿足要求的施工質(zhì)量。

在上述3 種分層澆筑方案中，應(yīng)按照振搗器材的長度以及力度大小來確定分層厚度，同時應(yīng)對混凝土澆筑量的多少進行考慮，多數(shù)情況下可按照25 cm 左右進行澆筑。插入式振搗器宜按照深入下層50 cm 的范圍開展工作。并且在澆筑時，應(yīng)確保上層鋼筋在下層的混凝土具備1.2 N/mm2的強度之后進行綁扎。此外，為提高層間結(jié)合的效率，可通過在下層混凝土中安裝鍵槽的方式提高結(jié)合度。分層澆筑所間隔開的時間，可以在混凝土表面的溫度降低到大氣平均溫度后進行，一般多在5 d 之后在進行澆筑。

4 結(jié)語

基于現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，對高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)以理論分析的方式展開了研究。在施工時，體積較大的混凝土容易在施工時出現(xiàn)裂縫，而其主要是溫差導(dǎo)致的。針對較厚的混凝土，考慮到改善其約束條件的角度，施工時為使其內(nèi)外溫差有所降低，在澆筑時應(yīng)使用水平分層澆筑的方式，但應(yīng)綜合考慮各層的澆筑厚度以及間隔的時間，確保在澆筑下層混凝土?xí)r，上層混凝土的內(nèi)部降溫已經(jīng)完成，從而避開熱傳導(dǎo)的影響而使得溫度峰值再一次出現(xiàn)。此外，在實際項目中，應(yīng)基于現(xiàn)場條件的不同，選用相應(yīng)的溫度控制方法，包括有先預(yù)冷卻原材料的方法，以及對入模的溫度進行控制的方法等，在具體施工時應(yīng)將溫度應(yīng)力控制在混凝土的允許受拉范圍內(nèi)。