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摘要：高層建筑施工建設中，轉換層施工對確保建筑功能實現十分重要，必須結合實際情況確定轉換層結構和施工方法。文章分析了鋼筋混凝土梁式轉換層在高層建筑中的應用，研究梁式轉換層的特點和施工設計要點，結合實例研究施工的具體方法，幫助技術人員合理使用梁式轉換層施工技術。

關鍵詞：高層土木建筑；梁式轉換層；施工技術

由于高層建筑功能的豐富性，使得建筑內往往存在不同類型的結構形式，所以需要設置轉換層以滿足高層建筑空間和結構形式變化的要求。近年來，轉換層在高層建筑中的重要地位正在凸顯，需要在施工中合理設計轉換層，確保建筑的穩定性。

1轉換層的內涵和特點

高層建筑由于融入了很多不同功能，有著功能多樣化的特點，不同的功能分布在同一條垂線上，多數布局是頂部為酒店、中部為寫字間、下層為大型商超和娛樂場所。針對不同功能樓層，都要使用不同類型的結構形式以及軸線布置方式，建筑下層的大開間可以通過大柱網、少設墻實現；對于上部小開間，就要設置多墻體。建筑物的荷載會向下方集中，而建筑結構的上部受力較小，因此正常情況下建筑的結構應該是下方墻多，而上方柱網稀疏，并且墻少，但會和高層建筑的功能需求產生矛盾。為了確保建筑結構能支撐多種功能，在結構出現變化的地方設置轉換層。轉換層一般分為以下幾種情況：建筑上部為酒店，底層為門廳、會議廳等，剪力墻結構為框架剪力墻，會將轉換層設置在大空間的頂板位置。高層建筑上部為剪力墻結構住宅；下層為一層或者多層使用框架剪力墻結構的商業用房，在結構形式變化的地方設置轉換層。建筑結構如果上下部機構對齊但軸線并不重合，就要在軸線錯開的位置專門設置轉換層。建筑的外圍為密柱筒體結構，建筑的底層柱距增大，就需要在形成大入口時設置結構轉換層。

2轉換層分類和設計影響因素

2.1轉換層分類

2.1.1根據轉換層實現的結構轉換分類上下層結構類型轉換。上部為剪力墻結構和框架剪力墻結構，在轉換層會將上部剪力墻結構轉化為下部框架，在轉換層設計時具有較大的自由空間。在這類建筑中，轉換層的上下結構并沒有改變，但是上下建筑結構為滿足功能需要改變柱間距離。結構和軸線同時轉變。有些高層建筑上下層的結構形式不同，軸線位置也不同，需要在轉換層滿足變換要求。2.1.2轉換層結構形式工程建設中，轉換層的結構形式比較多，目前包括梁式轉換層、箱式轉換層、板式轉換層、桁架式轉換層；根據跨數分類，轉換層包括單跨、雙跨和多跨；根據墻體形式分類，包括滿跨、開洞、不開洞、開窗洞等結構。2.1.3轉換層結構形式考慮因素轉換層的結構形式需要綜合多方面因素確定，技術人員的經驗以及對轉換層形式選擇的分析方法在結構形式選擇上具有比較大的重要性。通過綜合分析受力、經濟性等方面因素，確定轉換層對建筑結構的影響。例如分析轉換層所承受的荷載、頂點在荷載影響下的位移、陣型、底部剪力、轉換層重質量比等因素，分析轉換層的空間利用，房屋混凝土用量等等。表1為轉換層結構形式選擇時的考慮內容。

2.2梁式轉換傳力

實際工程建設中，需要結合梁的應用形式、受力特點、轉換梁上部結構的共同工作形式設計轉換梁的傳力方式。2.2.1柱網支撐轉換為墻承式在這類建筑中，轉換層的上方結構為墻承式，轉換層的梁體和墻體會共同承擔建筑的荷載，也被稱為墻梁結構。該機構由混凝土托梁和墻體構成組合構件，轉換層中墻體處于受壓狀態，轉換梁則處于偏心受拉狀態，構成暗梁式結構體系。由于建筑功能的特殊需要，墻體一般不會在轉換梁上滿跨布置，并且也會成為跨度的一部分。2.2.2大間距柱網轉換為小間距柱網高層建筑的高度不斷提升，建筑功能也發生了變化，比如建筑的大間距柱網轉換為小間距柱網，支撐方式改變使得受力也出現明顯變化，轉換梁的位置會專門設置飛柱，并且由梁和梁柱框架共同承擔建筑的荷載。

2.3轉換層施工特點

在高層建筑轉換層施工中需要注意兩個方面，這兩方面也是轉換層的主要特點。一個是轉換層通常在建筑主體的下部，由于承重荷載大，受力復雜，所以在設計上需要做到精準分析，否則轉換層設計的不合理導致的損壞將帶來摧毀性的后果。另一個是轉換層自重大，由于承重荷載大，地震反應強烈，所以在施工中鋼材用量大、剛度大，重量也較一般樓層顯著加大。轉換層由于結構特殊所以自重大，因此使用時必須做好對模板支撐方案的設計。由于建筑施工具有動態化的特征，因此由于施工過程中轉換層所受荷載始終在改變，為保證轉換層的穩定性，需要計算荷載并確定支撐方案。在進行大體積混凝土轉換層施工時，混凝土施工過程中需要減少混凝土的水化熱，避免新澆筑的混凝土出現溫度裂縫。

3梁式轉換層受力性能分析

3.1轉換大梁受力特點

混凝土梁式轉換層在高層建筑中屬于比較特殊的結構，必須嚴格進行結構設計和施工，做好對轉換層內部結構受力情況分析，做好對整個轉換層結構的分析和計算工作。轉換層結構和普通梁結構相比，會承受更為集中的應力，或者懸掛下部會承受多層重力，導致大梁的內部應力比較大，因此需要加強豎向荷載設計。垂直荷載下，內部應力和施工順序有關，所以進行施工設計時，也要考慮大量和若干層結構共同工作時的狀況，根據內應力的變化采取有效措施進行設計工作。由于轉換層的大梁一般有比較大的跨度，因此必須嚴格進行豎向撓度的控制；必須保證建筑的轉換層具有足夠的剛度，使得轉換層一般有比較大的結構高度和自重。

3.2梁式轉換層在荷載作用下的受力情況

3.2.1轉換層梁和梁柱框架同時受力對于此類情況，豎向荷載作用可以簡化為施工階段和實用階段兩種情況。在施工階段，結構的荷載會隨著施工過程中樓層的增加而增加，逐漸增層之后轉變為轉換梁作為下弦剛性梁的特殊框架式桁架。進入實用階段，轉換層梁承受豎向荷載，以結構的二期恒載和活載為主。豎向作用下的轉換層梁和梁柱框架共同受力，根據結構力學原理，受力可以根據實際情況進行等效轉換，而框架剪力墻結構在水平荷載下產生的變化與其他結構相同。由圖1可以看出，剪力墻結構主要依靠剪力墻抗側力，水平力將會在各片剪力墻上均勻分配。框架結構和豎向懸臂梁有相似的特點，當受到外力彎曲時就會轉變為剪切型；純框架體系受側力時，所有框架的受力曲線都是相似的。3.2.2轉換層梁支撐墻體受力目前梁柱結構構成的框架結構體系中，計算簡圖中的支撐條件會根據梁和柱的線性抗彎剛度比確定，如果主梁和柱之間的線剛度比為3以上，就以鉸支撐連續梁計算簡圖進行受力的計算；如果主梁和柱之間的線剛度比在3以內，按照梁柱固接節點框架計算。對于帶轉換層的梁柱結構，梁支撐具有比較高的荷載，而且梁高也比較高，會在一層樓高的基礎上再加上常規框架梁，構成強梁弱柱體系。

4模板及支架施工要點

4.1斜撐施工

工程施工中，所有的斜撐桿都需要角度在45°以內，保證梁底斜撐和梁底模板之間協調。斜撐上端應使用雙扣件滑移保險，對斜桿制成的下支點，其主柱面需要設置短筋凹槽，梁底的斜撐支架需要和梁的下排架同時搭設，如果由于施工情況導致不能同時搭設，應該控制施工順序，保證鋼筋骨架完成搭設之后再就位，保證支護結構的支撐架和排架受力同步。使用斜桿支撐的位置，應該采用扣接的方式，以及保證和樓層滿堂架連體。

4.2立桿、掃地桿施工要點

施工時，需要保證立桿上端和梁底的內楞、外楞之間分別扣接，通過雙扣件有效控制滑移。梁下排架設置掃地桿，中間設置兩道橫桿，并在梁底排架兩側橫向設置斜撐。

4.3鋼管支撐要點

施工過程中，模板支架上的荷載極高，為避免坍塌事故，應優先考慮使用鋼管碗扣腳手架支撐，避免出現損失。在排架三位間距滿足要求的情況下，依然需要使用附加措施保證工程的穩定性，比如對轉換區邊緣的框架柱、剪力墻承擔一部分荷載，中間部分用鋼管和柱鎖緊。

4.4縱向水平桿構造設計

工程的縱向水平桿應該在立桿內側設置，長度應該控制在3跨以內，縱向水平桿接長應該使用對接件進行連接，也可以使用搭接的方式。接扣需要交錯布置，所以兩根相鄰縱向水平桿應該設置在不同的跨內，對于不同步、不同跨的相鄰接頭，水平方向的錯開距離需控制在500mm以上。

5工程實例

5.1工程概況

某市圖書館建筑總面積為31412m2，結構包括主樓和裙樓，建筑總高度為86m，包括地上21層和地下1層。建筑的第7層是建筑結構的轉換層，其中包括多種結構的轉換梁（如圖2）。

5.2工程施工順序

工程施工中，先完成第5層、第6層梁板支撐工作，完成施工后檢查牢靠性能否滿足要求，開展定位放線和標高投測工作；完成柱、核心筒鋼筋綁扎，安裝模板，向大梁底澆筑柱、核心筒混凝土；綁扎轉換梁鋼筋，完成轉換梁側的模板安裝，進行轉換梁澆筑工作；綁扎板鋼筋，澆筑轉換梁上部、轉換層樓板混凝土；在混凝土都滿足設計強度要求之后，自上而下將各層支撐拆除。

5.3轉換層施工設計

根據工程特點進行了支撐方式的設計（如圖3）：在不拆除第6層模板和支撐的情況下進行框架支撐的加固，在第6層框架梁下設置一道支撐，和梁的間距600mm；第5層采用同樣方法施工，第4層在適當位置假設支撐桿，提升結構強度。對于第7層轉換梁支撐直接在第6層樓板開始發揮作用，利用工字鋼傳遞荷載。通過使用有限元分析，確定該施工能夠滿足結構強度和穩定性的要求，可以確保轉換梁為一階段受力疊合式受彎構件，能夠確保結構的總體受力性能。

5.4轉換層質量控制

為了確保轉換層質量，施工過程中必須保證所有原料驗收后入庫，鋼筋等材料必須通過抽檢之后才能使用；日常工作中需要加強對機具、混凝土泵的維修和養護工作，保證施工過程中設備的完好性。安裝支撐轉換梁時必須全程監督，如果安裝的轉換梁高度超過1m，必須使用雙扣件固定提升橫桿和立桿承受能力，避免轉換梁受力變形。

6結束語

高層建筑的功能逐漸增多，為確保高層建筑的功能的實現，確保建筑的安全，就必須做好對高層建筑轉換層的施工和設計工作。施工人員和設計人員需充分了解轉換層的特性，全面研究不同轉換層結構形式對建筑總體結構的影響，進行科學的設計和施工流程，保證轉換層結構強度，確保高層建筑建設順利進行。

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作者：林亮 單位：中國鐵建國際集團有限公司