摘要：本文結合湖南省某高層建筑的梁式轉換層項目實際，介紹了該轉換層的結構設計方法及施工技術，具有一定的參考價值。
　　關鍵詞：高層建筑；梁式轉換層；結構設計；施工方法
　　1工程概況
　　湖南某高層建筑地下1層，地上22層總建筑面積為26020m20。1~4層為商業用房，1層層高5.10m,2~4層層高4.10m，采用框架-筒體結構。5~22層為住宅，層高3.20m，采用剪
　　力墻-筒體結構。這樣就需要在第4層與第5層之間設置結構轉換層同時兼作設備層。部分轉換粱的斷面分別為:800mm×1800mm、1000mm×1800mm、600mm×2000mm.、1000mm×2000mm，最大跨度為9m，連續跨長為34m(五跨)，混凝土強度設計等級為C40。
　　2轉換層構件的設計
　　2.1結構整體分析
　　采用TBSA510進行。轉換梁本身是桿件，可直接按梁單元參加到結構整體分析中，梁的軸線定在轉換層上層樓板處。為防止沿豎向剛度變化過于懸殊形成薄弱層設計中應考慮使
　　上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。
　　（1）
　　
　　式中G.i、Gi+1——第i、i+1層混凝土剪變模量；
　　A.i.Ai+1——第i、i+1層折算抗剪截面面積；
　　AW——在所計算的方向上剪力墻的全部有效截面面積:
　　Ac——全部柱的截面面積:
　　hi、hi+1——第i、i+1層的層高。
　　按此，轉換層下層柱子截面尺寸取1100mm×1100mm，主要剪力墻厚500mm、450
　　mm,混凝土強度等級C45；轉換層上層四周剪力墻厚350mm，內剪力墻厚250mm,混凝土強度等級C45。按式（2)計算得兩主軸x、y方向的y值分別為1.73和1.51。計算結果表明結構前三個自振周期為:x方向，1.537s,0.449s,0.224s;y方向，1.717s,0.51Ss,0.275s;層間最大側移和頂點位移均滿足“高層規程JGJ3-91”的要求。
　　2.2轉換梁設計
　　轉換梁承托上部剪力墻，受力很大，是保證結構安全的關鍵結構構件。轉換梁跨度
　　8.05~9.0m，截面高度2.5m，跨高比3.22~3.6，屬連續短梁。我國混凝土結構設計規范
　　GBJ10-89沒有明確給出其承載力計算方法，為此，進行了兩跨連續短梁的試驗研究。
　　
　　圖1實驗梁截面尺寸及配筋
　　(l.)主要試驗結果
　　試驗梁是轉換梁的!/5縮尺模型。，截面尺寸及配筋如圖2所示試驗研究結果表明:
　　①正截面平均應變基本符合平截面假定。
　　②斜裂縫首先在加載點至中支座的內剪跨區段的梁腹中部出現，屬腹剪斜裂縫，并最終發展為臨界斜裂縫。
　　③根據底部縱筋和頂部縱筋沿梁長方向的應變分布。可見，縱筋沿梁長方向的應變分布，在斜裂縫出現前，與彎矩圖是一致的;在斜裂縫出現后，則與彎矩圖存在較大差別，說明梁內產生了較大的應力重分布;至梁接近破壞時，底部縱筋沿梁長全部處于受拉狀態，頂部縱筋在內剪跨內也基本處于受拉狀態。
　　④試驗梁破壞時，內剪跨區段內，穿越臨界斜裂縫的箍筋受拉屈服，剪壓區混凝土壓疏;加載點至邊支座的外剪跨區段內，穿越斜裂縫的箍筋應變約為屈服應變的53%,剪壓區混凝土沒有壓疏。
　　⑤試驗梁破壞時，穿越臨界斜裂縫的水平腹筋的拉應變約為屈服應變的50%，可見，水平腹筋沒有充分發揮其強度。
　　⑥試驗梁的最大相對撓度f/I=3.42/1800=1/526，說明轉換梁有足夠的抗彎剛度。
　　(2)承載力計算
　　根據試驗結果川，建議轉換梁正截面受彎承載力仍按普通梁計算。
　　根據試驗結果(4)、結果(5)，轉換梁斜截面受剪承載力主要由混凝土和箍筋承擔，水平腹筋對斜截面受剪承載力有一定貢獻，約占11%。因此，可不考慮水平腹筋的作用，將其作為安全儲備。建議斜截面受剪承載力按式((3)計算:
　　（2）
　　式中：——計算剪跨比;
　　f1——混凝土抗拉強度設計值;
　　fyv——箍筋抗拉強度設計值;
　　Asv——配置在同一截面內箍筋各肢的全部截面面積;
　　s——箍筋的間距;
　　b——轉換梁截面寬度。
　　日。—轉換梁截面有效高度
　　(3)有關構造要求
　　根據試驗結果(3)，為確保轉換梁在斜裂縫出現后，縱筋能起拉桿作用，形成析架受力體系，底部縱筋不宜在跨內彎起或截斷，而應全部伸入支座內，并有可靠錨固;頂部縱筋在跨中附近不宜過早截斷，最好通長布置。轉換梁截面尺寸較大，沿梁高應配置一定數量的水平腹筋。水平腹筋可以提供一定的受彎、受剪承載力，同時，對抑制裂縫的開展，減小溫度和混凝土收縮的影響都有一定作用。轉換梁截面尺寸一般由剪壓比控制。根據試驗結果(2)，并參照薄腹梁和深梁的截面尺寸限制條件，建議轉換梁截面尺寸應滿足式川的要求。此外，轉換梁在結構中是非常重要的結構構件，是保證結構安全的關鍵之一，在正常使用狀態，一般不允許出現斜裂縫，截面尺寸還應滿足：
　　Vs≤0.5Hkbh(4)
　　式中Vs為不考慮地震作用的轉換梁支座截面剪力短期效應組合值。
　　3施工技術
　　3.1施工方案的選擇
　　轉換層結構混凝土施工有一次澆筑和二飲澆筑兩種方案。一次澆筑的優點是結構整體性好，鋼筋安裝質量易保證，施工速度快;缺點是支模難度大，支撐材料用量大。二次澆筑的優點是澆筑第二層混凝土時的自重可充分利用第一層已達到一定強度的混凝土承擔，支撐用量少;缺點是對結構的整體性有一定影響，分層面處理較困難，施工速度慢。經過計算，轉換層大梁施工時最大垂直荷載為70.KN/m2，各棟轉換層以下的樓板及地下室頂板不能滿足支承轉換層大梁的最大施工荷載，必須把轉換層荷載有效地傳到地下室底板方能確保施工安全，因此，選用一次性澆筑轉換層的施工方案，垂直荷載采取有效措施傳至地下室底板。
　　3.2模板工程
　　轉換層結構施工的支模方法與所采用的澆筑方案及具體的施工條件有關。一般常采用的支撐體系有::l)鋼管排架支撐;2)鋼銜架支撐;3)增設鋼或混凝土臨時支柱，配合鋼管排架或鋼析架支撐。由于轉換梁截面大，樓層較高，施工過程中的支撐穩定最為關鍵，經過對鋼管排架支撐與鋼析架兩種支撐方案的綜合分析、對比，鋼排架支撐無論從工期還是從費用上均明顯優于鋼衍架支撐，故最終選用鋼排架支撐方案。經過對轉換梁及其支撐系統的初步計算，如圖3所示，撐體系采用Φ48×3.5鋼管，立桿間距為500×500(根據用作主龍骨的方木計算跨度確定，主龍骨跨度為500mm)，每隔1500mm設置一道水平拉桿，上下道水平拉桿距立桿端部不大于200mm，在立桿上設可調式頂托。主龍骨為兩根50×100方木并排擱于頂托上，間距500mm，次龍骨為方木50×100@200mm,單根堅放。梁側模側模上、下口壓條500×100，豎楞50×100，間距250mm:用Φ48×3.5鋼管及Φ14對拉螺桿拉緊，對拉螺桿間距為500×500。轉換層模板采用1830×915×18膠合板，大梁底板及兩側模板為雙層膠合板之間夾一層塑料薄膜，以便對混凝土進行保溫、保濕的養護。為確保轉換層大梁的施工荷載能有效地傳遞至地下室底板，轉換層下方的樓板模板采用與轉換層同樣的支撐體系，并彈線使上下層立桿位置相對應。
　　
　　圖2鋼管支撐架示意
　　3.3鋼筋工程
　　由于轉換大梁鋼筋配置量大，質量要求較高，鋼筋的原材質量和主筋連接是質量控制的重要環節。
　　(1)鋼筋加工
　　如鋼筋的連接采用搭接連接，梁柱交叉的核心區鋼筋交叉很密，混凝土無法下落，因此對于Φ22以下鋼筋連接采用對焊連接，對于Φ22及其以上的鋼筋采用直螺紋套筒連接。
　　①鋼筋端加工螺紋前，不得有彎曲現象，且端面要求平整。
　　②切斷鋼筋應用砂輪鋸片，不允許用氣割或沖剪。
　　③直螺紋加工，應在專業用機床上進行，應采用水溶性切割冷卻液，不允許用油類冷卻液或無冷卻液加工。
　　④鋼筋錐螺紋加工以后，應逐個用環規檢驗合格，不允許有爛牙現象，螺紋牙形表面要求光潔。
　　⑤經檢驗合格后的鋼筋直螺紋，立即旋上塑料保護套或與之匹配的連接套，連接套的另一端仍應安裝塑料保護蓋，并妥善堆放。
　　(2)現場安裝
　　①鋼筋連接時，應檢查鋼筋和連接套規格是否一致。
　　②外觀檢查鋼筋和連接套錐螺紋是否完好，如發現螺紋面有雜物，應予以清理。
　　③鋼筋連接套若埋人混凝土內，應按鋼筋混凝土結構施工規定另行加電焊固定，且必須埋設牢固，其中心偏差，按有關鋼筋混凝土結構施工規范和設計圖執行，不得有偏斜現象。
　　④鋼筋錐螺紋連接時，應使用專用扭力扳手，將其擰緊到規定的扭矩值。
　　⑤參加鋼筋錐螺紋連接的施工人員，包括技術管理、質檢、操作工人均須參加技術培訓，獲合格證書后方可上崗。
　　轉換梁的鋼筋均在地面加工成形，為防止在吊裝的過程中造成鋼筋彎曲等變形，用塔吊并配以特制的衍架吊至施工樓層。轉換大梁鋼筋綁扎時采用腳手鋼管作臨時支撐，分層擺放完畢后，穿箍筋、落位、綁扎成型，鋼筋綁扎順序為:搭設支撐排架→鋪鋼筋→套梁箍筋綁扎就位→穿拉筋綁扎。主次梁交叉處的鋼筋縱橫交錯，極易上下錯位。為此，在鋼筋吊裝前，應對加工成形的鋼筋逐一編號，按編號的順序吊裝、鋪放。這樣綁扎成形后的轉換梁很規范。梁底筋分層采用Φ32墊塊@2000層層設置，梁底及側面保護層采用25鋼筋墊塊控制。
　　(3)注意事項
　　①梁柱主筋接頭均采用錐螺紋連接，梁主筋盡量通長配置，接頭的鋼筋截面面積不應超過全部鋼筋截面面積的25%，并考慮避免位于上部墻體開洞部位下。
　　②由于轉換層結構受力復雜，設計要求較高，因此在施工中對一些梁柱節點構造措施的要求較嚴格。
　　③由于結構轉換層的抗裂度要求較高，梁柱鋼筋盡量不以大直徑鋼筋代換小直徑鋼筋。
　　3.4混凝土工程
　　(1)充分做好混凝土澆筑前的準備工作。澆筑前首先要完成模板體系、腳手架支撐體系驗收，其次要了解施工階段的天氣情況是否允許連續澆筑，現場施工機械的工作狀態是否可以滿足連續澆筑的要求，施工備用機械是否按要求到位，輸送泵的數量一定要滿足整體轉換層結構混凝土的連續施工確定。
　　(2)按照預先確定好的施工順序，合理組織有序施工。為了避免接茬時間過長，導致冷縫的出現，混凝土的施工沿縱向按斜面分層循序推進法進行施工，斜面分層厚度不超過500mm,混凝土的振搗必須考慮振動棒的作用半徑。由于轉換梁的鋼筋較密，轉換粱混凝土的振搗采用30振動棒進行振搗。每個插入點的振搗時間控制在10~30s，以混凝土開始泛漿不冒氣泡為準，振搗時振點要布置均勻，間距不大于40cm，快插慢拔。對大梁交叉點及上部鋼筋插筋的鋼筋較密集的地方，要著重加強振搗。
　　(3)混凝士的收面采用“一平、二壓、一光、一拉毛”的施工工藝，加強混凝土收面的二次抹壓，并及時用塑料薄膜覆蓋加以覆蓋養護，嚴格控制混凝土表面裂縫。
　　3.5裂縫的控制
　　為防止混凝土沉降而產生的塑性裂縫，在梁柱相交的核心區混凝土澆筑完畢約1~1.5h后并應在初凝前，用直徑為33mm的振動棒二次振搗，振動棒插入梁下500mm為宜。經過熱工計算，在混凝土澆筑完畢12h以內，在轉換梁上先覆蓋一層塑料薄膜，再用lcm厚的麻袋覆蓋整個樓面，即可使混凝土中心最高溫度與表面溫度之差控制在22℃以內，能夠有效的防止溫差裂縫的產生。
　　4總結
　　本文討論的只是高層建筑梁式轉換層結構的設計和施工方法之一，對高層建筑轉換層受力特性還有許多需要研究的地方，在對轉換層進行設計時應結合工程實際情況選擇合適的方法。該樓轉換層通過采用以上方法施工，不但降低了施工難度，節省了施工成本，而且取得了可觀的經濟效益。開始施工至上部結構全部施工完成時，混凝土表面沒有發現任何裂紋經檢測混凝土強度滿足設計要求，主體結構一次性獲優良。
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