關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)與施工中若干問題的探討湖南省岳陽市南湖商業(yè)廣場，由湖南大學(xué)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，建筑面積為38000㎡，地下二層，地上30層。其中地上五層裙樓為商場，采用大開間的框架及部分剪力墻結(jié)構(gòu)；6～30層為住宅，采用小開間帶核心筒的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑總高99.8M，在標(biāo)高22.3M處設(shè)梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層最大框支梁斷面尺寸為800×2400㎜；框支柱最大斷面為1300×1300㎜，最小斷面為750×750㎜。1、框支梁柱節(jié)點(diǎn)存在的問題1、框支梁與邊柱節(jié)點(diǎn)根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》與03ZG003（中南標(biāo)）等構(gòu)造要求，框支梁面部通長筋（如圖1中①號筋）必須錨入柱內(nèi)，錨入柱內(nèi)且低于梁底的長度應(yīng)≥LaE。這對施工造成了很大困難，通常普通框架對這類情況的施工，常采用柱子與梁板一次性澆灌砼的方法。但對于轉(zhuǎn)換層這種框支梁，因節(jié)點(diǎn)部位鋼筋（梁面筋與底筋均多達(dá)30~40根）太多太密，若采用梁柱一次性澆灌砼的辦法，框支柱的砼基本上無法澆灌。因此必須先澆柱子砼，柱施工縫只能留在梁底處。若按圖1要求施工，則梁上部通長面筋（圖中①號筋多為12～15根）必須在柱子澆砼前事先安裝好，這要求施工應(yīng)解決如下幾個(gè)問題：（1）、應(yīng)嚴(yán)格控制通長面筋的平面位置和標(biāo)高。而在實(shí)際施工中很難控制好，特別是標(biāo)高的控制很易出錯(cuò)；梁面筋若過高，就會造成樓面超高，若偏低，那么梁的有效截面高度會減小，這對施工質(zhì)量非常不利。（2）、這種施工方法造成鋼筋綁扎的難度加大。因框架柱的鋼筋均在梁面部處彎折，同時(shí)第一排筋安裝好后，就會造成梁上部第二、三排筋（②、③號筋）安裝非常困難，很難按要求就位。鑒于以上情況，施工單位通過與設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位共同協(xié)商、研究認(rèn)為：規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖的構(gòu)造要求，目的是加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的整體抗震性能，在確保節(jié)點(diǎn)抗震性能的前提下作如下修改：（1）、將梁上部第二、三排筋（圖2中②、③號筋）錨入柱內(nèi)，待梁上部第二、三排筋安裝好后，再澆柱子砼，但要求第二、三排筋的斷面積總和必須大于或等于梁上部第一排筋的斷面積總和。（2）、梁上部第一排面筋不再要求彎錨伸過梁底，但要求彎錨長度必須大于等于1.5LaE，且應(yīng)盡量伸至柱邊后再彎錨。通過以上修改，在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)有如下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：（1）、梁上部第二、三排筋，比面部通長筋短，便于安裝固定；（2）、第二、三排筋的標(biāo)高控制沒有面部筋要求嚴(yán)格，產(chǎn)生偏差后影響也沒有那么嚴(yán)重；（3）、鋼筋綁扎也符合正常操作程序，易于保證工程質(zhì)量。本人建議：規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)圖，可酌情按圖2進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹⒄{(diào)整。1.2、轉(zhuǎn)換層框支柱頂部錨固問題框支柱根據(jù)設(shè)計(jì)、中南標(biāo)及原平法要求（如圖3示），柱筋均需向?qū)叿较驈濆^于梁內(nèi)或板內(nèi)（邊柱均按由外向內(nèi)的方向）。由于框支柱配筋較多（每邊多達(dá)13～14根）這樣柱筋彎折后，在柱截面范圍內(nèi)形成四層鋼筋（達(dá)50多根），加上兩個(gè)方向的框支梁上部筋（達(dá)70多根），這樣在柱斷面較小的范圍內(nèi)，梁面下20～30㎝處，就多達(dá)120多根直徑25㎜的鋼筋交織成網(wǎng)。將會造成如下幾個(gè)問題：（1）、鋼筋層層交錯(cuò)，實(shí)際施工很難象疏頭發(fā)那樣，將鋼筋層層理順，很多鋼筋因無法理順就會被操作工人無耐割除，實(shí)際上并不能達(dá)到有效錨固作用。（2）、這樣織成鋼筋網(wǎng)后，砼澆灌時(shí)，細(xì)石砼都很難進(jìn)入，更不用說振動棒插入非常困難；這勢必造成砼材料離析嚴(yán)重，振搗很難密實(shí)，易造成砼施工質(zhì)量的嚴(yán)重缺陷。為便于操作確保工程施工質(zhì)量，施工單位招集設(shè)計(jì)與監(jiān)理單位共同研究對策，最后確定按如下修改（如圖4示）：（1）、框支柱鋼筋上部彎錨部分，能向四周放射彎折的盡量向四周彎折到框支梁或板內(nèi)。（2）、為加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)整體性能，柱頂部筋加密區(qū)箍筋直徑增大一個(gè)級別。修改原因有如下兩點(diǎn)：（1）、框支柱縱筋彎錨方向?qū)绦阅軟]有多少影響；（2）、大部分柱縱筋均同樣錨入了梁內(nèi)，梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)整體性能可通過箍筋的加強(qiáng)來保證；（3）、修改后的平法03G101-1節(jié)點(diǎn)大樣中，框支柱采用放射方式錨入梁板中；因此，建議設(shè)計(jì)人員在選用框支柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造時(shí)盡量按平法中的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)選取。2、框支梁設(shè)計(jì)中存在的幾個(gè)問題2.1、在平法03G101-1、中南標(biāo)03ZG003及《高規(guī)》中，對框支梁構(gòu)造大樣圖中，梁上部負(fù)筋第三排甚至四排的斷點(diǎn)位置沒有標(biāo)識。只標(biāo)注了第二排筋斷點(diǎn)為≥ln/3（ln為梁凈跨長），是否可理解為圖示中筋第二排筋就代表第二、三、四排筋，即第三、四排筋亦代表斷點(diǎn)在ln/3位置。本人認(rèn)為可參考普通框架梁情況，第三、四排鋼筋斷點(diǎn)確定在離柱邊ln/4處（如圖2示），做到能節(jié)約就節(jié)約嘛。2.2、由于高層建筑上部荷載非常大，框支梁承受無論彎矩還是剪力都很大，這要求設(shè)計(jì)者選好合理的梁斷面尺寸。而有些設(shè)計(jì)者由于現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)不足，特別是在選擇梁斷面寬度的時(shí)候選得過小。這會造成梁縱筋不按規(guī)范要求的間距布置。如一根框支梁斷面寬只有650㎜，底筋及面筋均多達(dá)32根直徑25㎜的鋼筋，設(shè)計(jì)排列為三排（10/10/12）；為施工時(shí)有利于梁底砼密實(shí)，本人認(rèn)為應(yīng)排四排（7/7/7/11）。還有的梁箍筋加密區(qū)為直徑14的6肢箍間距只有70㎜，梁箍筋基本上已緊貼在一起，砼幾乎無法澆灌。難道梁斷面就不能選得寬一點(diǎn)，或者高一點(diǎn)?？梢娫O(shè)計(jì)人員應(yīng)多到施工現(xiàn)場看看，設(shè)計(jì)的可操作性要高，要更有利于保證施工質(zhì)量。2.3在平法032G101-1(67頁1-1斷面)中，框支梁上預(yù)插上部結(jié)構(gòu)暗柱或剪力墻的插筋，構(gòu)造節(jié)點(diǎn)要求彎成“U”型并掛住梁底縱筋，而中南標(biāo)03ZG003中只要求采用直錨≥LaE。本人認(rèn)為此節(jié)點(diǎn)應(yīng)視具體情況而定。對于框支梁截面高度過小，且受力主筋配筋根數(shù)不多的情況下，可選用平法節(jié)點(diǎn)（如圖5）中“U”型筋方案，而當(dāng)框支梁截面高度很大且梁縱向受力主筋根數(shù)過多過密時(shí)，應(yīng)選用03ZG003中直錨方式，但為錨固可靠可取直錨長度≥1.2LaE。若這種情況下設(shè)計(jì)還選用平法節(jié)點(diǎn)“U”型筋方式，本人認(rèn)為有如下幾點(diǎn)不合理：（1）、造成不必要的浪費(fèi)，插筋伸入框支梁內(nèi)只要能可靠錨固即可，如南湖商業(yè)廣場框支梁最大高度達(dá)2400㎜而上部暗柱剪力墻鋼筋最大直徑為25㎜，最小為直徑14㎜，按規(guī)范C40Ⅲ級鋼LaE=34d,那么直徑為25㎜最大LaE=850㎜，若按平法節(jié)點(diǎn)，插入框支梁中的直徑為25的“U型”筋長度至少要5000㎜，則第根“U型”筋將造成3.3米長的浪費(fèi)，而直徑14“U型”筋至少造成3.84米長的浪費(fèi)。（2）、造成施工過程插筋準(zhǔn)確定位困難。因鋼筋綁扎施工時(shí)，整個(gè)鋼筋骨架還處在不完全穩(wěn)定狀態(tài)，一般應(yīng)待梁側(cè)模及板底模支完且校正后，梁鋼筋骨架才處于較穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)才能在鋼筋骨架上，進(jìn)行上部住宅結(jié)構(gòu)較精確的平面定位放線工作。若采用“U型”筋方式，只能事先和框支架一起綁扎。這就造成“U型”筋綁扎時(shí)只能初步估計(jì)定位，待模板工程施工完，上部進(jìn)行精確定位放線后，再進(jìn)行插筋位置偏差調(diào)整。因?yàn)榭蛑Я汗拷疃酁榱炕虬酥?，由于箍交錯(cuò)綁扎，且縱向主筋較密較粗，框支梁鋼筋骨架已形成很牢固的整體，實(shí)際上這種偏差能調(diào)動的范圍很小。（3）、當(dāng)這種“U型”筋遇到梁與梁交叉部位及梁柱節(jié)點(diǎn)處，就無法施工了。本工程根據(jù)以上情況，在取得設(shè)計(jì)方同意后，上部住宅部分的暗柱及剪力墻的插筋均采用直錨方式，但直錨長度應(yīng)≥1.2LaE。這樣插筋施工可以待梁柱鋼筋綁扎完及梁板支模校正完，并在鋼筋骨架上放線標(biāo)出暗柱及剪力墻位置后進(jìn)行。實(shí)際施工過程中，待轉(zhuǎn)換層砼澆完，定位彈線后，對插筋位置進(jìn)行檢查，偏差均在規(guī)范充許范圍內(nèi)，效果相當(dāng)好。3、框支梁水平施工縫問題施工單位在轉(zhuǎn)換層施工過程中，考慮到轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)自重很大，為減少支模體系投入，往往采用兩次澆灌砼成型的辦法，即第一次只將梁澆灌到板底處，在框支梁在板底面標(biāo)高處留設(shè)一道水平施工縫，第二次再澆梁未澆部分及樓板砼。這種分兩次澆筑砼的施工方案有如下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：（1）、可減少模板和支撐系統(tǒng)的投入量，節(jié)省工程造價(jià)。因轉(zhuǎn)換層鋼筋砼自重很大（通?？蛇_(dá)40-70KN/M2）。若采用一次性澆筑，通過支模體系荷載驗(yàn)算常需轉(zhuǎn)換層下部1-2層模板不拆除，同時(shí)需將下部3-4層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，以利于轉(zhuǎn)換層的施工荷載順利傳遞至下部樓層結(jié)構(gòu)，即由下部的3-4層結(jié)構(gòu)共同作用來承受轉(zhuǎn)換層的施工荷載。如果分兩次澆筑，則第一次澆筑完的框支梁，在第二次澆筑砼時(shí)，已產(chǎn)生一定的強(qiáng)度，完全可以承擔(dān)自重（即第一次澆筑砼重量），并能承擔(dān)第二次澆筑砼的部分荷載。南湖商業(yè)廣場轉(zhuǎn)換層施工采用二次澆筑砼的方案，經(jīng)過詳細(xì)驗(yàn)算，方案確定：轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)（即第五層樓面結(jié)構(gòu)）原支模系保留不拆除，而次下部結(jié)構(gòu)（即第四層樓面結(jié)構(gòu)）只作頂撐加固主次梁。只用3層結(jié)構(gòu)承轉(zhuǎn)換層的施工荷載。實(shí)際施工過程中，經(jīng)過認(rèn)真觀察及測試發(fā)現(xiàn)效果非常好，下部結(jié)構(gòu)變形均在允許范圍內(nèi)。（2）、有利于砼的入模及振搗操作。因框支梁面筋較多較密，從梁面下料非常困難。采用兩次澆筑方法，在第一次澆筑砼時(shí)，可先不綁扎板筋（板筋為雙層雙向配筋）。這樣砼可從梁的上部側(cè)面下料。同時(shí)砼振搗便于尋找插棒點(diǎn)。因梁面未被砼覆蓋，能插棒的鋼筋空隙易于找到，這很利于砼振搗密實(shí)。（3）、能減少操作人員的工作壓力。因一次性澆灌砼量減少，對人員組織、材料運(yùn)輸供應(yīng)的壓力小了許多?？梢宰龅接袟l不絮。這對確保工程質(zhì)量非常有益。（4）、對避免事實(shí)施工縫的出現(xiàn)，確保砼的連續(xù)接縫有利。通常砼施工量過大時(shí)，因組織不合理人員忙不過來，或因中午氣溫過高，砼的終凝時(shí)間大幅度減短。造成砼接縫過程中，顧此失彼，從而形成事實(shí)施工縫（即在先澆砼接近終凝或終凝后再澆下一層砼）的現(xiàn)象屢見不鮮。因此能盡量減少砼一次性澆灌量、盡量不遍地開花，也不失為一個(gè)確保工程質(zhì)量的有效方法。但是，采用兩次澆筑砼的方案也應(yīng)重視如下幾個(gè)方面：（1）、應(yīng)對框支梁因兩次澆灌砼而產(chǎn)生的附加內(nèi)力，進(jìn)行計(jì)算模型分析，這項(xiàng)可請?jiān)O(shè)計(jì)根據(jù)施工單位初定方案情況進(jìn)行驗(yàn)算。因第二次澆砼前，框支梁第一次澆灌的砼部分基本處于零應(yīng)力狀態(tài)，而待第二次砼澆完后，第一次澆灌的砼因承受荷載而變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這種由施工引起的附加內(nèi)應(yīng)力差同時(shí)存在于同一框支梁構(gòu)件內(nèi)，而且永久疊加在結(jié)構(gòu)中，因此必須加以控制。而能減少這種附加力的有效措施，就是增大支模系統(tǒng)的剛度，減少變形。即盡量減少第一次澆灌的砼承擔(dān)第二次澆灌砼的荷載，讓其控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)（南湖商業(yè)廣場要求實(shí)際計(jì)算的附加內(nèi)力和相應(yīng)截面的設(shè)計(jì)計(jì)算承載力的比值不超過0.05，并通過修改支模方案，增加支撐剛度來降低該比值）。（2）、施工單位在第一次澆灌完砼后，應(yīng)及時(shí)清除框支梁面鋼筋上散落的砼，確保未澆砼部分的鋼筋清潔。同時(shí)應(yīng)確?？蛑Я核绞┕たp清潔干凈，然后才能綁扎板筋，澆第二次砼。鑒于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的