高层建筑梁式转换层结构设计出现裂缝的原因及对策研究

宋明松  

贵州同盛建筑设计有限公司

摘要：体现出一定复杂性等特点的高层建筑梁式转换层结构，更需要施工人员具备极高专业能力，能够严格按照现有行业标准实施设计，并能够高效推动作业任务，只有这样才能够维持整个结构安全性与可靠性提升。文章鉴于某地区项目现状，针对梁式转换层结构设计裂缝根源入手，具体阐述了几点应对建议，希望能够给业内相关专业人士提供些许参考依据。

关键词：高层建筑；梁式转换层；裂缝

引言

在我国各地区高层建筑施工数量以及面积持续扩大的当下，作为推动我国建筑行业可持续发展的重要部分，为切实满足群众多样化使用需求，强化高质量施工建设极为关键。在高层建筑施工过程中，常见梁式转换层极易出现裂缝等隐患，不利于正常建设的同时，更会降低整个项目质量与性能。对此，文章以设计方面入手，深入探究裂缝出现原因以及相应对策。

1.工程概况

针对我国某地区部分框支剪力墙结构高层建筑项目，建筑面积约33000m2，总长为76m，总宽为26m，地下2层，地上19层。地上三层为转换层，楼面采用现浇的浇筑方式。在房屋主体建设中采用泵送商品混凝土。施工期间发现局部梁存在不同程度的裂缝，单位经过现场勘察后发现，其中梁跨度为9.9m，要想能够维持整个项目更具极高质量，必须要求妥善处理好裂缝隐患。

2.高层建筑梁式转换层混凝土结构裂缝的原因

2.1混凝土收缩

高层建筑梁式转换层混凝土施工过程中，伴随着持续硬化的混凝土结构，相应会直接造成体积不断减少，最终造成收缩性裂缝隐患。具体分析收缩裂缝出现根源：首先，当施工人员完成混凝土浇筑等工序以后，未能第一时间进行必要养护，一定程度上就会降低整个转换层结构安全性。在混凝土结构中存在的大量水分，主要先从内部蔓延到外部实施蒸发，在两者构成湿度差的现状下，整合多种作用力下会形成拉应力，在混凝土结构收缩中极易造成裂缝问题；同时，在混凝土结构收缩过程中，因为各因素阻碍下会造成结构开裂进而引发裂缝；最后，在前期施工过程中，人员未能科学管控好各种原材料添加量，在较大含沙量现状下也是造成裂缝的根本原因。

2.2水泥水化热

高层建筑梁式转换层结构热量主要来自于水泥材料以及水化热现象。简单来讲，就是建设期间所使用的水泥材料，在遇到大量矿物的情况下会持续水化反应，水泥细度同水化热（如表1所示）之间有着紧密的联系。面对现场内部与外部较大差异的温度差，增加温度应力条件下同样也会构成裂缝隐患。

表1.比热容量及散热损失：

原材料	重量（kg/m)	比热[KJ/(kg∙k)]	预冷1℃散失热量（KJ）	混凝土预冷温度（℃）
石子	1600	0.84	1344	0.55
砂子	550	0.84	462	0.19
水	120	4.2	504	0.21
水泥	150	0.84	126	0.05
混凝土	2420	1.01	2436	1

3.高层建筑梁式转换层混凝土结构裂缝的对策

通过以上内容分析可以发现，因为各种因素都可能是造成高层建筑梁式转换层结构裂缝原因，同时在我国较为广阔的地域空间下，每个施工现场地形等多个方面存在明显差异，为避免转换层结构裂缝问题出现，确保整个项目能够高效建设，必须要求企业从前期设计环节入手，积极制定裂缝防范处理措施。

3.1高层建筑梁式转换层结构设计原理

先从高层建筑梁式转换层结构设计原理下出发，可以围绕以下几方面进行阐述：第一是减少转换构件。工作人员先对现场结构情况进行详细调查，面对竖向布局的主体结构，尤其是框架核心筒结构内的主体结构，人员应该将重心放在上部结构身上，在其保持向下落地状态的基础上以彰显出连续性等状态；第二是优化转换层结构。要想能够维持整个建筑结构更具可靠性，做好其抗震规划设计环节极为关键。其中以扁梁以及斜腹杆桁架等方面入手，面对地震自然灾害下框支柱顶端会形成较小的弯矩，而且也会出现超出范围要求的柱剪力等作用力。另外，鉴于外界较大重力条件下会给结构带来巨大负担，因此必须要求转换层结构更具较大强度以及刚度等性能，从而才能够更好抵御地震等灾害带来的影响；第三是传力直接。传力能够全面灌输到整个转换层结构内部当中，在工作人员进行转换层上下主体竖向结构规划期间，应该尽可能减少复杂性多级转换，确保水平转换结构能够实现直接传力效果[1]。如果内部存在很多间接传力，自然会影响结构抗震等性能，甚至还会造成上柱网与下柱网之间不能有效对齐等问题。

3.2施工准备

任何一项建设工作的进行，前期准备环节是必不可少的部分。高层建筑梁式转换层施工准备工作，重点可以结合以下几点进行分析：第一，单位先组织施工人员进行现场勘察，将收集到的信息交到设计者手中，以科学制定混凝土浇筑等操作计划；第二，借助热工计算公式明确混凝土入模温度情况；第三，尽可能控制好约束等条件。最为关键的是，在我国高层建筑行业长期发展中，行业内不断更新与推出更加完善的混凝土结构技术操作要求，其中以梁式转换层结构宽度与高度标准，以部分框支剪力墙结构为主，要求转换梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面宽度的2倍和400mm的较大值。针对梁上托柱，梁宽需大于其上柱截面宽度。

3.3混凝土浇筑

高层建筑梁式转换层一次混凝土浇筑过程中，当遇到较大浇筑量或者是浇筑混凝土强度较高的施工部分，在要求以大体积混凝土作业的现状下，必然会增加支撑模板作业困难性，同时也会造成结构不同裂缝隐患的发生。面对这一问题，整个施工过程要求人员必须秉持分层作业原则，促使支撑模板不会承受太大的作用力，减少企业前期成本投入量，也能够确保后期浇筑等多个环节顺利实施。除此之外，面对上部结构较大荷载情况，会给梁式转换层形成巨大压力，施工人员在浇筑期间应该要求上层与下层混凝土结构之间保持密切联系，提前明确好衔接结构面，将部分抗剪槽或者是竖向抗剪钢筋提前布设，在两个结构部分紧密连接的基础上也能够减少裂缝出现几率[2]。

3.4混凝土养护

单位制定混凝土养护方案，要求作业人员按照标准完成养护的基础上，才能够减少裂缝并延长结构使用周期。通常情况下，在人员借助上述任务十二个小时以后可以组织混凝土养护，主要就是进行均匀喷洒以及覆盖。以该地区项目现场条件入手，施工人员可以灵活选择保温或者是降温两种处理措施，前者主要就是借助保温材料，将塑料薄膜或棉絮等覆盖在结构表面达到保温效果；而后者就是要求人员在结构上面均匀喷洒水分，维持混凝土结构表面更具一定湿润性，减少干燥等裂缝问题。

3.5原材料要求

面对该项目较大施工规模，在需要使用到大量施工材料的基础上，对其也有着明确要求。合理选择性能良好的施工材料，也能够尽量减少裂缝隐患，具体可以围绕以下几点进行分析：第一是水泥材料。在所有混凝土拌合物中，水泥材料虽然只是占据了15%左右的比重，但是水泥材料温度会直接影响混凝土温度，为避免水泥水化热造成的裂缝问题，单位必须选择适合的水泥材料类型；第二是外加剂。工作人员通过适量添加外加剂，能够把控好混凝土温度的同时，也是一种减少裂缝的关键材料；第三是骨料。在整个混凝土中占据着较大比重的骨料，要将含水量和温度作为骨料控制的重点[3]。

结论

简而言之，作为推动我国经济等方面稳定发展的关键部分，高层建筑行业要想稳步占据市场重要份额，就必须对梁式转换层结构施工环节形成高度关注。但是鉴于之前发现的裂缝隐患，阻碍正常作业进度的同时更会降低整个结构质量。对此，文章以某地区项目入手，在弄清楚裂缝出现原因以后，站在设计角度下给出了几点针对性的建议，希望能够给相关人士提供参考。

参考文献：

[1]刘德松.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].住宅与房地产，2017（21）：120.

[2]鲍广洲，林雷，穆瑞宝，等.梁式转换层施工技术在高层建筑中的应用[J].施工技术，2018（9）：19-22.

[3]赵文文，祁娜.梁式转换层构件在高层建筑带梁式转换层中的合理布置[J].施工技术，2020，42（22）：94-97.