探索高層建筑混凝土結構轉換層剪力墻設計

1、<p>　　探索高層建筑混凝土結構轉換層剪力墻設計</p><p>　　摘要：高層轉換層選擇結構形式的時候，應充分考慮與建筑方案的契合度，合理選擇機構類型。為了實現(xiàn)其功能的多樣性，滿足人們的使用要求，在轉換層的結構上也需要有選擇性，如梁式轉換結構、箱型轉換機構、桁架式轉換結構、厚板厚梁式轉換結構等。本文根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗，對高層建筑轉換層結構的特點、形式、原則及設計方法進行了探討。 </p>

2、;<p>　　關鍵詞：高層 轉換層 結構 </p><p>　　中圖分類號：TU208文獻標識碼： A </p><p>　　高層建筑已不再像傳統(tǒng)建筑那樣采取單一用途的形式，而是逐漸向著更全面、更綜合、更現(xiàn)代化的趨勢發(fā)展。這對于超高層建筑的施工工藝以及施工質量的要求越來越高，尤其是對超高層建筑兩種功能轉換之間的轉換層施工提出了新的要求。轉換層在整個超高建筑結構體系中起著重要的

3、連接作用。但其連續(xù)施工強度大，施工過程比較復雜，一直是超高層建筑施工環(huán)節(jié)中的難點。因此，對轉換層各階段施工技術進行優(yōu)化是很有必要的。 </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　1高層建筑結構轉換層設計要求 </p><p>　　高層建筑中轉換層的存在，非常容易造成建筑物在豎向層面的剛度突變，而不利于建筑對震害進行抵抗

4、，所以，設計人員必須充分考慮這一問題，做好對于轉換層結構的布設，其布設的原則如下。（1）盡量將豎向的構件適當?shù)臏p少，以降低轉換層的剛度突變頻率，且盡量將轉換層設置于較低的樓層位置，剛度應當適當控制于較小的范圍。（2）設計人員要充分考慮樓層的結構受力狀況，根據(jù)其受力傳遞的途徑，選擇受力結構適當?shù)男问阶鳛槠滢D換層主要結構，以保證設計人員對于結構的分析及質量的控制。 </p><p>　　高層建筑結構的轉換結構的組件在

5、高層建筑物中間，對于外力荷載起到了承上啟下的過渡作用，即承載上層建筑到來重力荷載，對下層建筑的懸掛構建荷載也需要起到依靠作用，也因此該特殊作用，其也呈現(xiàn)出多種特點，具體總結有以下幾點：①內力大 因其一方面要承受了來自上層的重力，另一方面要承載下層建筑的懸掛力，對其內力的要求很高；②跨度大 轉換構件的跨度一般是上層結構的幾倍，因此，垂直撓度的要求相當高；③構件截面大面積加強轉換構件的剛度和強度時，根據(jù)剛度及強度的計算公式進行調整，較為有效

6、手段是增加構件截面面積，因此，就夠構件的截面面積較大；④特殊設計 高層建筑轉換層的設置，造成了建筑物垂直向的剛度的規(guī)則性較差，各項外力的傳遞路線有所變動，不能使用一般方法進行計算，在分析及設計轉換層的結構是，不能使用常規(guī)方法，其設計顯得較為特殊。高層建筑結構具有上部樓層受力小而上部樓層受力大的特點，設計人員普遍會提高下部結構的剛度以及墻、梁、柱等的數(shù)量，并在樓層逐漸升高的過程中，減少設計中的墻、柱結構應用，繼而使建筑形成穩(wěn)固的結構支撐柱

7、網(wǎng)，這就決定高層建筑的下部結構空間要大于上部結構的空間，此種設計與常規(guī)建筑結構設計方案恰好</p><p>　　2. 高層建筑結構轉換層形式 </p><p>　　目前，高層建筑中轉換層的設計，主要采取箱、梁、板、柱、桁架、框架這幾種結構形式，各種結構形式在設計中存在著顯著的差別，這些差別便是設計者在進行結構設計時，必須遵從的前提與依據(jù)。本文下面就對箱、梁、板以及框架幾種結構加以分析。 &

8、lt;/p><p>　?。?）梁式轉換結構（如圖1） </p><p>　　常用于垂直轉換施工，它以上部墻到轉換梁再到下部柱的途徑傳遞受力，傳遞路徑直接順暢，便于進行受力計算以及工程分析，高度大致為0.8～6.0 m，造價比較低。箱式結構（如圖2）是在單項和雙向的托梁配合的基礎上，再與上層和下層樓板共同澆筑而成結構，具有較高的剛度。 </p><p><b>

9、　?。?）板式結構 </b></p><p>　?。ㄈ鐖D3）應用于上層和下層之間的柱網(wǎng)過多錯開，且不具有規(guī)則的結構布置，梁支托難以實施樓層轉換，板的厚度約為2.0～2.8 m，需要能夠滿足抗剪與抗切的要求，且此種結構便于靈活布設，但是它具有較大的自重，需要耗費諸多材料。 </p><p><b>　　圖3 板式結構 </b></p><

10、p><b>　　（3）框架結構 </b></p><p>　　是以巨型柱或者豎向的筒體為大梁而構成的轉換結構，具有較高的抗震性能，其下層的柱體結構布設，必須考慮實際拉應力的狀況來選擇適當?shù)臉嫾乙谑┕ぶ凹釉O穩(wěn)固的臨時支撐結構，為目前轉換層結構主要發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　二、 高層建筑中轉換層結構優(yōu)化設計策略 </p><p&

11、gt;　?。?）設計人員在對轉換層進行設計時，必須結合該建筑的具體設計方案，來選擇適當?shù)牧菏?、箱式或桁架、框架式的結構，以保證其轉換層結構和建筑整體結構之間在設計方面的協(xié)調性，盡可能使質量中心貼近于剛度中心。比如，建筑的上層結構與下層結構在柱網(wǎng)錯開幅度過大或全部錯開時，應當選擇梁式的轉換層結構，以使上部軸網(wǎng)和下部軸網(wǎng)之間盡可能多的對齊。 </p><p>　?。?）設計人員還要認真地做好對于落地構件的對稱、均勻設

12、計，并適當提高其強度等級與截面尺寸，以鋼筋、混凝土材質為材料，保證轉換層以下的抗側力構件對于抗剪以及抗彎剛度需求的滿足。同時，設計人員還要避免建筑豎向結構剛度的過大差異，保證上層與下層二者的轉換層結構差值處于1 左右，并適當?shù)貙⒙涞貕Φ暮穸仍黾樱⒖s小洞口的尺寸，或將補償剪力墻設置在結構中，以使建筑具有適當?shù)目臻g剛度。 </p><p>　?。?）設計人員應當通過根據(jù)梁跨中部位支座的正彎矩與負彎矩二者減弱的速度規(guī)

13、律（前者快后者慢），將下部的鋼筋設計為全部深進錨固結構的形式，可以取消彎筋設置，腰筋的直徑要保持在16 以上，配置間距控制于200 mm 以內。且，高層建筑的結構轉換層不同于其它普通的薄壁桿件，它具有復雜的形狀及受力狀況，且需要承擔相對集中的應力，因此，設計人員必須以整體計算作為基礎，認真做好對于各部位構件的局部應力計算，并按照實際的應力分布狀況，為轉換層結構適當?shù)呐浣睢?</p><p>　?。?）設計人員還要

14、盡量做好對于建筑的空間布設，高層建筑中的結構與設備的轉換層一般位于同一樓層，若樓層高度為2.9 m，勢必會造成樓層空間的浪費，若樓層高度小于2.2 m，又會造成建筑扭轉剛度與側移剛度二者的增加，所以，為了應對建筑豎向剛度的突變，設計者還要盡可能地避免其轉換層的過高設置（一般位于6 層以下），并且可以適當?shù)貙⒔Y構與設備的轉換層分開設置，前者設置于2～3 層，而后者設置于4～5 層。 </p><p>　?。?）設計

15、人員在設計轉換層結構時，必須要使剪力墻某部分處于直接接地的布設狀況，且框架支柱必須均勻疏密，剪力墻與支柱二者時間的距離適合控制于12 m 以內。同時，剪力墻應當優(yōu)先選擇大開間的布置形式，并適當?shù)貙⑾虏拷Y構的強度提升。在對轉換大梁進行設計時，設計人員還要保證梁體在承受框架柱的應力的基礎上，必須能夠全面地承擔短肢墻誘發(fā)的內力，為了達到這一目標，以加腋法為轉換梁的兩端進行處理，以提升其結構的抗剪力性能。 </p><p&g

16、t;　?。?）設計人員必須要合理設計轉換層結構的剛度。轉換層剛度過大會增加其材料用量，且造成地震反應以及豎向剛度的突變，剛度過小則會誘發(fā)部分構件的次應力以及構件之間的沉降差。所以，設計人員要在保證次梁具有合理的截面尺寸的基礎上，適當控制主梁剛度，使其主梁剛度切實地達到結構受力的設計要求，以避免次應力的出現(xiàn)。同時，設計人員應當適當?shù)販p少上層結構的剛度，取消對剪力墻的設計，并盡量在保證軸壓比的前提下，將墻肢剪短，并且適當?shù)卦黾悠湎虏拷Y構的剛

17、度，合理設置落地足夠數(shù)量、適當厚度的剪力墻（核心剪力墻厚度控制為400 m，其它剪力墻則控制350 mm），并且在對各剪力墻進行均勻布設的基礎上，盡可能地避免在其墻體上開設小洞。 </p><p><b>　　三、 結語 </b></p><p>　　超高層建筑轉換層的施工難度較大，其結構構件的跨度與截面尺寸大，鋼筋密集并相互穿插，同時對混凝土的強度等級與模板支撐的要

18、求較高，因此，在對轉換層結構進行設置前，必須充分緊密關注與策劃轉換層各個分項工程的穿插、協(xié)調與配合的節(jié)點，認真、合理的采用施工措施，才能有效保證結構轉換層的質量及整個高層主體工程達到質量標準。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]王春偉.高層建筑轉換層結構設計中的問題分析[J].黑龍江科技信息,2011(23). </p&