探索高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剪力墻設(shè)計(jì)

1、<p>　　探索高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剪力墻設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：高層轉(zhuǎn)換層選擇結(jié)構(gòu)形式的時(shí)候，應(yīng)充分考慮與建筑方案的契合度，合理選擇機(jī)構(gòu)類型。為了實(shí)現(xiàn)其功能的多樣性，滿足人們的使用要求，在轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)上也需要有選擇性，如梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、箱型轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、厚板厚梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)等。本文根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、形式、原則及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。 </p>

2、;<p>　　關(guān)鍵詞：高層 轉(zhuǎn)換層 結(jié)構(gòu) </p><p>　　中圖分類號：TU208文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)量的要求越來越高，尤其是對超高層建筑兩種功能轉(zhuǎn)換之間的轉(zhuǎn)換層施工提出了新的要求。轉(zhuǎn)換層在整個(gè)超高建筑結(jié)構(gòu)體系中起著重要的

3、連接作用。但其連續(xù)施工強(qiáng)度大，施工過程比較復(fù)雜，一直是超高層建筑施工環(huán)節(jié)中的難點(diǎn)。因此，對轉(zhuǎn)換層各階段施工技術(shù)進(jìn)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的存在，非常容易造成建筑物在豎向?qū)用娴膭偠韧蛔?，而不利于建筑對震害進(jìn)行抵抗

4、，所以，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮這一問題，做好對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布設(shè)，其布設(shè)的原則如下。（1）盡量將豎向的構(gòu)件適當(dāng)?shù)臏p少，以降低轉(zhuǎn)換層的剛度突變頻率，且盡量將轉(zhuǎn)換層設(shè)置于較低的樓層位置，剛度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制于較小的范圍。（2）設(shè)計(jì)人員要充分考慮樓層的結(jié)構(gòu)受力狀況，根據(jù)其受力傳遞的途徑，選擇受力結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)男问阶鳛槠滢D(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)，以保證設(shè)計(jì)人員對于結(jié)構(gòu)的分析及質(zhì)量的控制。 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)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(gòu)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(diǎn)，具體總結(jié)有以下幾點(diǎn)：①內(nèi)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(nèi)力的要求很高；②跨度大 轉(zhuǎn)換構(gòu)件的跨度一般是上層結(jié)構(gòu)的幾倍，因此，垂直撓度的要求相當(dāng)高；③構(gòu)件截面大面積加強(qiáng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)剛度及強(qiáng)度的計(jì)算公式進(jìn)行調(diào)整，較為有效

6、手段是增加構(gòu)件截面面積，因此，就夠構(gòu)件的截面面積較大；④特殊設(shè)計(jì) 高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)置，造成了建筑物垂直向的剛度的規(guī)則性較差，各項(xiàng)外力的傳遞路線有所變動，不能使用一般方法進(jìn)行計(jì)算，在分析及設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)是，不能使用常規(guī)方法，其設(shè)計(jì)顯得較為特殊。高層建筑結(jié)構(gòu)具有上部樓層受力小而上部樓層受力大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員普遍會提高下部結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中的墻、柱結(jié)構(gòu)應(yīng)用，繼而使建筑形成穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)支撐柱

7、網(wǎng)，這就決定高層建筑的下部結(jié)構(gòu)空間要大于上部結(jié)構(gòu)的空間，此種設(shè)計(jì)與常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案恰好</p><p>　　2. 高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式 </p><p>　　目前，高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)，主要采取箱、梁、板、柱、桁架、框架這幾種結(jié)構(gòu)形式，各種結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計(jì)中存在著顯著的差別，這些差別便是設(shè)計(jì)者在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(jié)構(gòu)加以分析。 &

8、lt;/p><p>　　（1）梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（如圖1） </p><p>　　常用于垂直轉(zhuǎn)換施工，它以上部墻到轉(zhuǎn)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(jìn)行受力計(jì)算以及工程分析，高度大致為0.8～6.0 m，造價(jià)比較低。箱式結(jié)構(gòu)（如圖2）是在單項(xiàng)和雙向的托梁配合的基礎(chǔ)上，再與上層和下層樓板共同澆筑而成結(jié)構(gòu)，具有較高的剛度。 </p><p><b>

9、　?。?）板式結(jié)構(gòu) </b></p><p>　?。ㄈ鐖D3）應(yīng)用于上層和下層之間的柱網(wǎng)過多錯(cuò)開，且不具有規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，梁支托難以實(shí)施樓層轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)便于靈活布設(shè)，但是它具有較大的自重，需要耗費(fèi)諸多材料。 </p><p><b>　　圖3 板式結(jié)構(gòu) </b></p><

10、p><b>　?。?）框架結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　是以巨型柱或者豎向的筒體為大梁而構(gòu)成的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，具有較高的抗震性能，其下層的柱體結(jié)構(gòu)布設(shè)，必須考慮實(shí)際拉應(yīng)力的狀況來選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)件，且要在施工之前加設(shè)穩(wěn)固的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，為目前轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主要發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　二、 高層建筑中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略 </p><p&

11、gt;　?。?）設(shè)計(jì)人員在對轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須結(jié)合該建筑的具體設(shè)計(jì)方案，來選擇適當(dāng)?shù)牧菏健⑾涫交蜩旒?、框架式的結(jié)構(gòu)，以保證其轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和建筑整體結(jié)構(gòu)之間在設(shè)計(jì)方面的協(xié)調(diào)性，盡可能使質(zhì)量中心貼近于剛度中心。比如，建筑的上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)在柱網(wǎng)錯(cuò)開幅度過大或全部錯(cuò)開時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇梁式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，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(shè)計(jì)人員還要認(rèn)真地做好對于落地構(gòu)件的對稱、均勻設(shè)

12、計(jì)，并適當(dāng)提高其強(qiáng)度等級與截面尺寸，以鋼筋、混凝土材質(zhì)為材料，保證轉(zhuǎn)換層以下的抗側(cè)力構(gòu)件對于抗剪以及抗彎剛度需求的滿足。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要避免建筑豎向結(jié)構(gòu)剛度的過大差異，保證上層與下層二者的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)差值處于1 左右，并適當(dāng)?shù)貙⒙涞貕Φ暮穸仍黾?，并縮小洞口的尺寸，或?qū)⒀a(bǔ)償剪力墻設(shè)置在結(jié)構(gòu)中，以使建筑具有適當(dāng)?shù)目臻g剛度。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)通過根據(jù)梁跨中部位支座的正彎矩與負(fù)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(shè)計(jì)為全部深進(jìn)錨固結(jié)構(gòu)的形式，可以取消彎筋設(shè)置，腰筋的直徑要保持在16 以上，配置間距控制于200 mm 以內(nèi)。且，高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層不同于其它普通的薄壁桿件，它具有復(fù)雜的形狀及受力狀況，且需要承擔(dān)相對集中的應(yīng)力，因此，設(shè)計(jì)人員必須以整體計(jì)算作為基礎(chǔ)，認(rèn)真做好對于各部位構(gòu)件的局部應(yīng)力計(jì)算，并按照實(shí)際的應(yīng)力分布狀況，為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)呐浣睢?</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)人員還要

14、盡量做好對于建筑的空間布設(shè)，高層建筑中的結(jié)構(gòu)與設(shè)備的轉(zhuǎn)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(fèi)，若樓層高度小于2.2 m，又會造成建筑扭轉(zhuǎn)剛度與側(cè)移剛度二者的增加，所以，為了應(yīng)對建筑豎向剛度的突變，設(shè)計(jì)者還要盡可能地避免其轉(zhuǎn)換層的過高設(shè)置（一般位于6 層以下），并且可以適當(dāng)?shù)貙⒔Y(jié)構(gòu)與設(shè)備的轉(zhuǎn)換層分開設(shè)置，前者設(shè)置于2～3 層，而后者設(shè)置于4～5 層。 </p><p>　　（5）設(shè)計(jì)

15、人員在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要使剪力墻某部分處于直接接地的布設(shè)狀況，且框架支柱必須均勻疏密，剪力墻與支柱二者時(shí)間的距離適合控制于12 m 以內(nèi)。同時(shí)，剪力墻應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇大開間的布置形式，并適當(dāng)?shù)貙⑾虏拷Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度提升。在對轉(zhuǎn)換大梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要保證梁體在承受框架柱的應(yīng)力的基礎(chǔ)上，必須能夠全面地承擔(dān)短肢墻誘發(fā)的內(nèi)力，為了達(dá)到這一目標(biāo)，以加腋法為轉(zhuǎn)換梁的兩端進(jìn)行處理，以提升其結(jié)構(gòu)的抗剪力性能。 </p><p&g

16、t;　　（6）設(shè)計(jì)人員必須要合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度。轉(zhuǎn)換層剛度過大會增加其材料用量，且造成地震反應(yīng)以及豎向剛度的突變，剛度過小則會誘發(fā)部分構(gòu)件的次應(yīng)力以及構(gòu)件之間的沉降差。所以，設(shè)計(jì)人員要在保證次梁具有合理的截面尺寸的基礎(chǔ)上，適當(dāng)控制主梁剛度，使其主梁剛度切實(shí)地達(dá)到結(jié)構(gòu)受力的設(shè)計(jì)要求，以避免次應(yīng)力的出現(xiàn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)販p少上層結(jié)構(gòu)的剛度，取消對剪力墻的設(shè)計(jì)，并盡量在保證軸壓比的前提下，將墻肢剪短，并且適當(dāng)?shù)卦黾悠湎虏拷Y(jié)構(gòu)的剛

17、度，合理設(shè)置落地足夠數(shù)量、適當(dāng)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(jìn)行均勻布設(shè)的基礎(chǔ)上，盡可能地避免在其墻體上開設(shè)小洞。 </p><p><b>　　三、 結(jié)語 </b></p><p>　　超高層建筑轉(zhuǎn)換層的施工難度較大，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨度與截面尺寸大，鋼筋密集并相互穿插，同時(shí)對混凝土的強(qiáng)度等級與模板支撐的要

18、求較高，因此，在對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置前，必須充分緊密關(guān)注與策劃轉(zhuǎn)換層各個(gè)分項(xiàng)工程的穿插、協(xié)調(diào)與配合的節(jié)點(diǎn)，認(rèn)真、合理的采用施工措施，才能有效保證結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的質(zhì)量及整個(gè)高層主體工程達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王春偉.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題分析[J].黑龍江科技信息,2011(23). </p&