試議高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計

1、<p>　　試議高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計</p><p>　　摘要：改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展快速，建筑領域也取得了全面的發(fā)展與進步。建筑結構設計日益復雜化、多樣化，其中高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計是建筑行業(yè)一直關注和研究的問題。了解和分析高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計，對建筑行業(yè)的發(fā)展有著積極的作用。本文將對高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計進行相關探討，分析研究高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結構優(yōu)化設計策略，供大家參考。 </p&g

2、t;<p>　　關鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結構設計 </p><p>　　中圖分類號：TU97 文獻標識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高，對居住環(huán)境的要求也越來越高，為了滿足人們對住宅的需求，復雜化、多樣化的建筑結構不斷涌現(xiàn)。高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設

3、計在高層建筑過程中起到非常重要的作用，它能夠充分發(fā)揮建筑結構各個部分使用功能，使高層建筑結構更加完善。因此，不斷提高和完善高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計是促進建筑行業(yè)更好發(fā)展的前提條件。 </p><p>　　一、高層建筑中轉(zhuǎn)換層結構相關問題概述 </p><p><b>　　1、含義 </b></p><p>　　由于高層建筑工程項目的下部樓層受力比

4、較大，上部樓層受力相對較小，而一般的結構布置是下部剛度大，柱網(wǎng)密、 墻體多，到上部柱、墻的數(shù)量漸漸減少,從而擴大柱網(wǎng)。所以,結構的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。這就要求我們對結構必須進行“反常規(guī)設計”,即將上部布置小空間,下部布置大空間;上部布置剛度大的剪力墻,下部布置剛度小的框架柱。為了實現(xiàn)這種結構布置,就必須在結構轉(zhuǎn)換的樓層設計水平轉(zhuǎn)換構件,即轉(zhuǎn)換層結構。 </p><p><b>　　2

5、、形式 </b></p><p>　　目前，高層建筑中轉(zhuǎn)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： </p><p>　　1）梁式轉(zhuǎn)換結構（如下圖一所示托梁與雙向梁）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

6、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0.8m-6.0m，造價比較低。箱式結構（如下圖二所示）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>　　2）板式結構（如下圖三所示）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，梁支托難以實施的樓層轉(zhuǎn)換，板的厚度約為2.0m到2.8m，需要能夠滿足抗剪與抗切的要求，且

7、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>　　3）框架結構是以巨型柱或者豎向的筒體為大梁而構成的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層結構主要發(fā)展的趨勢。 </p><p><b>　　3、原則 </b></p>

8、<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行抵抗，所以，設計人員必須充分考慮這一問題，做好對于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層的剛度突變頻率，且盡量將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層主要結構，以保證設

9、計人員對于結構的分析及質(zhì)量的控制。 </p><p>　　二、高層建筑中轉(zhuǎn)換層結構優(yōu)化設計策略 </p><p>　　1）設計人員在對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層結構和建筑整體結構之間在設計方面的協(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(zhuǎn)

10、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。2）設計人員還要認真地做好對于落地構件的對稱、均勻設計，并適當提高其強度等級與截面尺寸，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(zhuǎn)換層結構差值處于1左右，并適當?shù)貙⒙涞貕Φ暮穸仍黾?，并縮小洞口的尺寸，或?qū)⒀a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&g

11、t;<p>　　3）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)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200mm以內(nèi)。且，高層建筑的結構轉(zhuǎn)換層不同于其他普通的薄壁桿件，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

12、況，為轉(zhuǎn)換層結構適當?shù)呐浣睢?</p><p>　　4）設計人員還要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(zhuǎn)換層一般位于同一樓層，若樓層高度為2.9m，勢必會造成樓層空間的浪費，若樓層高度小于2.2m，又會造成建筑扭轉(zhuǎn)剛度與側(cè)移剛度二者的增加，所以，為了應對建筑豎向剛度的突變，設計者還要盡可能地避免其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層分開設置，前者設置于2-3層

13、，而后者設置于4-5層。 </p><p>　　5）設計人員在設計轉(zhuǎn)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12m以內(nèi)。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(zhuǎn)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(nèi)力，為了達到這一目標，以加腋法為轉(zhuǎn)換梁的兩端

14、進行處理，以提升其結構的抗剪力性能。 </p><p>　　6）設計人員必須要合理設計轉(zhuǎn)換層結構的剛度。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

15、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400m，其他剪力墻則控制為350mm），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>　　三、結束語：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑項目越來越多，建筑結構設計越來越復雜化、多樣化，轉(zhuǎn)換層結構在高層建筑結構中應用普遍。強化高層建筑轉(zhuǎn)

16、換層結構設計水平，提高轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的應用能力，是建筑行業(yè)迫切需要解決的問題。因此，在未來高層建筑不斷增加的條件下，深入對轉(zhuǎn)換層結構的分析和研究，是提高高層建筑技術含量和建設水平的有效依據(jù)。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]王春偉.高層建筑轉(zhuǎn)換層結構設計中的問題分析[J].黑龍江科技信息,2011(23) </p