淺析建筑物轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

葉 果 袁國(guó)鋒

（四川省建筑設(shè)計(jì)院，四川 成都 610000）

當(dāng)前轉(zhuǎn)換層技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑物當(dāng)中，成為建筑物當(dāng)中一種常見的結(jié)構(gòu)。掌握建筑物轉(zhuǎn)化層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑物轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)效果，最終充分實(shí)現(xiàn)建筑物的使用功能，是當(dāng)前建筑物轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)的目的，最終推動(dòng)我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展。

一、轉(zhuǎn)換層的內(nèi)涵和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

建筑物的轉(zhuǎn)換層是建筑施工領(lǐng)域中常見的一種建筑結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前的建筑物中，為了更好地解決不同的層面之間存在著不同的使用功能和結(jié)構(gòu)性的差異，常常采用建筑轉(zhuǎn)換層的方式作為過渡，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)樓層上下部結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換，一般是在建筑物內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)換層，以此來調(diào)整不同結(jié)構(gòu)之間的受力狀況，最終保證建筑物的使用安全。

建筑物轉(zhuǎn)換層具有很大的優(yōu)勢(shì)和功能，主要體現(xiàn)在：1能夠?qū)崿F(xiàn)剪力墻和框架之間的轉(zhuǎn)換，所采用的方法是應(yīng)用建筑物內(nèi)部的剪力墻結(jié)構(gòu)或者是框架-剪力墻體系進(jìn)行轉(zhuǎn)換；2對(duì)建筑物建筑層結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)，充分實(shí)現(xiàn)上下結(jié)構(gòu)不對(duì)齊的布置。3改變建筑物上下受力柱的分布情況?？傮w來說，要想科學(xué)合理選擇轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)模式，通常要根據(jù)相應(yīng)建筑物本身的結(jié)構(gòu)特征以及建筑物使用功能方面的需求，充分實(shí)現(xiàn)建筑物轉(zhuǎn)換層在建筑行業(yè)中的使用，有效提高建筑物的穩(wěn)定性和使用性，極大限度的延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，最大限度的提高我國(guó)建筑事業(yè)的水平，促進(jìn)我國(guó)建筑事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

在建筑物內(nèi)部的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，承受著比較大的壓力，主要有建筑物上部的構(gòu)造因?yàn)橹亓Ξa(chǎn)生的負(fù)荷，還有建筑物懸掛下部結(jié)構(gòu)所行成的多層負(fù)荷，以及轉(zhuǎn)換層內(nèi)部存在的內(nèi)應(yīng)力，這些力最終都作用在建筑物的轉(zhuǎn)換層上，以此建筑物轉(zhuǎn)換層承受著很大的負(fù)荷。另外，建筑物轉(zhuǎn)換層還直接影響著整個(gè)建筑物的受力狀況，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)建筑物本身的特點(diǎn)靈活采用設(shè)計(jì)方案，保證建筑物轉(zhuǎn)化成的質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)建筑物的使用安全。

二、建筑物轉(zhuǎn)換層的發(fā)展方向

當(dāng)前建筑物轉(zhuǎn)換層技術(shù)有了很大的發(fā)展，其主要的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)：1預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)在施工和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上提供很多的方便，例如：對(duì)施工中產(chǎn)生裂縫的控制，減少施工中支撐的負(fù)擔(dān)，減小截面的尺寸等等。因此在施工的過程中對(duì)于大跨度轉(zhuǎn)換層來說，采用預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)非常適宜，充分實(shí)現(xiàn)節(jié)約鋼材和混凝土等優(yōu)點(diǎn)。2鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用，這種轉(zhuǎn)換層技術(shù)具有承載力好，剛度好等優(yōu)點(diǎn)，其耐用性和抗震性優(yōu)于鋼筋混凝土梁。在施工的過程中采用這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)加快工程進(jìn)度的優(yōu)點(diǎn)。這種技術(shù)在當(dāng)前我國(guó)的實(shí)際工程中應(yīng)用較少。

三、建筑物轉(zhuǎn)換層常見的類型

轉(zhuǎn)換層通常是根據(jù)建筑物的功能來設(shè)計(jì)，一般在高層的建筑中可以作為正常的樓層使用，如果受設(shè)計(jì)水平和樓層高的影響，一般情況下可以作為設(shè)備層應(yīng)用。根據(jù)轉(zhuǎn)換層不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)上常?？梢苑譃橐韵聨追N。

（一）梁式建筑轉(zhuǎn)換層

當(dāng)前現(xiàn)階段，再無過建筑業(yè)廣泛使用的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方案主要是采用框支梁同框支架以及剪力墻相結(jié)合的方式來增強(qiáng)轉(zhuǎn)換層之間的強(qiáng)度和剛度。這種設(shè)計(jì)方案在施工的過程中具有難度低、施工的可靠性比較強(qiáng)的特點(diǎn)，在當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛。梁式轉(zhuǎn)換層一般都是轉(zhuǎn)換大量的受力。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，無論是轉(zhuǎn)換大梁上部的墻體以什么形式出現(xiàn)，只要是墻體具有一定的長(zhǎng)度，那么轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會(huì)相對(duì)減小，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定范圍的受拉區(qū)域，傳到力的途徑清晰明確。下圖為梁式轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換大梁受力機(jī)理的示意圖。

（二）桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

這種轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)具有明顯的受力狀況，自身的重力比較小，同時(shí)抗震的效果比較好，在很大程度上提高建筑物的質(zhì)量，進(jìn)一步保證建筑物的使用安全。但是這種設(shè)計(jì)方案也存在一定的不足，特別是在節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方面存在較高的難度，因此在當(dāng)前的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較小。這種設(shè)計(jì)方式通常應(yīng)用于高度在3米以上的轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)當(dāng)中。如果設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中采用相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力的技術(shù)，那么可以很大程度上減少構(gòu)建的截面，提升工程的空間，降低工程的造價(jià)。

（三）斜柱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

這種設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)相對(duì)來說比較特殊，它能夠充分發(fā)揮相應(yīng)混凝土承載的壓力，減少轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)對(duì)建筑物空間的占有率。但是在設(shè)計(jì)的過程中有一點(diǎn)需要注意的是，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要時(shí)刻注意建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)水平荷載，一般是采用增加拉梁或者是圈梁的方法，能夠找出平衡水平載荷量的最佳途徑，最大限度的提高轉(zhuǎn)換層的強(qiáng)度和剛度。

（四）板式建筑轉(zhuǎn)換層

這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)，可以在建筑物的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)上隨便布置軸網(wǎng)或者是結(jié)構(gòu)的形式，這對(duì)于一些建筑物來講是一個(gè)比較恰當(dāng)?shù)倪x擇。但是通常情況下建筑物的轉(zhuǎn)換層存在著非常復(fù)雜的受力狀況，并且受自身?xiàng)l件的限制，從而使轉(zhuǎn)換層成為建筑物當(dāng)中相對(duì)比較薄弱的一個(gè)部位，很大程度上降低了建筑物的抗震性能，所以在施工的過程中對(duì)于這種轉(zhuǎn)換層的選取要小心謹(jǐn)慎。

（五）巨型框架轉(zhuǎn)換層

這種轉(zhuǎn)換層技術(shù)是我國(guó)進(jìn)一步發(fā)展轉(zhuǎn)換層技術(shù)的方向，該設(shè)計(jì)主要是通過垂直分布的簡(jiǎn)體或是大型的立柱構(gòu)成的，具有形式多變，性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)，能夠充分提升建筑物轉(zhuǎn)換層的剛度和硬度，最終保證建筑物的質(zhì)量，提高轉(zhuǎn)換成的剛度和硬度。

（六）框支梁轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)

這種轉(zhuǎn)換層所采取的方式是將底層部分剪力墻改為框架形式，充分形成建筑所需要的空間，并且在底層布置落地剪力墻，在布置底部剪力墻的時(shí)候要充分考慮一下幾個(gè)環(huán)節(jié)，首先是保證大的空間層存有充分的剛度防止沿豎上下剛度的變化過快，影響使用，同時(shí)必須控制落地剪力墻的間距和轉(zhuǎn)換層樓板的厚度，下表為某一工程轉(zhuǎn)換層上下剪力的分配，在轉(zhuǎn)換層以上框支墻的剪力中有大部分通過轉(zhuǎn)換成那個(gè)板傳遞到相應(yīng)的落地建立墻上（見表1）。

?

?

在設(shè)計(jì)的過程中必須控制剪力墻的間距，如果間距過大，會(huì)影響樓板的形狀，使樓板發(fā)生明顯的形狀的改變，還要注重加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層樓板的構(gòu)造措施，最終保證施工的安全和轉(zhuǎn)換層的正常使用。

四、建筑物轉(zhuǎn)換層施工要點(diǎn)

（一）鋼筋工程

在施工之前必須要仔細(xì)熟悉圖紙，特別是對(duì)關(guān)鍵的部位，要更加仔細(xì)認(rèn)真的查看。對(duì)于鋼筋的使用在綁扎之前要對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，要是工作人員掌握好綁扎的順利和相應(yīng)的操作方法。在施工過程中對(duì)于鋼筋的數(shù)量、價(jià)格和位置了如指掌，隨時(shí)進(jìn)行復(fù)查，保證鋼筋的使用。鋼筋在綁扎結(jié)束以后要進(jìn)行仔細(xì)認(rèn)真的檢查，看看綁扎是否牢固。嚴(yán)格控制柱插筋位置，避免發(fā)生鋼筋位移及規(guī)格與設(shè)計(jì)圖紙不符?？刂泼姘遑?fù)筋的高度，特別是懸挑部位的鋼筋，設(shè)置鋼筋支架及跳板，避免人為踩踏后落低，懸挑結(jié)構(gòu)必須單獨(dú)開具隱蔽工程驗(yàn)收單。工程上使用的鋼筋不得隨意替換，影響工程的質(zhì)量。綁扎要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，以此來保證工程的質(zhì)量。

（二）模版工程

模版的設(shè)計(jì)必須按照工程的實(shí)際要求進(jìn)行。在進(jìn)行設(shè)計(jì)模版之前必須找到相關(guān)的工作人員了解情況。對(duì)于工程現(xiàn)場(chǎng)模板及配件應(yīng)按規(guī)定、數(shù)量逐次清點(diǎn)及檢查，不符合質(zhì)量要求的不得使用。模版安裝的過程中，必須保證位置的準(zhǔn)確性，模版本身不能扭曲和拱裂，模版拼縫要緊密。正確留置孔洞、埋件等，在翻樣圖上自行編號(hào)，防止漏放。安裝要牢固，經(jīng)復(fù)核無誤后方能封閉模板。每層模板施工完畢后，要進(jìn)行技術(shù)復(fù)核工作，達(dá)到要求方可澆搗混凝土。

（三）大體積混凝土工程

對(duì)于混凝土的施工全過程做到仔細(xì)監(jiān)督，確?；炷翝矒v工作的順利進(jìn)行。嚴(yán)格把握好質(zhì)量關(guān)，水泥、石子、砂、粉煤灰、外摻劑等要達(dá)到國(guó)家規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)?；炷撂涠葒?yán)加控制。嚴(yán)禁任意加水。質(zhì)量部門分三班巡回監(jiān)督檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，立即督促整改。向各個(gè)攪拌站反饋現(xiàn)場(chǎng)混凝土實(shí)際坍落度、可泵性、和易性等質(zhì)量信息，以有利于控制攪拌站出料質(zhì)量。時(shí)刻掌握好混凝土的澆搗，要求每個(gè)技術(shù)操作人員對(duì)混凝土的下料方法和振搗的步驟做到心中有數(shù)?；炷翑嚢柢囘M(jìn)場(chǎng)，混凝土品質(zhì)嚴(yán)格把關(guān)，檢查攪拌車運(yùn)輸時(shí)間、混凝土坍落度、可泵性是否達(dá)到規(guī)定要求。對(duì)不合格者堅(jiān)決予以退車。每臺(tái)泵車進(jìn)料量要及時(shí)反映到調(diào)度室，按澆搗總量及時(shí)平衡攪拌車進(jìn)入各泵位，基本做到澆接速度相同，齊頭并進(jìn)。充分保證混凝土的內(nèi)外溫差，防止使用的過程中產(chǎn)生裂縫。

五、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的原則

通常情況下，建筑物內(nèi)部的轉(zhuǎn)換層的設(shè)置在一定程度上會(huì)造成建筑物縱向剛度結(jié)構(gòu)的改變，使其變成建筑物中相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。根據(jù)這種狀況，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量減少需要轉(zhuǎn)換的縱向構(gòu)件，同時(shí)相應(yīng)的增加直接落地的縱向構(gòu)建的數(shù)量，從而最大限度改變建筑物剛性結(jié)構(gòu)的突變程度，提高整個(gè)建筑物的抗震能力。根據(jù)建筑物轉(zhuǎn)換層所在的位置不同，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取不同的設(shè)計(jì)方案。例如：當(dāng)建筑物轉(zhuǎn)換層的位置相對(duì)較低時(shí)，這時(shí)對(duì)建筑物的重心和受力狀況的影響相對(duì)較小，這個(gè)時(shí)候建筑物的穩(wěn)定性更好。所以根據(jù)這些特點(diǎn)，在進(jìn)行建筑物轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量降低轉(zhuǎn)換層的位置，充分保證建筑物的穩(wěn)定性。最后在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)在主要是采用強(qiáng)化下部結(jié)構(gòu)，相對(duì)弱化上部結(jié)構(gòu)的思路，保證施工進(jìn)度和質(zhì)量的前提下，盡量減少施工的難度，有效的控制施工的成本，最終實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

六、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題

（一）提高轉(zhuǎn)換層與整個(gè)建筑物的整體性

一般情況下通過調(diào)整轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容來提高轉(zhuǎn)換層和建筑物的整體性能，以此來提高建筑物的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)整個(gè)建筑物的使用壽命。為此應(yīng)該盡可能的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，令質(zhì)量中心與剛度中心相對(duì)應(yīng)，從而更加明確轉(zhuǎn)換層的受力狀況，避免建筑物出現(xiàn)剛度突變的狀況，最終實(shí)現(xiàn)建筑物的整體性目的。

（二）合理安排轉(zhuǎn)換層的位置

由于建筑物特別是高層建筑物的受力模式較為復(fù)雜，并且建筑物內(nèi)部所受作用力的種類和分布都會(huì)隨著建筑物高度的增加而發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度時(shí)，建筑物所承受的壓力增大，給建筑物的設(shè)計(jì)帶來很大的不便。如果轉(zhuǎn)換層的位置過高，常常會(huì)使轉(zhuǎn)換層內(nèi)部的受力狀況發(fā)生改變，也會(huì)對(duì)上下層面的剛度和受力方式產(chǎn)生一定的影響，使轉(zhuǎn)化層成為整個(gè)建筑物中的薄弱環(huán)節(jié)，降低建筑物的抗震能力和效果。因此應(yīng)該適當(dāng)降低轉(zhuǎn)換層所處的位置，保證建筑物的質(zhì)量。

（三）保證轉(zhuǎn)換層的剛度

轉(zhuǎn)換層的好壞直接影響著整個(gè)建筑物的質(zhì)量。在建筑物的設(shè)計(jì)和施工過程中，建筑物本身的高度和重量在很大程度上決定著轉(zhuǎn)換層所能承受的垂直負(fù)荷，通常情況下轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)容易使建筑物在轉(zhuǎn)換層的部位產(chǎn)生剛性突變，成為整個(gè)建筑物的薄弱環(huán)節(jié)，在很大程度上降低整個(gè)建筑物的防震效果。因此在進(jìn)行建筑物轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意確保轉(zhuǎn)換層的剛性結(jié)構(gòu)不低于其上層結(jié)構(gòu)的70%。為了更好的實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)，應(yīng)該合理調(diào)整剪力墻的分布，適當(dāng)提高剪力墻的厚度，再是供的過程中采用等級(jí)比較高的混凝土，從根本上保證轉(zhuǎn)換層的剛度，從而確保建筑物的抗震性能。

結(jié)語

綜上所述，通過合理分析建筑物轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和種類以及充分了解建筑物轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該的注意事項(xiàng)，能夠有效的提高建筑物轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)效果，在保證工程質(zhì)量的前提下，降低整個(gè)工程的施工難度，有效降低施工造價(jià)和成本，保證建筑物的質(zhì)量，延長(zhǎng)整個(gè)建筑物的使用壽命，最終實(shí)現(xiàn)促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的廣泛發(fā)展。

[1]馬亮.淺談梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2011（9）.

[2]戴征志.對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].現(xiàn)代企業(yè)文化，2010（15）.

[3]付華芬.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].廣東建材，2007（11）.

[4]梁世雄，劉卓明，蔣彬.淺談某高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科技與生活，2010（14）.

[5]張春花.關(guān)于建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].四川建材，2008（3）.

[6]王碧燕.對(duì)現(xiàn)代高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].城市建設(shè)，2010（4）.

[7]譚柱.關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].中華民居，2010（12）.

[8]關(guān)度豪.試述如何做好高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2010（18）.

[9]李鵬超，王建云.高層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層及應(yīng)用探討[J].國(guó)外建材科技，2005（04）.