高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)方法分析

楊全洲

摘 要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，高層建筑數(shù)量越來(lái)越多；隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)高層建筑也提出了更高的要求，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)得到了較為廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，需要綜合考慮諸多方面的因素，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文簡(jiǎn)要分析了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)方法，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)形式

城市化進(jìn)程在逐步的加快，人們對(duì)高層建筑的功能提出了更高的要求，開(kāi)始趨向多樣化和全面化發(fā)展。如今，經(jīng)常見(jiàn)到的建筑物結(jié)構(gòu)形式就是利用墻體和柱網(wǎng)來(lái)分開(kāi)民用住宅和公共場(chǎng)所，促使各自的使用需求得到有效滿(mǎn)足。那么這就需要將轉(zhuǎn)換層應(yīng)用過(guò)來(lái)，促使這種結(jié)構(gòu)變化形式的過(guò)渡有效實(shí)現(xiàn)，各自的需求功能才能得到滿(mǎn)足。

1 轉(zhuǎn)換層的定義及設(shè)計(jì)原則

（1）轉(zhuǎn)換層概述：在高層建筑中，如果結(jié)構(gòu)下部有著較大的受力，上部結(jié)構(gòu)有著較小的受力，為了促使建筑安全性得到保證，就需要保證下部結(jié)構(gòu)足夠的牢靠，因此布置的下部結(jié)構(gòu)應(yīng)該有著較大的剛度和較多的墻體，上部結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸減少墻柱的數(shù)量，那么就需要對(duì)柱網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)，這樣相較于建筑下部的活動(dòng)空間，建筑物上部有著更大的活動(dòng)空間。為了促使建筑的功能需求得到滿(mǎn)足，就需要?jiǎng)?chuàng)新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)給應(yīng)用過(guò)來(lái)，促使人們多樣化的功能需求得到滿(mǎn)足。

（2）設(shè)計(jì)原則：通過(guò)實(shí)踐研究表明，將轉(zhuǎn)換層設(shè)置于建筑物中，可以改變它的豎向剛度，促使結(jié)構(gòu)的抗震能力得到有效降低，為了避免出現(xiàn)這種問(wèn)題，就需要將這些原則貫穿于設(shè)計(jì)過(guò)程中；在對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中，選擇的豎向構(gòu)件應(yīng)該直接落地，因此需要結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件會(huì)影響到剛度，結(jié)構(gòu)抗震能力會(huì)得到降低；另外，要按照宜低不宜高的原則來(lái)將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)置于高層建筑豎向位置較低的地方；優(yōu)化轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，選用的換層結(jié)構(gòu)形式的傳力路徑應(yīng)該是明確的，這樣結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)工作才可以更加順利的進(jìn)行。要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換剛度，盡量設(shè)置較小的剛度，這樣建筑物的安全性和經(jīng)濟(jì)性才可以得到保證。

2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)

（1）梁式轉(zhuǎn)換：如今，梁式轉(zhuǎn)換是高層建筑垂直轉(zhuǎn)換中最為經(jīng)常用到的結(jié)構(gòu)形式，它有著十分直接明確的傳力途徑，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換梁，上部墻可以向下部柱傳遞受力，這樣整個(gè)建筑物的使用功能就可以得到保證。采用這種轉(zhuǎn)換方法，工程計(jì)算、分析以及設(shè)計(jì)起來(lái)比較的簡(jiǎn)單，不需要較高的成本造價(jià)，因此，得到了較為廣泛的應(yīng)用。

（2）箱式轉(zhuǎn)換：這種轉(zhuǎn)換方式是澆筑單向托梁、雙向托梁以及上下層較厚的樓板，使其成為一個(gè)整體，這種轉(zhuǎn)換層有著較大的剛度。

（3）板式轉(zhuǎn)換：如果轉(zhuǎn)換層上下柱網(wǎng)有著較多的錯(cuò)開(kāi)，沒(méi)有按照次序來(lái)進(jìn)行布置，無(wú)法采用梁進(jìn)行承托，就需要應(yīng)用板式轉(zhuǎn)換層，設(shè)置的轉(zhuǎn)換板厚度應(yīng)該在2～2.5m之間，這樣它的抗剪能力和抗沖切能力才可以得到有效提高。這種轉(zhuǎn)換層可以靈活擺動(dòng)它的下層柱，但是因?yàn)橛兄^大的自重，需要花費(fèi)較多的材料，并且有著較大的施工難度。

（4）斜柱轉(zhuǎn)換：這種轉(zhuǎn)換層可以將混凝土可壓縮性能的優(yōu)勢(shì)給充分發(fā)揮出來(lái)，擴(kuò)大建筑的利用空間。將這種轉(zhuǎn)換層給應(yīng)用過(guò)來(lái)，水平荷載會(huì)得到增大，為了解決這個(gè)問(wèn)題，就需要將圈梁或者拉梁添加于轉(zhuǎn)換層施工過(guò)程中，選擇最短的路徑。在施工過(guò)程中，需要分擔(dān)斜柱轉(zhuǎn)換層的荷載，那么就需要在更多的樓層來(lái)連接轉(zhuǎn)換斜柱，這樣轉(zhuǎn)換層的安全才可以得到有效保證。

3 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

（1）框支柱：通常利用軸壓比來(lái)確定框支柱截面尺寸，還需要促使剪壓比得到滿(mǎn)足；框支柱的延性會(huì)受到軸壓比的影響，因此要想促使框支柱的延性得到保證，就需要對(duì)它的軸壓比嚴(yán)格控制。因?yàn)楣こ炭蛑е鶠橐患?jí)的抗震等級(jí)，那么就需要保證軸壓比不大于0.6；如果有著較大的截面尺寸，那么就需要保證軸壓比在0.55以下。另外，配箍率也會(huì)影響到它的延性，那么相較于一般的框架柱，支柱就有著更大的配箍率?？蛑е寝D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分，對(duì)于結(jié)構(gòu)質(zhì)量來(lái)講，會(huì)直接收到它的安全性的影響。因此，就需要用相應(yīng)的增大系數(shù)來(lái)乘以柱端剪力和柱端彎矩，在對(duì)每層框支柱的承受剪力和進(jìn)行計(jì)算時(shí)，對(duì)30%的基底剪力直接選取，要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的程序來(lái)進(jìn)行計(jì)算，我們假設(shè)樓板有著無(wú)限大的剛度，那么結(jié)合豎向構(gòu)件的剛度，來(lái)分配水平剪力。因?yàn)榭蛑е膭偠缺鹊撞考袅偠纫?，那么框支柱只有較小的剪力。

（2）框支梁：框支梁的設(shè)置，可以促使框支剪力墻的抗震性能得到保證。要結(jié)合剪壓比，來(lái)控制框支梁截面尺寸，要按照兩倍的上墻厚，來(lái)設(shè)置它的寬度，保證其不小于40cm。要結(jié)合跨度，來(lái)確定高度。在施工過(guò)程中，框支梁的梁寬需要保證在80cm。因?yàn)槠溆兄^大的受力，那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將一定的安全儲(chǔ)備留設(shè)出來(lái)?？蛑Я嚎v筋為2級(jí)的抗震等級(jí)，那么就需要保證它的配筋率在0.4%以上?？蛑Я旱呐浣盥室?guī)定的是不小于0.8%；因?yàn)榭蛑Я簺](méi)有均勻的受力，有著較大的軸力存在于梁中，那么就需要保證配備的腰筋量符合相關(guān)的要求，這樣才可以順利的施工?？蛑Я菏强拐鸬闹匾獦?gòu)件，要將強(qiáng)剪弱彎的原則給執(zhí)行下去，如果有著較多的縱筋數(shù)量，那么就需要對(duì)箍筋進(jìn)行強(qiáng)化。

（3）轉(zhuǎn)換層樓板：轉(zhuǎn)換層對(duì)框支剪力墻進(jìn)行了劃分，上下兩部分有著不同的受力情況。在上部樓層中，有分配原則存在于外荷載產(chǎn)生的水平力中，要對(duì)各片剪力墻的等效剛度比例充分考慮。在下部樓層中，相較于落地剪力墻間剛度，框支柱剛度存在著很大的差別，落地剪力墻主要承擔(dān)著水平剪力，那么轉(zhuǎn)換層處就有著不均勻的荷載，轉(zhuǎn)換層樓板有著十分大的作用，需要分配上下部分剪力，并且轉(zhuǎn)換層樓板有著較大的受力和較大的變形，那么為了發(fā)揮功能，就需要保證剛度符合相關(guān)的要求。

（4）構(gòu)造措施：轉(zhuǎn)換梁截面尺寸的確定，通常情況下，有剪壓比來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這樣含箍率才可以符合相關(guān)要求，并且避免有脆性破壞問(wèn)題發(fā)生。在對(duì)轉(zhuǎn)換梁支座截面處剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行確定時(shí)，需要對(duì)上部受力的不對(duì)稱(chēng)性以及其他因素進(jìn)行考慮。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上文的敘述分析我們可以得知，為了促使高層建筑的安全和功能需求得到保證，就需要將轉(zhuǎn)換層應(yīng)用過(guò)來(lái)。不同的建筑結(jié)構(gòu)有著不同的情況，那么就需要對(duì)差異化的轉(zhuǎn)換層類(lèi)型進(jìn)行選擇。在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)要求來(lái)進(jìn)行，對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量嚴(yán)格控制，要對(duì)各個(gè)構(gòu)件體系充分了解，將它的長(zhǎng)處給充分發(fā)揮出來(lái)，促使轉(zhuǎn)換層質(zhì)量得到有效保證。本文簡(jiǎn)要分析了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)方法，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

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