建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探析

褚立明 謝輝

摘要：本文筆者從轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概述著手，分析了其定義以及注意事項，重點闡述了短肢剪力墻梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，目的是為建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo)和借鑒，進而推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和進步。

關(guān)鍵詞：建筑轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計；探析

在建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此需要加強對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視，這就需要結(jié)合建筑的實際情況，采用合適的建筑設(shè)計方案，并充分了解建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的注意事項，進而有效的提高建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計效果，在保證工程質(zhì)量的同時，達到降低工程施工難度。通過對建筑進行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有效的促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展向著更加科學合理的方向發(fā)展。

1 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的概述

城市的發(fā)展帶動了建筑行業(yè)的發(fā)展，其功能也獲得了較大的發(fā)展，建筑功能的不同要求進行不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這就需要借助轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)功能的多樣化和綜合化，滿足人們對建筑的多種需求。在建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，短肢剪力墻梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成果。

1.1 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的定義

所謂的轉(zhuǎn)換層技術(shù)是指根據(jù)某一層的上部和下部的使用功能，采用不同的結(jié)構(gòu)類型，進而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，那么該層就是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。建筑行業(yè)的發(fā)展推動了高層建筑的發(fā)展，為了實現(xiàn)建筑的多功能性和具備綜合用途的特點，轉(zhuǎn)換層技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，一般在高層建筑中，下部多為商業(yè)區(qū)，上部多為辦公和生活區(qū)域。但是在轉(zhuǎn)換層技術(shù)的應(yīng)用中，面臨著較大的困難，這是因為轉(zhuǎn)換層的受力情況較為復(fù)雜，稍有失誤便會引發(fā)災(zāi)難性的結(jié)果，其次，轉(zhuǎn)換層的地震反應(yīng)強烈。

1.2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的形式

在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，會有多種形式，一般而言主要包括以下幾種形式：

1.2.1 梁式轉(zhuǎn)換

梁式轉(zhuǎn)換在當前的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成效，具有明顯的優(yōu)勢，諸如路徑清晰快捷、可靠性高和構(gòu)造簡單施工方便等，才外，該設(shè)計方法可以用于8度以及8度以下的設(shè)計，且抗震效果好，其抗震效果受到層數(shù)的影響，一般而言，要想取得較高的抗震烈度，需要對大空間的層數(shù)進行嚴格的限制。

1.2.2 桁架轉(zhuǎn)換

如果底部的樓層柱距較大，這時換梁的高度與整個樓層的高度相一致，同時無法對其進行開洞，因此無法采用梁式轉(zhuǎn)換，這就需要借助桁架轉(zhuǎn)換，進而達到傳力明確和傳力途徑清晰的優(yōu)點，但是該形式的構(gòu)造和施工難度較大，主要是蒂點處的設(shè)計和施工方面。在利用桁架轉(zhuǎn)換形式進行需要堅持強柱弱梁、強邊柱弱中柱的原則，并要保證施工的強度，同時要通過對剪胝比的計算確定轉(zhuǎn)換層的截面尺寸，進而有效的對變形的預(yù)防。為了提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和效果，需要做到滿層鋪設(shè)，并將下部的斜桿交點作為上部密柱的支撐點，然后對每個節(jié)點的剛度進行加強，進而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的完善，并對預(yù)應(yīng)力帶來的結(jié)構(gòu)強度問題進行有效的預(yù)防。

1.2.3 板式轉(zhuǎn)換

板式轉(zhuǎn)換具有設(shè)計靈活和不受結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)限制等優(yōu)點，但是具有結(jié)構(gòu)構(gòu)件大和材料消耗大的特點，進而增加了施工的造價，一般用于上部剪力墻布置復(fù)雜并且軸線錯位較多的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。板式的轉(zhuǎn)換多用于非抗震和抗震設(shè)計，為了避免出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，需要在轉(zhuǎn)換設(shè)計以前進行對厚板的抗震性能以及受力特點以及傳力的途徑進行分析和研究，提高設(shè)計的可靠性和科學性。

1.2.4 箱形轉(zhuǎn)換

該轉(zhuǎn)換設(shè)計多用于上下不的板厚度較大時，并且需要實現(xiàn)上下板與之間托梁的共同合作，此外，還可以用于上下層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換以及柱網(wǎng)尺寸擴大或者是軸線的錯位設(shè)計中。

1.3 其他轉(zhuǎn)換形式

除了上述的轉(zhuǎn)換形式以外，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中還會涉及到其他形式的轉(zhuǎn)換設(shè)計，如若是需要在下層的兩柱之間加入一根柱時，需要借助斜柱轉(zhuǎn)換，在頂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計中可以利用巨型轉(zhuǎn)換，大大的提高靈活性和高效能。

2 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

為了滿足建筑使用功能的全面性和綜合性的需求，需要加強對建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的制定，這就需要從建筑的功能需求著手，采取合適的方式進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而提升建筑的整體性能。這就需要從以下幾個方面著手，進行科學合理的設(shè)計：

2.1 轉(zhuǎn)換層剛度的要求

在進行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要保證轉(zhuǎn)換層的剛度達到規(guī)定的要求，這對于高層建筑的施工來說尤其重要。因為建筑的本身的高度以及重力對轉(zhuǎn)換層的承受能力有著重要的影響，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛度達不到要求容易使轉(zhuǎn)換層成為就建筑的薄弱環(huán)節(jié)，進而對其抗震性能產(chǎn)生了消極的影響，這就需要在進行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，確保轉(zhuǎn)換層的剛度在上層結(jié)構(gòu)剛度的70%以上，因此需要充分了解內(nèi)部剪力墻的受力情況，并且將剪力墻的厚度控制在規(guī)定的范圍，同時采用強度等級較高的混凝土進行施工，這樣可以對縱橫墻的結(jié)構(gòu)進行合理的排布，起到了保證轉(zhuǎn)換層剛度的效果，進而有效的保護了建筑的整體抗震性能。

2.2 加強轉(zhuǎn)換層與建筑的聯(lián)系

為了提高建筑物的整體性能，需要加強轉(zhuǎn)換層與建筑的聯(lián)系，提高其整體性能，在對轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，加強二者的聯(lián)系，提高建筑的穩(wěn)定性，進而起到延長建筑的使用壽命的目的。因此，需要進行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，最大限度的簡化上下層的軸網(wǎng)之間的設(shè)計方案，進而提高質(zhì)量中心與剛度中心的適應(yīng)性，從而加強對受力分析的研究，這樣可以很大程度的避免出現(xiàn)剛度突變的現(xiàn)象，大大的提高建筑的整體性能。

2.3 明確轉(zhuǎn)換層的位置

在對建筑物進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需啊喲對復(fù)雜的受力模式進行分析，并且將愛情對作用力的分類和分布進行分析，這是因為用力的種類以及分布會受到建筑高度的影響。在高度達到一定的范圍后，建筑物受到各個方面的力的影響，并且受力效果逐漸上升，這就加大的了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的困難。如果轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置的高度較大，就會引起轉(zhuǎn)換層受力情況的變化，并且對下層的剛度和受力方式產(chǎn)生較大的影響，進而對整個建筑產(chǎn)生消極的影響，這就需要在對轉(zhuǎn)換層進行設(shè)計時，要最大限度的降低轉(zhuǎn)換層的位置，設(shè)置在三層以下，禁止超過六層。

2.4 合理設(shè)計短肢剪力墻

布置落地簡體（或一般剪力墻）的高層短肢剪力墻梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)由于轉(zhuǎn)換粱是一般轉(zhuǎn)換粱，結(jié)構(gòu)豎向剛度變化不大，轉(zhuǎn)換層上下內(nèi)力傳力途徑的突變程度也小于部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，所以對布置落地簡體（或一般剪力墻）的高層短肢剪力墻梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，當轉(zhuǎn)換層設(shè)置在三層及三層以上時，轉(zhuǎn)換柱及剪力墻底部加強部位的抗震等級不用再特別提高，轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)力增大系數(shù)也不用再作提高。

轉(zhuǎn)換粱支承柱至底層柱的地震剪力標準值調(diào)整應(yīng)比框支剪力墻結(jié)構(gòu)降低?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下剛度差異較大，轉(zhuǎn)換層樓板要完成上下層剪力的重新分配，自身在平面內(nèi)受力很大，樓板有顯著的變形。

參考文獻：

[1] 王平山，干鋼，孫炳楠，唐錦春.高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層內(nèi)力分布研究[J].科技信息，2012，（05）.

[2] 張俊東.高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市規(guī)劃與發(fā)展，2009，（07）.

[3] 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[J].浙江大學學報，2010（09）.

[4] 張俊東.高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].現(xiàn)代努濟信息，2009，（11）.

[5] 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[J].價值工程，2010，（06）.

[6] 劉躍平.高層建筑框支剪力墻轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計[J].湖南工程學院學報（自然科學版）. 2008，（04）.

[7] 李偉才.某高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2012，（25）.