關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究

袁擁軍

摘要：在現(xiàn)代高層建筑工程項目中，設(shè)計是確保工程質(zhì)量的根本前提，同時也是整個建筑工程項目建設(shè)的重要依據(jù)。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換層作為樓層的上下部之間的重要轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，且根據(jù)建筑功能的需要，不同的樓層的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計也存在較大的差異。而結(jié)構(gòu)又是確保整個工程質(zhì)量的重要部分，其設(shè)計質(zhì)量的高低與工程質(zhì)量的高低有著密切的關(guān)系。因而作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，為最大化的確保設(shè)計水平的提升，為整個工程質(zhì)量的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；設(shè)計

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了更好地滿足高層建筑各部分結(jié)構(gòu)功能的正常發(fā)揮，就必須致力于設(shè)計水平的提升，才能更好地滿足當(dāng)前高層建筑多元化、復(fù)雜化的使用需求。那么作為新時期背景下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，應(yīng)如何在實際工作中加強(qiáng)對其的設(shè)計呢？筆者結(jié)合自身工作實踐，做出以下幾點分析。

1.概述高層建筑結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

1.1加強(qiáng)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性

為了更好地設(shè)計高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，作為設(shè)計人員對高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識，并通過查閱相關(guān)資料，總結(jié)設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題和不足，在設(shè)計過程中盡可能地結(jié)合工程實際進(jìn)行針對性的設(shè)計，才能最大化的確保設(shè)計的有效性。因此，在此基礎(chǔ)上，必須對轉(zhuǎn)換層的定義有一個基本的認(rèn)識。那么什么是轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)呢？

1.2關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的定義的分析

隨著城市化進(jìn)程不斷的加快，城市土地資源的日益稀缺，高層建筑已成為我國建筑事業(yè)發(fā)展的重大趨勢，而作為新時期背景下的高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，往往為了滿足當(dāng)前人們對建筑功能需求日益增長的現(xiàn)狀下，給建筑留下更大的內(nèi)部空間，促進(jìn)建筑網(wǎng)狀的擴(kuò)大而降低墻體的修建規(guī)模，且為了在建筑結(jié)構(gòu)的上層開設(shè)小空間，就必須利用多層墻體而實現(xiàn)，但在實際設(shè)計過程中，很多設(shè)計人員會發(fā)現(xiàn)，由于豎向桿件難以貫通接地，這就難以達(dá)到高層建筑結(jié)構(gòu)與功能的銜接，此時就必須利用水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接下部的豎向桿件，以此來滿足高層建筑對各項功能的需要，而采用的這一建筑結(jié)構(gòu)就是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)[1]。

1.3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中的重要作用分析

通過上述分析，我們對高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念有了一定的認(rèn)識，那么高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有哪些功能呢？通常情況下，一般有以下幾種：一是在上下層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換過程中設(shè)計，此種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式主要在剪力墻結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)之中，從而創(chuàng)造出較大的內(nèi)部自由空間，二是在上下層柱網(wǎng)以及軸線變化時應(yīng)用，雖然轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)變化，但利用其將下層結(jié)構(gòu)構(gòu)成較大的柱網(wǎng)，因而主要在下層入口較大的外框筒應(yīng)用；三是轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的形式與軸線的布置，從而在上下層結(jié)構(gòu)中形成不對稱的結(jié)構(gòu)。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)中不同轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的類型較多，但主要有梁式、桁架式、厚板厚梁式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。因而為了確保設(shè)計的有效性，筆者結(jié)合自身工作實踐，就這幾種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略做出以下幾點分析。

2.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是最為常見的一種結(jié)構(gòu)形式。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主要是為了把墻轉(zhuǎn)換為梁柱，從而在結(jié)構(gòu)設(shè)計時為設(shè)計人員掌握更多的傳力途徑。因而在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加強(qiáng)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用具有十分重要的作用，不僅梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)簡單，且高層造價低，所以在高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。因而作為設(shè)計人員，必須在設(shè)計過程中充分考慮轉(zhuǎn)換梁所承受的來自豎向桿件的荷載力，并結(jié)合不同轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式的受力規(guī)律，針對性的確定設(shè)計方法，并在設(shè)計時充分考慮由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的不同和荷載作用的大小帶來的影響，以此從根本上確保梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性[2]。

2.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，其設(shè)計的重要的就在于如何設(shè)計節(jié)點，一旦節(jié)點受力較大，則極易導(dǎo)致剪切出現(xiàn)破壞，因而在設(shè)計過程中應(yīng)使得的提高配筋量，與此同時，由于桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高度方面的要求十分嚴(yán)格，所以必須對設(shè)計的高度進(jìn)行嚴(yán)格地控制，以最大化的避免由于地震的作用給建筑結(jié)構(gòu)形成破壞。加上此類結(jié)構(gòu)受力規(guī)律十分明顯，應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的靈活性和抗震性能，所以我們可以簡單地認(rèn)為其是對梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的升級和改造，而鋼筋砼作為轉(zhuǎn)換層的重要組成材料，在轉(zhuǎn)換層的樓面結(jié)合層內(nèi)應(yīng)設(shè)置此類結(jié)構(gòu)的上下桿件，但此類結(jié)構(gòu)的高度較高，且下部桿件界面的尺寸小，因而其雖然具有良好的整體性，在施工方面卻處理起來十分復(fù)雜。因而一旦在設(shè)計過程中節(jié)點設(shè)計不到位，就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，所以在設(shè)計中應(yīng)十分注重。

2.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，經(jīng)常由于上下柱網(wǎng)的軸線出現(xiàn)較大的錯開，而不得不利用厚板用于承重，因而為了滿足這一要求，就必須對厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行精心設(shè)計。但在設(shè)計過程中，必須充分考慮到，雖然利用厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能靈活地布置下層的柱網(wǎng)，也不用同下層結(jié)構(gòu)之間相互對其，但是厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的自重往往較大，且消耗的施工材料較多，加上在傳力過程中難題結(jié)算機(jī)構(gòu)，所以必須結(jié)合實際針對性地確定結(jié)構(gòu)的厚度，使其在承受荷載的同時保證整個結(jié)構(gòu)運(yùn)行的安全性[3]。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾點問題

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了做好上述幾種結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計外，在實際設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合實際針對性的確定建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的類型，并在設(shè)計過程中應(yīng)注意以下問題：

首先，由于在高層建筑中設(shè)置轉(zhuǎn)換層會導(dǎo)致其豎向的剛度出現(xiàn)變化，尤其是在地震的作用下極易形成諸多薄弱的環(huán)節(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致整個建筑的結(jié)構(gòu)的抗震性能下降，所以，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡可能地減少豎向構(gòu)件的使用，進(jìn)而減少轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在降低由于剛度突然變化的情況下帶來的影響的同時提高建筑的抗震性能，在此基礎(chǔ)上，高層建筑豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)盡量選擇位置較低的部位，尤其是在確定結(jié)構(gòu)形式時必須對其傳力路徑進(jìn)行確定之后進(jìn)行選擇，進(jìn)而為結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

其次，為了滿足高層建筑抗震設(shè)計的要求，需要對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層結(jié)構(gòu)的總體剛度進(jìn)行有效的處理，避免剛度突變地震作用下帶來的危害。因此，在設(shè)計過程中，通常采用加大截面尺寸、加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度、增加剪力墻等方法來強(qiáng)化剛度。

最后，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度要控制在地震作用影響的范圍之內(nèi)，不宜過大，也不宜過小，剛度太大，地震作用下容易增加建筑物地震發(fā)應(yīng)，剛度太小又會影響建筑物上下層結(jié)構(gòu)的受力作用。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，剛度的控制是非常重要，同時在材料的消耗方面也要進(jìn)行有效的控制[4]。

4.結(jié)語

綜上所述，對高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究具有十分重要的意義。作為新時期背景下的高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，必須充分意識到加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，并切實做好各種結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換層的設(shè)計，且結(jié)合實際針對性的確定結(jié)構(gòu)的形式，以最大化的確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，為整個高層建筑的施工提供科學(xué)的施工依據(jù)，為整個高層建筑工程質(zhì)量的提升奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊渙玲.高層建筑中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計措施[J].中華民居（下旬刊），2013，04：41-42.

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[4]包梅香.淺談高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].江西建材，2013，03：29-30.