關(guān)于建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的分析

【摘 要】我國(guó)的社會(huì)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，城市的建設(shè)和發(fā)展速度也越來(lái)越快，在這樣的情況下，高層建筑也逐漸的出現(xiàn)在了人們的生活中。在功能上也呈現(xiàn)出了非常強(qiáng)的多樣性，在建筑當(dāng)中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)逐漸成為了一種十分常見的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)合理可以很好的體現(xiàn)出建筑自身的功能優(yōu)勢(shì)，本文主要分析了建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】建筑轉(zhuǎn)換層；設(shè)計(jì)；方案分析

當(dāng)前我國(guó)的建筑行業(yè)得到了非常好的發(fā)展，同時(shí)建筑本身又呈現(xiàn)出了多樣性的趨勢(shì)。但是，建筑空間呈現(xiàn)出了非常強(qiáng)的多樣化的趨勢(shì)，在功能上人們也就提出了更多的要求，上下兩個(gè)空間需要有各自的功能，在兩個(gè)結(jié)構(gòu)中間需要有一個(gè)過(guò)渡結(jié)構(gòu)，我們就將這種過(guò)渡結(jié)構(gòu)稱作轉(zhuǎn)換層。

1.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的幾種形式及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1轉(zhuǎn)換層形式一：板式轉(zhuǎn)換

從大體上來(lái)說(shuō)，板式轉(zhuǎn)換不具備良好的力學(xué)性能，同時(shí)其經(jīng)濟(jì)性也相對(duì)較差，當(dāng)上下軸網(wǎng)出現(xiàn)變化，但是仍然處在正交的狀態(tài)時(shí)，可以采用正交主次轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)來(lái)保證轉(zhuǎn)換層整體功能的實(shí)現(xiàn)，板式轉(zhuǎn)換方式最為突出的優(yōu)勢(shì)就是在轉(zhuǎn)換層的位置可以將結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置和調(diào)整，尤其特別適用于建筑物結(jié)構(gòu)整體呈現(xiàn)出錯(cuò)位或者是上下部的軸網(wǎng)根本就不處于正交狀態(tài)的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榭辜艉涂箾_切功能的需要，轉(zhuǎn)換層一般要設(shè)置成兩米以上的厚度，如果出現(xiàn)了地震的作用就會(huì)使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)也在不斷的增大，下部的豎向結(jié)構(gòu)所承受的負(fù)荷在這一過(guò)程中也會(huì)有非常明顯的提升，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中具備著一定的設(shè)計(jì)難度。

1.2轉(zhuǎn)換層形式二：梁式轉(zhuǎn)換

實(shí)際工程中，轉(zhuǎn)換層常兼作設(shè)備層，轉(zhuǎn)換梁腹部要開設(shè)洞口以便設(shè)備管道的通過(guò)，因此轉(zhuǎn)換梁的計(jì)算模型可根據(jù)開洞與否以及洞口的相對(duì)大小分別取為實(shí)腹梁、開孔梁、雙梁和空腹桁架等。梁式轉(zhuǎn)換具有傳力路徑清晰快捷，施工方便，構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸主要由其抗剪承載力決定，但可通過(guò)加腋或采用鋼骨混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等方法來(lái)減小截面尺寸。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意對(duì)轉(zhuǎn)換大梁與上部結(jié)構(gòu)共同工作程度的分析。

1.3轉(zhuǎn)換層形式三：桁架轉(zhuǎn)換

桁架主要有兩種形式；一種是空腹桁架，一種是實(shí)腹桁架。桁架轉(zhuǎn)換層受力更加的清晰，同時(shí)其使用的空間也更大，其抗震的性能也非常好，但是這種方式在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上存在著非常大的難度，同時(shí)節(jié)點(diǎn)的受力分析具有非常強(qiáng)的復(fù)雜性，所以也使得節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在著非常大的障礙，這樣也影響了桁架轉(zhuǎn)換的效果。

1.4其它轉(zhuǎn)換形式

（1）巨型框架它由豎向筒體或巨型柱與一道或多道大梁組成，具有良好的抗震性能，是目前國(guó)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要方向。巨型框架要采用模擬施工過(guò)程的設(shè)計(jì)方法，在未形成巨型結(jié)構(gòu)之前應(yīng)合理地解決臨時(shí)支撐和保證足夠的抗側(cè)剛度；巨型梁以下幾層范圍內(nèi)的柱內(nèi)存在拉應(yīng)力，應(yīng)按受拉構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）斜柱轉(zhuǎn)換式可以較好地發(fā)揮混凝土的受壓性能，形成更多更好利用的建筑空間。斜柱轉(zhuǎn)換中會(huì)產(chǎn)生較大的水平荷載，在實(shí)際工程中可以結(jié)合建筑物的平面布置，通過(guò)加設(shè)圈梁或拉梁，使其以最短的路徑相互平衡，轉(zhuǎn)換斜柱盡可能通過(guò)較多的樓層，以減小其在上下樓層產(chǎn)生的水平力，使轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)更加方便。

2.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

（1）布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，注意使盡可能多的上部豎向結(jié)構(gòu)能向下落地連續(xù)貫通，尤其框架核心筒結(jié)構(gòu)中核心筒應(yīng)上下貫通.

（2）弱化上部，強(qiáng)化下部，抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層上、下部主體結(jié)構(gòu)的總剪切剛度比值滿足規(guī)范要求。

（3）盡可能減少需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，直接落地的豎向構(gòu)件越多，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)越少，轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就越小，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震更有利。

（4）優(yōu)化轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。選擇具有明確傳力路徑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，以便于結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和保證施工質(zhì)量。

（5）將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要組成部分，采用符合實(shí)際受力變形狀態(tài)的計(jì)算模型進(jìn)行三維空間整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，必要時(shí)可采用有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部補(bǔ)充計(jì)算。

3.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1與建筑專業(yè)相配合

為了滿足建筑的需要，因此高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的選擇必須與建筑相互配合。

（1）轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式通常會(huì)選擇一些能和建筑物的外觀相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式不但要具備很好的外觀，同時(shí)在性能上也要能夠滿足建筑正常使用的需要。

（2）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)一定要可以有效的幫助建筑實(shí)現(xiàn)其功能，在實(shí)際的施工中，很多工程都將設(shè)備層當(dāng)做是轉(zhuǎn)換層，這個(gè)時(shí)候，轉(zhuǎn)換層當(dāng)中就必須要有足夠的空間給設(shè)備管道，讓其可以在轉(zhuǎn)換層中通過(guò)，如果洞口的尺寸已經(jīng)超出了一個(gè)相對(duì)比較合理的范圍，就應(yīng)該采用空腹或者是實(shí)腹桁架來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的功能。

3.2轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的合理選擇

在對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)換層剛度合理值是一個(gè)人們應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題，當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度超過(guò)了合理數(shù)值的時(shí)候，一方面它會(huì)引起轉(zhuǎn)換層上部和下部處在不良的受力狀態(tài)當(dāng)中，而同時(shí)在材料的使用量方面也是十分不利的，結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能也受到了非常不良的影響，如果轉(zhuǎn)換層的剛度過(guò)小，上部的支架結(jié)構(gòu)和豎向構(gòu)件和其他豎向結(jié)構(gòu)之間可能會(huì)出現(xiàn)非常大的沉降差值，這樣就會(huì)導(dǎo)致這一部分的垂直構(gòu)件和水平構(gòu)件產(chǎn)生一定的應(yīng)力，在這樣的情況下就必須要增加配筋的數(shù)量。

3.3轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度分布

對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)而言，垂直方向上的剛度發(fā)生突變是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，但是它也是施工過(guò)程中無(wú)法避免的問(wèn)題，為了可以保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剪力能夠符合建筑運(yùn)行的要求，在對(duì)其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候需要加大轉(zhuǎn)換層豎向構(gòu)件截面的尺寸，這樣才能不斷的增強(qiáng)混凝土自身的強(qiáng)度等級(jí)，也可以增強(qiáng)剪力墻的設(shè)置。

3.4逆向轉(zhuǎn)換

逆向轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)也是一種比較常見的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，它和倒置的常規(guī)轉(zhuǎn)換層特殊結(jié)構(gòu)有著非常強(qiáng)的相似性，斜柱轉(zhuǎn)換和桁架轉(zhuǎn)換傳力路徑必須是十分清晰的，同時(shí)剛度比較小，所以其也比較適合應(yīng)用逆向轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，在建筑工程的建設(shè)中可以按照工程建設(shè)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行選擇，當(dāng)建筑的外觀和設(shè)置上是上疏下密的結(jié)構(gòu)，下部柱網(wǎng)中會(huì)因?yàn)楦鱾€(gè)柱子之間承受的荷載存在著非常大的差異而使得結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)非常明顯的位移現(xiàn)象，在下部結(jié)構(gòu)當(dāng)中也會(huì)產(chǎn)生非常大的次應(yīng)力。所以在施工中為了有效的避免因此而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)隱患，可以在結(jié)構(gòu)網(wǎng)發(fā)生變化的位置設(shè)置一定的轉(zhuǎn)換層，這樣就可以使得下部柱網(wǎng)和柱體之間所承受的荷載處在平衡的狀態(tài)。

4.結(jié)束語(yǔ)

高層建筑體現(xiàn)一個(gè)城市建設(shè)的基本特色，承載著城市發(fā)展過(guò)程的信息。為此，高層建筑的發(fā)展也是塑造城市新特色的重要條件。然而如何將現(xiàn)代的高層建筑更好的與城市建筑中的各個(gè)因素相應(yīng)的結(jié)合起來(lái)，有效地把建筑風(fēng)格融合到城市的環(huán)境中去設(shè)計(jì)，是每個(gè)建設(shè)者需要考慮的問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

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