淺析轉(zhuǎn)換層設計要點

李勝權

（銅仁市城鄉(xiāng)規(guī)劃勘測設計研究院 貴州銅仁 554300）

淺析轉(zhuǎn)換層設計要點

李勝權

（銅仁市城鄉(xiāng)規(guī)劃勘測設計研究院 貴州銅仁 554300）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及科學技術水平的不斷提高，我國的建筑行業(yè)也取得了較大的進步，而在建筑業(yè)之中，高層建筑轉(zhuǎn)換層設計依舊是人們高度關注的對象。本文在此情況下，對轉(zhuǎn)換層設計要點進行了研究，并以此來提升設計水平與質(zhì)量，進而為現(xiàn)今高層建筑施工技術的發(fā)展提供基礎。

高層建筑；轉(zhuǎn)換層；設計原則；結(jié)構(gòu)形式；結(jié)構(gòu)特點

引言

現(xiàn)階段，社會經(jīng)濟發(fā)展越來越快，這在一定程度上帶動了建筑技術的改進與完善。在高層建筑物施工過程中，一般要求其具備較大的空間，基于此，單一結(jié)構(gòu)體系已無法滿足平面布置復雜、結(jié)構(gòu)無法連續(xù)的建筑物施工的要求。通過運用轉(zhuǎn)換層，可較好的解決上述問題，所以，建筑企業(yè)應對轉(zhuǎn)換層設計要點進行高度的關注，進而為建筑工程施工質(zhì)量的提高以及企業(yè)經(jīng)濟效益的提高提供基礎。

1 高層建筑轉(zhuǎn)換層概述

一般情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)底部受力情況要遠大于其上部受力情況，因此，為了達到高層建筑可靠性與安全性的需求，在其底部結(jié)構(gòu)位置處設置的柱網(wǎng)較密，墻體較多，剛度也相對較大，且越往上，墻體與柱的數(shù)量會越來越少，這就會造成高層建筑底部活動范圍小于頂部，進而無法滿足對功能空間的需求數(shù)量，基于此，要想滿足建筑功能，一定要進行改革與創(chuàng)新。而轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)就是解決該問題的最好方法，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層，設計水平的轉(zhuǎn)換構(gòu)件，從而滿足使用功能的需求。

2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

2.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

到目前為止，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)依舊高層建筑施工中較為常見的一種結(jié)構(gòu)，且其主要是為了將建筑物的墻轉(zhuǎn)換為梁柱。同時，在進行高層建筑具體施工時，通過運用梁式轉(zhuǎn)化層架構(gòu)，還可確定并了解其傳力。此外，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)還具有結(jié)構(gòu)簡單、清晰，施工成本低的優(yōu)勢，而正是因為其具有這些優(yōu)勢，使其目前已在高層建筑轉(zhuǎn)化層結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應用。

現(xiàn)階段，因建筑結(jié)構(gòu)逐漸向多樣化轉(zhuǎn)變，所以在建筑實際施工中，轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式也逐漸趨向多樣化。對于轉(zhuǎn)換梁所需要承受的荷載力，其主要來自豎向桿件荷載作用下的受力。通過對不同結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換梁受力規(guī)律進行研究分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換梁設計方法受荷載作用和轉(zhuǎn)換層的形式影響較大。

2.2 桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

因桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力規(guī)律是較為清晰的，所以其使用起來較為靈活，同時還可起到良好的抗震效果。同時，桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是在梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)基礎上出現(xiàn)并發(fā)展的，且其主要是由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成的，而對于桁架結(jié)構(gòu)的上下桿件，通常將其布置在建筑物轉(zhuǎn)換層上下樓面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)。對于桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，具體如圖1。

圖1 桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)圖

桁架結(jié)構(gòu)高度通常是很高的，但其下部桿件界面尺寸卻相對較小。且在高層建筑施工中，雖然桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有良好的整體性能，但其施工處理卻較為復雜，施工難度也較大。對于建筑物的桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，其設計重點為節(jié)點的設計，并且在節(jié)點受力較大時，極易出現(xiàn)剪切破壞的問題，進而增加了配筋量。除了上述要求之外，桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計對高度有非常嚴格的要求，基于此，在進行高層建筑施工時，必須對具體的高度進行嚴格的控制，進而避免因地震作用而導致的破壞。

2.3 箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

對于高層建筑施工中所采用的箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，具體如圖2，且其是在單向、雙向托梁以及上下層樓板間的共同作業(yè)下形成的。同時，因其具有良好的整體性能，在布置建筑物上下層結(jié)構(gòu)時，還可發(fā)揮有效的傳力作用。基于高層建筑結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)，此種轉(zhuǎn)化層結(jié)構(gòu)占據(jù)了太大的空間，是無法適應住宅轉(zhuǎn)換層設計的需求的，而這主要是因為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計往往會和建筑物設備與管道的布置作業(yè)發(fā)生沖突。此外，對于箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，其還具有自重大、施工成本較高等缺陷，且立足于結(jié)構(gòu)形式選擇以及建筑造價等方面的考慮，一般很少在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計

工作中應用箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式。

圖2 箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)圖

2.4 厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在設置高層建筑轉(zhuǎn)換層時，在對上下柱網(wǎng)出現(xiàn)較多錯開以及無次序布置情況，且無法采用梁進行承托時，就需要考慮利用一定的厚板來進行轉(zhuǎn)換層的設置，進而確保高層建筑的轉(zhuǎn)換層可具有一定的抗剪能力以及抗沖擊性能。通過利用板式進行轉(zhuǎn)換，可使下層柱實現(xiàn)靈活的擺動，但由于其所需要的材料較多，施工成本較高，而且施工難度也較大，一般不建議使用。

2.5 斜柱轉(zhuǎn)換

在高層建筑施工過程中，通過選用斜柱轉(zhuǎn)換層，可充分發(fā)揮混凝土可壓縮性能的優(yōu)勢，進而為整個高層建筑擴大利用空間，是一種比較特殊的一種結(jié)構(gòu)形式。但斜柱轉(zhuǎn)換層的使用會增大水平荷載，所以，為了解決此方面的缺陷，應在建筑物的平面布置的基礎上，在轉(zhuǎn)換層施工中添加圈梁或拉梁，進而以最短的路徑實現(xiàn)相互平衡的目的。此外，在進行高層建筑斜柱轉(zhuǎn)換層施工時，應考慮斜柱轉(zhuǎn)換層的荷載分擔，只有將轉(zhuǎn)換斜柱盡量連接在更多的樓層，而減少分布在上下樓層的荷載，才能保證此類轉(zhuǎn)換層的安全及設計的方便。

3 高層建筑轉(zhuǎn)換層設計要點

3.1 高層建筑轉(zhuǎn)換層中有關抗震的設計

①盡量減少需轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件的數(shù)量，因為豎向構(gòu)件直接落地數(shù)量越多，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)就會越少，進而使得剛度突變較小，有利于結(jié)構(gòu)的抗震。②在高層建筑豎向位置，對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布置，應盡量低一點。③改善建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，并通過選用明確的傳力路徑型式來確保工程施工質(zhì)量與更好的分析轉(zhuǎn)換層設計工作。同時，在能夠達到建筑物經(jīng)濟型與安全性要求時，應盡量減小轉(zhuǎn)換層的剛度。

3.2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設計

（1）框支柱的設計

框支柱是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件，且其對整個轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的安全性而言，具有非常大的影響。但因各方面因素的存在，在進行高層建筑轉(zhuǎn)換層施工時，樓板會發(fā)生變形問題，且不符合工程需求的剪力墻也會導致裂縫的產(chǎn)生。同時，變形與裂縫問題的出現(xiàn)還可減低轉(zhuǎn)換層剛度，并大大增加了框支柱的剪力?；谏鲜銮闆r，在進行建筑物轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計時，必須按照相關標準來規(guī)范施工中單獨的設計，進而提高框支柱剪力。此外，還需將框支柱上部墻體的縱筋延伸至墻體的內(nèi)層，進而強化轉(zhuǎn)換層的上下連接關系。

（2）框支梁的設計

作為高層建筑上下層荷載傳輸?shù)闹匾緩?，框支梁能夠提高并確?？蛑Ъ袅Φ目拐鹦浴Ｒ话闱闆r下，建筑剪壓比可以對框支梁截面的尺寸造成較大的影響，所以，對于截面寬度，通常需要大于其兩倍的墻厚，同時還要依據(jù)一定的計算得出框支梁截面的實際高度。此外，因高層建筑框支梁截面受力情況較復雜，且具體的受力也相對較大，所以在進行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計時，需留置一些安全儲備。在高層建筑施工過程中，框支梁作為其抗震減震的重要構(gòu)件，可以在很大程度上提高建筑的抗震性能，這也使其受剪很大，基于此種情況，在進行實際操作時，需要根據(jù)強剪弱彎的原則來加強箍筋的數(shù)量，進而保證其與縱筋數(shù)量的平衡。

（3）轉(zhuǎn)換層樓板的設計

一般情況下，對于高層建筑的框支剪力墻，可通過轉(zhuǎn)換層將其分為上下兩部分，且其上下兩部分的受力狀況也是大不相同的。在上部樓層中，對于因外荷載而導致的水平力的分配，其主要是根據(jù)建筑物剪力墻不同的剛度比例進行的；而在下部樓層中，因框支柱剛度的不同，落地剪力墻剛度承擔了大部分的水平剪力，進而出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層部分荷載分配不均勻的問題。此外，對于高層建筑的轉(zhuǎn)換層樓板，其主要負責承擔上下部分剪力的分配工作，由于轉(zhuǎn)換層樓板具有受力強、變形幅度大特征，并且為了能夠順利的完成轉(zhuǎn)換任務，必須要具備足夠的剛度。

4 結(jié)語

總而言之，隨著高層建筑施工要求的不斷提高，轉(zhuǎn)換層設計是高層建筑施工中必不可少的一道工序，但因轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的多樣性，在進行轉(zhuǎn)換層的設置時，需根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)的自身特點選擇適宜的轉(zhuǎn)換層類型，并嚴格控制高層建筑施工中的諸多環(huán)節(jié)，然后再通過充分發(fā)揮各構(gòu)件的特性，保證轉(zhuǎn)換層的質(zhì)量，從而使高層建筑具有良好的穩(wěn)定性和抗震性。

[1]鄭黃鶴.淺析高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計的要點[J].中華民居旬刊，2010（2）：74～75.

[2]任常青.淺析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設計[J].城市建設理論研究：電子版，2014（2）：45～47.

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TU973.3

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2015-11-1