試論帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖志亮

湖南省第四工程有限公司設(shè)計(jì)分公司

?

試論帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖志亮

湖南省第四工程有限公司設(shè)計(jì)分公司

本文對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了深入地分析，為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性提供了必要的參考依據(jù)。

高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

近年來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，城市建筑也逐漸向著綜合性的方向發(fā)展起來。對(duì)建筑的設(shè)計(jì)和施工提出了新的更高的要求，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)施工?！稗D(zhuǎn)換層”能夠?qū)⑸舷聵堑慕Y(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有效的連接，在高層建筑結(jié)構(gòu)中有著至關(guān)重要的作用。如何對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，是建筑師需要重點(diǎn)考慮的問題。

1 高層建筑中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)內(nèi)容

1.1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用

高層建筑與普通建筑的設(shè)計(jì)有所區(qū)別，高層建筑中不同樓層之間的受力特點(diǎn)對(duì)于建筑整體安全性有著重要的影響。一般情況下，高層建筑中越往上的樓層受力較小，中間和下部的樓層受力相對(duì)較大。同時(shí)，每一層的受力情況也存在著一定的區(qū)別。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段需要采取增強(qiáng)高層建筑下部結(jié)構(gòu)的剛度的措施，保證這類建筑實(shí)際使用中的質(zhì)量可靠性。針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特殊性，設(shè)計(jì)人員在具體的設(shè)計(jì)過程中需要擴(kuò)大下層結(jié)構(gòu)的空間。這與常規(guī)性建筑的設(shè)計(jì)思路截然不同。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員通過設(shè)置水平結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的方式，保證了高層建筑空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在高層建筑設(shè)計(jì)和使用中的重要性。

1.2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要類型應(yīng)補(bǔ)充箱式轉(zhuǎn)換桁架轉(zhuǎn)換的內(nèi)容

1.2.1 厚板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

高層建筑上下層之間柱網(wǎng)數(shù)量的過多，需要依靠板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用保證各層之間的受力均勻性。板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在實(shí)際的應(yīng)用中需要達(dá)到抗剪和抗切的具體要求，它的厚度最大不超過2.8m。同時(shí)，板式結(jié)構(gòu)的設(shè)置靈活性突出，但自身的重量相對(duì)較大，需要大量的輔助材料。

1.2.2 巨型框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層

巨型框架結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)在于它的抗震性能較好，可以達(dá)到高層建筑的抗震要求。這種結(jié)構(gòu)主要是以巨型柱的方式所組成的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于下層的柱體結(jié)構(gòu)要求較高。在具體的施工過程中，需要采取支撐效果較好的裝置加固最下層框架結(jié)構(gòu)的柱體結(jié)構(gòu)，達(dá)到設(shè)計(jì)方案的具體要求。這種框架結(jié)構(gòu)在高層建筑轉(zhuǎn)換層應(yīng)用中取得了良好的效果，將會(huì)成為未來高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要發(fā)展趨勢(shì)。

1.2.3 梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

高層建筑垂直轉(zhuǎn)換施工中需要依靠梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)完成相關(guān)的操作。這種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)較為普遍，它可以傳遞高層建筑不同層之間的作用力，保證了高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中最上層墻的受力大小可以通過一定的傳遞路徑傳到最下方的柱。在實(shí)際的應(yīng)用中，梁式結(jié)構(gòu)的造價(jià)成本相對(duì)較高，占據(jù)了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層一定的市場(chǎng)份額。它的高度不宜超過3.0m，最小也在0.8m以上。

1.3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的布設(shè)原則

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在長(zhǎng)期的使用中容易導(dǎo)致整個(gè)建筑垂直方向剛度性能的下降，影響著高層建筑的抗震性能。因此，設(shè)計(jì)人員在高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布設(shè)的過程中需要遵循一定的原則。這些原則主要包括：（1）結(jié)合高層建筑整體的結(jié)構(gòu)狀況，充分考慮不同層的受力特性。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)受力的傳遞性，需要選取可靠的受力結(jié)構(gòu)作為整個(gè)轉(zhuǎn)換層的核心結(jié)構(gòu)。采取這些措施有利于后期項(xiàng)目施工中技術(shù)人員及時(shí)地分析結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中存在的相關(guān)問題，提高了實(shí)際問題的處理效率；（2）由于高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層垂直方向存在著剛度突變的安全隱患，影響著整個(gè)建筑的安全性能。因此，設(shè)計(jì)人員在布設(shè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的過程中，宜將轉(zhuǎn)換層設(shè)置在樓層較低的位置。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也需要將轉(zhuǎn)換層的剛度控制在一定的范圍內(nèi)，保證高層建筑實(shí)際的抗震效果。

2 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高層建筑設(shè)計(jì)中需要注意的問題

不同類型的高層建筑在具體的設(shè)計(jì)過程中需要考慮各種各樣的問題，主要是為了保證施工進(jìn)度不受影響。其中，帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高層建筑設(shè)計(jì)中需要注意一些常見的問題。這些問題主要包括：

（1）保證高層建筑較大空間區(qū)域內(nèi)的剛度性能達(dá)到行業(yè)的參考標(biāo)準(zhǔn)，采取必要的措施將轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)中的剛度控制在合理的范圍內(nèi)。同時(shí)，也需要保證等效側(cè)向剛度的科學(xué)性；（2）考慮到外界作用力對(duì)框支剪力墻的影響，需要提高剪力墻豎向構(gòu)件的配筋率；（3）由于結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位移角對(duì)于高層建筑整體的結(jié)構(gòu)有著一定的影響，需要利用可靠的技術(shù)手段控制位移角的大小，并保證高層建筑基底的重力荷載達(dá)到一定的抗震要求；（4）轉(zhuǎn)換層樓板應(yīng)加強(qiáng)，板厚最少180mm，轉(zhuǎn)換層相鄰層板厚也應(yīng)加強(qiáng)到最少120mm。

3 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略

3.1 減少轉(zhuǎn)換層豎向結(jié)構(gòu)剛度的差異性

帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑在實(shí)際的使用中轉(zhuǎn)換層的豎向結(jié)構(gòu)存在著剛度突變的問題，影響著結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的安全性能。因此，設(shè)計(jì)人員在高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)中應(yīng)該減少轉(zhuǎn)換層雙向結(jié)構(gòu)的差異性，將上下轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的差值控制在合理的范圍內(nèi)，并適當(dāng)增加落地墻的厚度，將安全系數(shù)較大的補(bǔ)償剪力置于相關(guān)的結(jié)構(gòu)中，保證高層建筑的部分結(jié)構(gòu)的空間剛度。同時(shí)，由于落地構(gòu)件對(duì)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)也有一定的影響，設(shè)計(jì)人員需要保證落地構(gòu)件的設(shè)計(jì)均勻性，適當(dāng)增大構(gòu)件的截面尺寸。選擇剛度較大的混凝土材料，提高轉(zhuǎn)換層下方抗側(cè)力的性能，可以達(dá)到相關(guān)構(gòu)件的抗彎設(shè)計(jì)要求。

3.2 充分考慮不同層受力狀況對(duì)于轉(zhuǎn)換層的影響

高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層相對(duì)比較特殊，主要在于它在實(shí)際的應(yīng)用中需要考慮不同層的受力狀況，尤其是關(guān)鍵部位的應(yīng)力大小。因此，設(shè)計(jì)人員在高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)階段，需要充分考慮不同層的受力狀況，采取先進(jìn)的技術(shù)手段計(jì)算出不同部件實(shí)際的應(yīng)力值。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層周圍的應(yīng)力分布狀況，可以在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中添加一定量的配筋，最大限度地發(fā)揮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層實(shí)際的作用效果。同時(shí)，為了保證高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要設(shè)計(jì)人員掌握梁跨部位支座正負(fù)彎矩速度的變化規(guī)律，保證腰筋尺寸的合理性。設(shè)計(jì)人員也可以將梁跨部位下端的鋼筋設(shè)計(jì)為全埋式的錨固結(jié)構(gòu)，消弱彎筋的作用，提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的安全性能。

3.3 合理布設(shè)剪力墻，保證轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的合理性

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層對(duì)于剪力墻的合理布設(shè)有著一定的要求，主要是為了突出轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的作用。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換大梁的過程中，需要保證梁體的整體結(jié)構(gòu)能夠承受相關(guān)應(yīng)力的大小，并對(duì)短肢墻的內(nèi)力進(jìn)行必要地控制。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該采取可靠的技術(shù)手段處理轉(zhuǎn)換梁兩端的結(jié)構(gòu)，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

總之，帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑的應(yīng)用越來越普遍，不斷的強(qiáng)化帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，提升帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用性能，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域目前急需解決的一個(gè)問題，相關(guān)部門應(yīng)該對(duì)此進(jìn)一步的進(jìn)行研究，提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用。

［1］沈毅.高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)探討［J］.中國房地產(chǎn)業(yè)；2013（3）.［2］張博.帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì).2015.

［3］呂鵬，徐剛，劉洪亮.某帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2013（12）.