關(guān)于綜合高層建筑轉(zhuǎn)換層的研究

【摘要】隨著高層建筑的蓬勃興起，轉(zhuǎn)換層作為其結(jié)構(gòu)的重要組成部分也逐漸成為人們研究的課題。文章就轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)布置特點(diǎn)、施工材料要求以及抗震等進(jìn)行闡述。最后就目前存在的問題提出自己的見解。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；轉(zhuǎn)換層 ；轉(zhuǎn)換梁；技術(shù)；施工

1、前 言

隨著人口數(shù)量的不斷增加城市住房問題也逐漸成為阻礙社會(huì)發(fā)展的重大問題，這便促使建筑高度進(jìn)行著不斷地刷新。而高層建筑的出現(xiàn)在一定程度上緩解了這一社會(huì)問題同時(shí)給人們的生活帶來(lái)了諸多便利，因此高層建筑進(jìn)入了迅速發(fā)展的階段，也越來(lái)越展露出其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，而轉(zhuǎn)換層作為高層建筑的重要結(jié)構(gòu)組成部分將高層建筑的發(fā)展推向了極致。當(dāng)人們對(duì)高層建筑的追求永無(wú)止境時(shí)也便注定了我們對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)探索的永不停息。

2、轉(zhuǎn)換層存在的形式及梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1轉(zhuǎn)換層存在的形式

隨著高層建筑的不斷出現(xiàn)，人們對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層的研究也在不斷地深入。為了滿足高層建筑自上而下對(duì)不同功能空間的要求而在結(jié)構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式的過渡，這樣結(jié)構(gòu)構(gòu)件所在的樓層稱為轉(zhuǎn)換層【1】。由于高層建筑的形式具有多樣化與其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換層的形式也是多種多樣的，主要有：梁式、板式、柑架式等；從跨數(shù)上還可分為單跨、雙跨以及多跨；從功能上又分為托墻和托柱。從采用的材料上分為鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)等。

2.2梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

梁式轉(zhuǎn)換層由于其在設(shè)計(jì)和施工上都較為簡(jiǎn)便因此運(yùn)用的較為廣泛。但在布置轉(zhuǎn)換層時(shí)需滿足一定的布置原則即應(yīng)當(dāng)與建筑的功能要求和結(jié)構(gòu)傳力特點(diǎn)相適應(yīng)。這種轉(zhuǎn)換層廣泛用于上部為剪力墻或框架剪力墻結(jié)構(gòu)，它可以將上部剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為下部大跨度的框架結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)造出下部功能所需要的大空間。在結(jié)構(gòu)形式未發(fā)生改變的同時(shí)對(duì)柱網(wǎng)進(jìn)行重新排布，滿足下部的空間需求。梁式轉(zhuǎn)換層傳力途徑一般較為明確是由梁直接到柱，主要承受豎向的荷載表現(xiàn)特征即為豎向荷載下的受力規(guī)律。轉(zhuǎn)換構(gòu)件也具有跨度大的特點(diǎn)因此對(duì)于豎向撓度的設(shè)計(jì)也需要嚴(yán)格考慮，上部的荷載在經(jīng)過轉(zhuǎn)換層時(shí)在方向上和均勻性上發(fā)上了巨大的改變，這都對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工時(shí)提出了嚴(yán)格的要求。

3、轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)形式和施工材料要求

為保證轉(zhuǎn)換層的穩(wěn)定性僅僅從某一方面對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)形式以及施工材料的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)才能建造出即能符合功能需求又能滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。

3.1轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)形式

我們一般采用的轉(zhuǎn)換層其受力形式較為復(fù)雜，而梁作為主要的承重構(gòu)件是構(gòu)成轉(zhuǎn)換層的主要元素，其形式可分為托柱和托墻兩種形式【2】。這兩種形式往往會(huì)結(jié)合使用。托柱式轉(zhuǎn)換梁是目前使用最廣泛的形式傳力具有直接、明確且造價(jià)低施工簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，它可以直接承受上部柱子傳下來(lái)的荷載。當(dāng)上部為一般框架結(jié)構(gòu)時(shí)托梁直接承受由柱傳下來(lái)的荷載，受力較為簡(jiǎn)單因此可以遵循普通梁的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。但如果該梁承受非普通框架結(jié)構(gòu)時(shí)其受力就會(huì)變得較為復(fù)雜不能以普通的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一種：上部墻體滿跨不開洞，這時(shí)轉(zhuǎn)換梁與上部墻體聯(lián)系緊密共同工作，可以近似作為深梁。因此設(shè)計(jì)方法宜采用深梁設(shè)計(jì)方法，由于梁所承受內(nèi)力比較大，故應(yīng)盡量保證底部縱向配筋的完整性，應(yīng)當(dāng)深入支座。第二種：上部墻體滿跨，但開設(shè)有較多門洞或不滿跨但剪力墻的強(qiáng)度較大，宜采用應(yīng)力截面設(shè)計(jì)，梁下部配筋與第一種相似。第三種：上部墻體為小墻肢，可按普通梁設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同形式選擇合理的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行布置。

3.2轉(zhuǎn)換層材料的要求

建筑材料是建筑結(jié)構(gòu)的重要保證之一【3】，因此對(duì)于轉(zhuǎn)換層的材料我們提出了更加嚴(yán)格的要求。原材料粒子的大小形狀、鋼材的型號(hào)級(jí)別以及適當(dāng)?shù)耐饧觿┑榷际菍?duì)材料考核的重要指標(biāo)。主要部位的混凝土應(yīng)加入合適的外加劑并嚴(yán)格控制配合比并保證均勻混合。各項(xiàng)環(huán)節(jié)都需要有專門人員進(jìn)行監(jiān)督施工。

3.3轉(zhuǎn)換層的施工工藝

混凝土的施工水平在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)要求中具有重要意義，目前我們普遍采用的混凝土大多為C60級(jí)，采用分層進(jìn)行澆筑的方法，在澆筑過程中對(duì)溫度的控制是非常關(guān)鍵的，必要時(shí)可以采用保溫材料進(jìn)行保溫，以防止內(nèi)外溫差較大【4】。除此之外鋼筋的配率、強(qiáng)度和粗細(xì)也是轉(zhuǎn)換層施工的重點(diǎn)之處。總之，轉(zhuǎn)換層施工工藝是轉(zhuǎn)換層技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)之一，值得我們進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

4、轉(zhuǎn)換層對(duì)高層建筑抗震的利與弊

當(dāng)受到地震力作用時(shí)轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上下剛度突變?cè)酱螅瑑?nèi)力傳遞途徑的突變?cè)郊觿?，落地剪力墻或筒體易出現(xiàn)受彎裂縫，框支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附近的墻體易于破壞，臨近轉(zhuǎn)換層的上下結(jié)構(gòu)層易成為柔弱層，對(duì)抗震十分不利【5】。一般情況下非抗震設(shè)計(jì)和6度抗震設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)換構(gòu)件和7、8度抗震設(shè)計(jì)的地下室的轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用厚板。底部大空間部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)在地面以上的大空間層數(shù)，8度時(shí)不宜超過3層，7度時(shí)不宜超過5層，6度時(shí)其層數(shù)可適當(dāng)。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是一受力復(fù)雜不利抗震的建筑結(jié)構(gòu)，在9度抗震設(shè)防地區(qū)不宜采用。設(shè)計(jì)時(shí)為了將地震力對(duì)就建筑所造成的破壞降到最低，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)地震力集中區(qū)當(dāng)進(jìn)行加固，位于轉(zhuǎn)換板上1、2層的剪力墻在受到地震力時(shí)會(huì)出現(xiàn)受力不均勻的現(xiàn)象也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行加固。

結(jié)語(yǔ) ：

隨著高層建筑的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念正在進(jìn)行著巨大的革新，高層建筑的形式、結(jié)構(gòu)、材料也必將日趨多樣化。建筑轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用很好地滿足了高層建筑發(fā)展的需要，但同時(shí)也產(chǎn)生了很多的結(jié)構(gòu)問題譬如受力的均衡性、抗震性等。這在某種程度上對(duì)設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。要求建造師們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)和施工時(shí)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用，同時(shí)還要通過提高技術(shù)手段加強(qiáng)監(jiān)管力度。創(chuàng)造出更加合理堅(jiān)固合理的高層建筑，繼續(xù)引領(lǐng)著建筑發(fā)展的時(shí)代潮流。

參考文獻(xiàn)：

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[3]來(lái)德志.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工技術(shù)略析[J].河南建材，2009，3，130.