建筑轉換層結構的設計問題分析

張振山

[摘 要]在當今的建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，高層建筑的數(shù)量越來越多，規(guī)模也越來越大，在這樣的情況下，建筑的功能也越來越多，建筑轉換層結構也就成了非常重要的一個內容，轉換層結構設計的合理性直接影響到了建筑的整體性能，所以我們一定要保證轉換層的設計質量和水平。

[關鍵詞]高層建筑 轉換層 結構設計

中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0138-01

當前的高層建筑在發(fā)展的過程中綜合性越來越強，很多建筑在同一條水平線上，頂部樓是住宅，而中層當中一般是辦公空間下部一般有車庫、飯館或者是商店超市等，因為其用途的不同，所以在結構形式上也有著不同的要求，為了能夠將這些不同功能的空間準確的劃分出來，就需要使用轉換層結構對其進行全面的控制，而轉換層本身的設計會對建筑自身的質量產生較大的影響。

1 高層建筑轉換層結構形式及受力的特點

1.1 結構受力特點

首先是底層大空間剪力墻結構一般都是以轉換層為臨界點，轉換層上部的位置所有的變形都有非常強的相似之處，主要是由水平外力而產生的樓層自身的樓層剪力和各個片剪力墻等效的剛度比分配，這樣一來也就使得下部的剪力墻在抗剪程度上會明顯的下降，這樣一來也就使得底層框架需要承受的水平方向上的力也在逐漸的減小，而在這一過程中，落地剪力墻在底層的需要承受的水平方向上的力卻會在短時間內大量的增加。

其次是水平力在底層的具體分配形式也在不斷的改變，之所以會產生這種變化主要是因為轉換層的剛性樓板會對內力有非常好的傳遞作用，轉換層的樓板在這一過程中會對下層樓的剪力進行重新的分配，而與此同時，其自身也會承受較大的內力作用，這樣也就使得結構出現(xiàn)了較大的變形現(xiàn)象，這樣也就對樓梯面板平板剛度的假設造成了較為不利的影響。

再次是如果在設計的過程中低層框支柱和落地剪力墻按照相同的剛度去分擔水平力的時候，因為框支柱的封測想剛度一般都不會達到剪力墻側向剛度的百分之一，所以在計算的過程中其所要承受的水平力也是比較小的甚至是微乎其微的。而如果轉換層；樓板出現(xiàn)了變形狀況的時候，底層在框架支柱區(qū)域的水平位移會大大的增加，這樣一來也就使得框架柱所承受的實際剪力要比理論上承受的剪力大很多。所以通過上述的分析也可以發(fā)現(xiàn)轉換層上下和周圍的受力情況有其自身的復雜性，所以在工程施工的過程中必須要預留充足的空間，保證施工的順利進行。

1.2 高層建筑轉換層的主要結構形式及特點

1.2.1 梁式轉換

在高層建筑施工的過程中，梁式轉換層是保證垂直轉換質量和水平的一個最為重要的結構形式，其在應用的過程中是從上部分的墻將力傳送到轉換梁上，然后再通過轉換梁傳送到下部柱上，其在施工的過程中具有十分明顯的優(yōu)勢，首先它傳力十分的明確，同時傳力的路徑相對也較為簡單，給工程的計算和設計都提供了非常大的便利，梁式轉換在施工的過程中還能減少工程的資金投入，所以在高層建筑轉化岑施工當中，8成以上都選擇了梁式轉換。

1.2.2 箱式轉換

這種轉換形式實際上就是單向托梁和雙向托梁與上下層厚度比較大的樓板澆筑成一個結構，這樣就可以形成一個剛度較好的整體結構。

1.2.3 板式轉換

如果轉換層的上下柱不是十分的整齊，同時，在這一過程中也不具備較強的規(guī)則性，那么這個時候就不能單獨的使用梁去起到承托的作用，這個時候就需要將其做成厚度較大的板子，這樣也就形成了板式轉換結構。如果我們希望在這一過程中具有非常好的抗剪和抗沖切的效果，轉換板的厚度一定要足夠大，一把按都水在2.0到2.8米之間，這種轉換層實際上靈活性非常好，但是其自身的重力較大，在施工的過程中需要消耗大量的原材料，而且施工的過程中對技術的要求也非常的嚴格，這樣一來也就給施工人員制造了不小的難題。

1.2.4 桁架轉換

桁架分為空腹桁架與實腹桁架兩種。桁架轉換層與梁式轉換相比，受力狀態(tài)更明確，可使用空間更大，自重小，抗震性能好，但其節(jié)點設計難度大，“強斜腹桿、強節(jié)點”是桁架轉換層設計的基本原則，而節(jié)點的受力狀態(tài)復雜，容易發(fā)生剪切脆性破壞，造成計算配筋多，施工不便，限制了桁架轉換的應用。桁架轉換層設計中應注意以下問題：首先是桁架轉換層一般要求高度在3m以上，當層高較小時斜壓腹桿形成超短柱，在地震作用時容易產生脆性破壞；其次是要保證上弦節(jié)點與上部集中荷載的中心對齊，充分發(fā)揮桁架的受力優(yōu)勢；在上下弦和斜拉腹桿中施加預應力，可以顯著減小構件截面，經濟效果好。

1.2.5 斜柱轉換

斜柱轉換式是較為特殊的一種結構型式，它可以較好地發(fā)揮混凝土的受壓性能，形成更多更好利用的建筑空間。斜柱轉換中會產生較大的水平荷載，在實際工程中可以結合建筑物的平面布置，通過加設圈梁或拉梁，使其以最短的路徑相互平衡。轉換斜柱盡可能通過較多的樓層，以減小其在上下樓層產生的水平力，使轉換層設計更加方便。

2 高層建筑轉換層結構設計中的問題要點

2.1 轉換層下部主體結構的剛度分布

針對轉換層結構設計，豎向結構剛度突變問題是無法完全避免的，這一問題自身在產生的機理方面也存在著一定的復雜性，所以在工程施工的過程中，為了更好的寶珠鞥轉換層結構上下層主體的剪切剛度可以完全滿足設計的基本需求，通常，在設計的過程中，我們需藥適當?shù)脑黾愚D換層下部主體結構縱向構件的截面面積，同時還要增加剪力墻的數(shù)量，或者是提高混凝土材料自身的等級，其中存在2個問題，一個是筒體的截面尺寸大大增加使得整個地震總反應能夠有所提升，筒體在下部抗震剛度當中所占的比重越來越大，筒體必須要在這樣的情況下承受更多的地震荷載，這個時候，設計人員必須要對筒體的安全設計予以高度的關注和重視。另一個問題就是在增加剪力墻數(shù)量的時候，一定要保證結構剛度分布的均勻性，這樣才能更好的保證剛度中心和質量中心在一個位置，防止由于二者不能重合而導致的建筑物變形現(xiàn)象。

2.2 剪力墻的合理布置對上下剛度傳遞的影響

要想使得上下結構的內力能夠更加科學的完成傳遞，在實際的工作中，一定要積極的采取有效的措施避免轉換層上下結構出現(xiàn)剛度突變的問題，而要想解決這一問題，我們可以采用兩種方法。首先是降低上部結構的剛度，也就是說，上部住宅的部分盡量要減少剪力墻結構的數(shù)量。墻肢如果能夠滿足軸壓比使得要求，應該盡量縮短其長度。其次是要增加下部的剛度。在滿足建筑使用功能的條件下，我們可以在大空間層設置落地式的剪力墻，此外還要注意剪力墻布置的過程中不能出現(xiàn)應力過于集中的問題。

3 結語

在高層建筑施工的過程中，轉換層是一個非常重要也非常關鍵的一個環(huán)節(jié)，高層建筑轉換層一般都是為了使得高層建筑的功能分區(qū)更加的全面和詳細，所以其自身的結構形式選擇必須要綜合考慮到多方面因素的影響，同時在設計的過程中還要考慮到多方面因素對其所產生的影響，這樣一來也就使得整個結構的整體性得到顯著的提升，這樣一來也就使其自身的穩(wěn)定性和安全性都得到了十分有效的保證。

參考文獻

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