帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

呼延競飛（西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2010級土木工程（建筑工程）2班，四川 成都 610000）

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帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

呼延競飛
（西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2010級土木工程（建筑工程）2班，四川 成都 610000）

摘 要：建筑行業(yè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來了積極的影響。這類建筑在實(shí)際的施工過程中對于施工技術(shù)的要求較高，需要設(shè)計(jì)人員理解和掌握結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)內(nèi)容，保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)置，加大了高層建筑施工的難度。只有從根本上做好結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)工作，弄清高層建筑空間結(jié)構(gòu)的整個格局，才能保證工程的施工進(jìn)度不受影響。結(jié)合目前結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的發(fā)展現(xiàn)狀，可以看出做好結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)工作的重要性。同時，高層建筑整體質(zhì)量的可靠性，也需要保證結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)圖紙的科學(xué)性。本文將結(jié)合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)內(nèi)容，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入地探討。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；高層建筑；設(shè)計(jì)；施工進(jìn)度；空間結(jié)構(gòu)

社會的不斷進(jìn)步，為人們居住環(huán)境質(zhì)量的改善提供了可靠的保障。為了滿足人們各種各樣的住房需求，高層建筑在設(shè)計(jì)的過程中加入了多元化元素，完善了建筑的服務(wù)功能。不同用途的高層建筑實(shí)際的組合方式存在著顯著的差異，因此需要設(shè)計(jì)人員做好各項(xiàng)基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)工作。為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)布局的合理性，必須做好結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)工作，保證這些結(jié)構(gòu)層實(shí)際應(yīng)用中受力的均勻性。高層建筑轉(zhuǎn)換層對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的尺寸及受力特性有著明顯的影響，需要采取可靠的技術(shù)手段最大限度地發(fā)揮轉(zhuǎn)換層的實(shí)際作用，增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。本文將對結(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)。

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

（一）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較大。同時，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)的剛度和橫梁、柱等結(jié)構(gòu)作用效果的措施，保證這類建筑實(shí)際使用中的質(zhì)量可靠性。當(dāng)樓層逐漸增加時，設(shè)計(jì)人員通常會減少墻、柱等結(jié)構(gòu)的安置數(shù)量，保證下部支撐結(jié)構(gòu)能夠充分地發(fā)揮實(shí)際的支撐作用。因此，針對高層建筑結(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，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。

（二）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要類型

根據(jù)高層建筑用途的不同，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中也會采取不同類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。這些轉(zhuǎn)換層在實(shí)際的應(yīng)用中所涉及的技術(shù)有所區(qū)別，需要從多個角度分析不同類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要類型包括：（1）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，板式結(jié)構(gòu)的設(shè)置靈活性突出，但自身的重量相對較大，需要大量的輔助材料；（2）框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層?？蚣芙Y(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢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，將會成為未來高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要發(fā)展趨勢；（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)成本相對較高，占據(jù)了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層一定的市場份額。它的高度最大不超過6.0m，最小也在0.8m以上。

（三）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的布設(shè)原則

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在長期的使用中容易導(dǎo)致整個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，需要適當(dāng)減少高層建筑垂直方向的構(gòu)件，將轉(zhuǎn)換層設(shè)置在樓層較低的位置。同時，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。

二、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，也需要保證等效側(cè)向剛度的科學(xué)性；（2）為了消除外界作用力對框支剪力墻的影響，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）為了加強(qiáng)薄弱樓板的抗壓性能，需要采取厚度約為220mm的現(xiàn)澆混凝土樓板加固，并在對應(yīng)的轉(zhuǎn)換層相鄰的樓層之間設(shè)置厚度約為150mm的樓板，二者之間呈對稱的關(guān)系。

三、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

（一）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，由于落地構(gòu)件對于高層建筑轉(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。

（二）充分考慮不同層受力狀況對于轉(zhuǎn)換層的影響

高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層相對比較特殊，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，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。

（三）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。一般在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時，要求剪力墻的框架支柱必須均勻疏密，并將它與支柱之間的距離控制在合理的范圍內(nèi)。二者的距離一般保持在11m左右。根據(jù)高層建筑整體的空間布局，設(shè)計(jì)方案需要達(dá)到工程剪力墻的具體要求，增強(qiáng)地下結(jié)構(gòu)整體的抗壓能力。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)，保證整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

結(jié)語

在帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)計(jì)人員充分地理解和掌握結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)內(nèi)容。應(yīng)結(jié)合高層建筑整體的結(jié)構(gòu)框架，選擇出符合實(shí)際要求的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。本文通過對不同類型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的闡述，為高層建筑空間布局的合理規(guī)劃提供了必要的參考依據(jù)。做好高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的研究工作，具有重要的現(xiàn)實(shí)參考意義。

參考文獻(xiàn)

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