高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司， 重慶 402260)

高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

檀小龍

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司， 重慶 402260)

目前建筑設(shè)計(jì)中帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑項(xiàng)目越來(lái)越多，而整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的重點(diǎn)內(nèi)容是建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此，我們要加強(qiáng)建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，充分保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使得高層建筑的穩(wěn)定性獲得明顯的提高。

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

引言：在設(shè)計(jì)帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，我們對(duì)帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)設(shè)計(jì)原則和知識(shí)要進(jìn)行充分的了解，使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性得到確保，從而使得帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的施工難度有效的降低，使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量更加的有保障。

一、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

1.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的重要意義

高層建筑的為適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的需要，趨向于多功能和多種用途發(fā)展。例如，頂部的樓層適合布置住宅和旅館，而中部的樓層適合作為辦公用房，在下部的樓層設(shè)置商業(yè)餐飲及文化娛樂(lè)等。根據(jù)樓層的不同用途，開(kāi)間大小設(shè)置也不同。上部住宅及旅館要設(shè)置較小的開(kāi)間，增加墻體，在中部樓層的辦公用房要分成中等大小和小的空間，下部樓層作為商業(yè)餐飲及文化娛樂(lè)的要采用較大的靈活空間，因此因在設(shè)計(jì)時(shí)采用大柱網(wǎng)，減少墻體。根據(jù)不同樓層區(qū)域，要求不同，這種要求顯然是有悖結(jié)構(gòu)合理自然的布置，因?yàn)楦邔咏ㄖ南虏康臉菍邮芰艽?，在下部?yīng)當(dāng)增密柱網(wǎng)，增加墻體及剛度，到上部逐漸減少。但采取與常規(guī)相反的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)的布置，可以使建筑功能的要求得到滿足，這時(shí)候結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)置的優(yōu)勢(shì)就得以顯現(xiàn)出來(lái)，最為重要的是使得豎向力和水平力得以傳遞。

1.2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的類型

不同的高層建筑，其建設(shè)用途決定了其功能和需求的差異，所以，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，要對(duì)建筑專業(yè)的要求充分考慮到，優(yōu)化選擇不同類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，以使得高層建筑的整體功能性得到確保。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層分為兩種主要的類型，其一是梁式轉(zhuǎn)換，其二是板式轉(zhuǎn)換。梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)是由梁、析架、箱型結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)組成的。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換方式層結(jié)構(gòu)可以直接的受力和傳力，可以充分的利用空間，在目前的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中應(yīng)用十分的廣泛。主轉(zhuǎn)換梁支撐于下部主體結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件是板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層的基本構(gòu)成形式，主轉(zhuǎn)換梁或下部主體結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件受到了次轉(zhuǎn)換梁的支承，共同承受和依托上部結(jié)構(gòu)剪力墻、框架柱的是主次轉(zhuǎn)換梁，通常情況下是由一塊整體整澆的厚平板組成的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是板式轉(zhuǎn)換。板式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是具有復(fù)雜的受力和傳力。一般明顯的不協(xié)調(diào)存在于上下部結(jié)構(gòu)，它的采用是梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)無(wú)法采用的前提下。建筑、設(shè)備等無(wú)法利用主要是由于厚板所占的空間，不夠經(jīng)濟(jì)。

二、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 布置要點(diǎn)

通常，在高層建筑中設(shè)置較多的是建筑轉(zhuǎn)換層，因此，轉(zhuǎn)換層在設(shè)計(jì)過(guò)程中，上部構(gòu)件不能接地，要采取安全性高，可靠性強(qiáng)的構(gòu)建。結(jié)合當(dāng)前建筑轉(zhuǎn)換層存在的特點(diǎn)，較為常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換構(gòu)件有：轉(zhuǎn)換大梁、空腹析架、斜撐、箱型結(jié)構(gòu)、厚板等。如果地下室的空間較大，鑒于束縛的空間，地震反應(yīng)和地面上的結(jié)構(gòu)相比相對(duì)要輕，使用，在抗震度為6度與7度時(shí)要選擇厚板轉(zhuǎn)換層來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣可以有效的防止地震造成的結(jié)構(gòu)坍塌，剪力墻結(jié)構(gòu)可以設(shè)置，并且要在能夠符合建筑規(guī)范的前提下進(jìn)行整體的布置過(guò)程。

2.2 結(jié)構(gòu)選型

針對(duì)當(dāng)前的高層建筑，若進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)選用的是厚板，會(huì)存在如下幾種情況：第一，用量較多的板材和混凝土，會(huì)增加投資成本，加大了施工的困難系數(shù)；第二，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)受力，使得計(jì)算過(guò)程更加繁瑣，如果在選用箱形結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換層，這種結(jié)構(gòu)可以保障結(jié)構(gòu)的整體性，也可以確保結(jié)構(gòu)中的豎向構(gòu)件的有效傳力。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，這種轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換方式復(fù)雜，分析復(fù)雜繁瑣，加之技術(shù)水平一般，會(huì)使實(shí)際設(shè)計(jì)起來(lái)十分困難，施工難度加大。如若采用梁式轉(zhuǎn)換層，相對(duì)而言是十分的經(jīng)濟(jì)合理，而且設(shè)計(jì)起來(lái)也很簡(jiǎn)單，施工難度低，傳力路徑也十分的清晰。

三、優(yōu)化高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施

3.1 保證高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層豎向構(gòu)件整體性剛度

結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件在高層建筑中擁有比較明顯的剛度差異，對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的整體穩(wěn)定性有著舉足輕重的影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層豎向構(gòu)件剛度的整體性，要將上下轉(zhuǎn)換層的剛度控制在合理的范圍內(nèi)，并將落地強(qiáng)進(jìn)行合理的加厚，對(duì)于較大的安全系數(shù)的補(bǔ)償剪力，承載應(yīng)當(dāng)通過(guò)相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)，以此來(lái)確保干曾建筑局部結(jié)構(gòu)的剛度，進(jìn)而達(dá)到提升高層建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度的目的。此外，落地構(gòu)件也會(huì)影響高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)落地構(gòu)件的截面尺寸要合理的增加，使得落地構(gòu)件的均勻性得到保證。

3.2 充分了解不同樓層的受力情況以及對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的影響

在布設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的過(guò)程中，也要根據(jù)不同樓層關(guān)鍵部位應(yīng)力大小的不同，進(jìn)行分析，要充分運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)的計(jì)算方法，對(duì)具體的應(yīng)力大小進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的計(jì)算。然后以應(yīng)力的分布情況為根據(jù)，合理的添加一定數(shù)量的配筋在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并充分保證結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的綜合性能。另外，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)梁跨部位支座正負(fù)彎矩速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也一定要進(jìn)行掌握，從而使得腰筋尺寸選擇的科學(xué)性得到保障，通過(guò)全埋式錨固結(jié)構(gòu)對(duì)梁跨部位下部的鋼筋進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效的提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的整體安全性。

3.3 剪力墻的科學(xué)設(shè)置

分析實(shí)際的案例我們可以輕易的發(fā)現(xiàn)，剪力墻會(huì)隨著高度的變化發(fā)生變化，同時(shí)，內(nèi)力也隨著高度的變化剪力墻也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，要對(duì)剪力墻框架支柱的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化強(qiáng)化。要充分認(rèn)識(shí)到剪力墻科學(xué)設(shè)置的重要性，使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的綜合作用得到充分的發(fā)揮。剪力墻框架支柱的均勻性，以及框架支柱之間距離的合理性必須保證是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層對(duì)剪力墻的要求，一般要保持支柱與支柱之間的距離要保持在11M的范圍內(nèi)。結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)空間布局的不同情況，比如抗壓力和應(yīng)力大小要求不同，要調(diào)整相應(yīng)的剪力墻的設(shè)置。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換大梁的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)梁體的整體受力情況進(jìn)行充分的了解，科學(xué)的處理轉(zhuǎn)換梁兩端的結(jié)構(gòu)，從而使得結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的整體性能得以保證，同時(shí)使得高層建筑結(jié)構(gòu)整體的性能也得到相應(yīng)的保障。

三、結(jié)束語(yǔ)

越來(lái)越快的城市化進(jìn)程，建設(shè)施工中陸續(xù)投入了許多高層建筑項(xiàng)目，這使得城市用地緊張的情況極大的受到了緩解。高層的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層有十分廣泛的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)，不僅可以使高層的各個(gè)層次的空間得到物盡所能的利用，而且可以提升下部的空間。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)不容忽視，要提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從而促進(jìn)建筑行業(yè)的順利發(fā)展。

[1]熊進(jìn)剛，李艷.帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].南昌大學(xué)學(xué) 報(bào)(工科版),2002(04).

[2]呼延競(jìng)飛.帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016(10).

[3]祁勇，朱慈勉，鐘樹(shù)生等.不同肢厚比框支短肢剪力墻斜柱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)研究[J].振動(dòng)與沖擊，2012. 31 9（12）:155-159.

TU7

：B

1007-6344（2017）08-0098-01