高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計

孫麒凱

摘 要：當(dāng)前我國生產(chǎn)力與生產(chǎn)水平大幅度提升，人民物質(zhì)生活日益豐富，人口數(shù)量與人口密度呈逐激增趨勢。在這樣的時代發(fā)展前提下，各類新型建筑結(jié)構(gòu)日益涌現(xiàn)，而梁式轉(zhuǎn)換層作為新型建筑結(jié)構(gòu)，被建筑企業(yè)廣泛應(yīng)用。這一結(jié)構(gòu)的房屋建筑耐磨損性好，承重性能極其優(yōu)良，既能夠保證建筑的安全性與穩(wěn)定性，又不會造成審美疲勞，具有極高的推廣價值。

關(guān)鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；應(yīng)用；分析

隨著我國城市化建設(shè)的日益深入，城人口基數(shù)日益增長，為有效解決住房緊張問題，我國建筑行業(yè)著力推進(jìn)高層建筑并取得了一定的成效。而梁式轉(zhuǎn)換層作為一種新型建筑結(jié)構(gòu)，具有安全平穩(wěn)地優(yōu)秀性能。本文據(jù)此，對這一建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況進(jìn)行系統(tǒng)化分析與闡述。

1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的作用

新時期，我國逐步進(jìn)入信息化時代，各類新型科學(xué)技術(shù)水平逐年提升，其應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬。在我國城市化建設(shè)過程中已普遍采用新型高層、多層建筑作為主要房屋類型，即能夠有效緩解城市的住房緊張問題，又能夠最大限度發(fā)揮建筑用地的作用。高層建筑的房屋特點(diǎn)決定了其受力結(jié)構(gòu)的特殊性，由于建筑所處位置相對較高，受到強(qiáng)風(fēng)、地震等外力作用的影響較大，因此，高層建筑的穩(wěn)定性原則是開展建筑工作的首要前提。而梁式轉(zhuǎn)換層這一新型房屋結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，有效滿足了高層建筑穩(wěn)定性的需求，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍日益拓展，其工作原理在于保障房屋建筑整體結(jié)構(gòu)受力情況平衡，使建筑的水平作用力有效分散。依照房屋建筑的結(jié)構(gòu)角度而言，城市中高層建筑的頂端位置結(jié)構(gòu)相對簡易，其底端位置則相對復(fù)雜，嚴(yán)格遵循上疏下密的建筑原則。近年來，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步向著科學(xué)化、合理化方向穩(wěn)步邁進(jìn)，城市化建設(shè)中高層建筑的施工技術(shù)與建筑手法日益復(fù)雜，建筑底端與中段位置的結(jié)構(gòu)日益簡化，此類建筑多為大型商場的集中區(qū)域；除此以外，部分建筑的頂端位置結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其用途多為民用居住?；谏鲜鲆蛩?，此類高層建筑的穩(wěn)定性與受力結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，其整體安全性能有所下降。因此，新型梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，既能夠保障整體建筑的安全性與穩(wěn)定性，又能夠充分滿足不同的建筑實(shí)用需求，這一建筑結(jié)構(gòu)的未來市場前景日益光明。

2 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理分析

2.1 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計主要特點(diǎn)

梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛，它能夠?qū)⒏邔咏ㄖ舷潞奢d進(jìn)行均衡分配，避免結(jié)構(gòu)形變以及受力過度集中在少數(shù)部位，以保證建筑物結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。通過采取科學(xué)的設(shè)計方法和施工技術(shù)，例如在梁式轉(zhuǎn)化層中增設(shè)一些管道、通道或者線路結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以滿足大樓多功能需要，為大樓用戶提供暖氣、水電等保障。目前，國內(nèi)高層建筑大多采用了上部梁式，下部框架式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這類建筑結(jié)構(gòu)需要使用轉(zhuǎn)換構(gòu)件（如托架式梁）來重新分配大樓內(nèi)載荷力，以避免應(yīng)力過度集中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，詳見圖1。

圖1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層主要構(gòu)造特點(diǎn)

在高層建筑施工領(lǐng)域，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)用十分普遍，且構(gòu)造形式十分多樣化（具體可見圖2）。從當(dāng)前國內(nèi)高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計來看，梁式轉(zhuǎn)換層占比約為75%、板式轉(zhuǎn)換層占比約12%、析架式轉(zhuǎn)換層占比約為9.4%、箱型轉(zhuǎn)換層占比約為3.6%的。梁式轉(zhuǎn)換層主要有以下幾個特點(diǎn)：尺寸相對較大、應(yīng)用十分廣泛、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、便于施工使用、經(jīng)濟(jì)效益較高、性能穩(wěn)定、工程造價核算便捷等，但是如果設(shè)計不合理會影響整個大樓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震效果，同時降低大樓內(nèi)部空間利用率。

2.3 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層受力特點(diǎn)

隨著高層建筑用戶購買需求的提升，房屋的類型與功能發(fā)生了諸多的變化，加之部分建筑在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)缺乏合理性，偏重于功能性與美觀性而忽視了房屋建筑的安全性原則，房屋整體受力不均勻；高層建筑的受力點(diǎn)過于集中，上層建筑的垂直負(fù)荷力與建筑自身的水平作用力高度集中于建筑的局部地區(qū)，長時期、高強(qiáng)度的集中性重力極易造成建筑底部塌陷。除此以外，個別建筑物在施工過程中各承重結(jié)構(gòu)間距較大，對于外力的分散作用較差；當(dāng)強(qiáng)風(fēng)、地震等高強(qiáng)度外力直接作用于建筑表面時，其承重結(jié)構(gòu)由于超負(fù)荷承重，會出現(xiàn)承重墻開裂現(xiàn)象，更有甚者會引發(fā)房屋建筑的整體坍塌，為建筑用戶的生民財產(chǎn)安全埋下了隱患。而新型梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能夠保障整體建筑的受力均衡性。

2.4 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理

高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計主要遵循以下幾種原理：三維設(shè)計原理、協(xié)同工作原理和有限元原理。轉(zhuǎn)換層是高層建筑重要組成部分，是受力傳導(dǎo)和分配組件，因此在設(shè)計過程中要對它的受力進(jìn)行科學(xué)分析，詳見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)圖

首先，要計算出建筑結(jié)構(gòu)整體受力，再以此為基礎(chǔ)計算出轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)荷載力。由于高層建筑具有上密集下稀疏的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上部載荷力在向下部傳導(dǎo)過程中可能會發(fā)生突變，受力分布十分復(fù)雜，因此要結(jié)合力學(xué)基本原理，綜合考慮各方面影響因素，通過三維設(shè)計原理、協(xié)同工作原理和有限元原理進(jìn)行設(shè)計。

3 結(jié)束語

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，往往會受到多種因素影響和干擾，為保證設(shè)計結(jié)果與實(shí)際情況相一致，必須要全面分析大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計影響因素，并采取專業(yè)的設(shè)計方法和工具，加強(qiáng)細(xì)節(jié)控制，提高施工參數(shù)計算準(zhǔn)確性，確保高層建筑施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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