帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

韓雪竹 張俊霞

摘 要：我國城市化建設(shè)的進程不斷加快，高層建筑的結(jié)構(gòu)形式也被廣泛應(yīng)用于中小型城市，但是高層建筑一般是由住宅小開間與商業(yè)大開間組成，在豎直方向上具有很大的剛度變化。為了更好地解決剛度變化情況對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不良影響，這就需要結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層技術(shù)，高層建筑轉(zhuǎn)換層是建筑內(nèi)部的重要結(jié)構(gòu)，本文對其進行分析，了解了轉(zhuǎn)換層的作用特點與常見結(jié)構(gòu)，并針對現(xiàn)在高層建筑的常見問題與需求，提出了建筑層設(shè)計中遵循實際、保證強度、合理安排等設(shè)計方案，希望能為未來建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；轉(zhuǎn)換層

引言

在現(xiàn)代建筑中，轉(zhuǎn)換層已經(jīng)成為了非常常見的結(jié)構(gòu)，在各種高層建筑中被廣泛應(yīng)用。通過轉(zhuǎn)換層的加入和利用，使得建筑物能夠更好的承載重量，建筑向更高的方向發(fā)展，在建筑用地越來越緊張的現(xiàn)在，對于充分利用建筑用地，發(fā)揮建筑物應(yīng)有的作用具有重要意義。研究轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，可以更好的推動建筑行業(yè)的發(fā)展。

1高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的概述

建筑的實際使用功能在不同施工技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計方面存在一定的差異，然而現(xiàn)代化建筑的綜合體呈現(xiàn)出多種功能，其需要劃分不同的功能區(qū)，保證各功能區(qū)域的結(jié)構(gòu)比較科學合理。為保證上述情況順利完成，這就需要在各樓層之間設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層時，不同建筑所施工的目的也具有較大差異。轉(zhuǎn)換層主要是轉(zhuǎn)換高層建筑的結(jié)構(gòu)形式，如果各樓層之間出現(xiàn)相同的轉(zhuǎn)換層，則主要完成布置網(wǎng)軸線的變化。另外，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層還同時具有網(wǎng)軸線布置變化與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的功能。[2]

2轉(zhuǎn)換層的作用特點

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代的建筑越來越向著大型化、復(fù)雜化的方向轉(zhuǎn)變，綜合性的建筑中，不同樓層之間的使用功能和結(jié)構(gòu)性也是各不相同的，這大大提升了建筑的設(shè)置建造難度。建筑物的轉(zhuǎn)換層作為建筑當中的過渡結(jié)構(gòu)設(shè)置在建筑物內(nèi)部，可以對樓層上下各異的結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，以此來防止不同結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)變過大導致的結(jié)構(gòu)受力偏差，是大型建筑物重要的安全保障，在現(xiàn)代建筑學理念中占據(jù)著不可代替的作用，具體的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層在建筑中起著承上啟下的作用，在整體建筑中承受著極大的負荷，一旦出現(xiàn)問題，整棟建筑都會受到影響。因此在設(shè)計轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)時要結(jié)合實際，根據(jù)建筑物的自身結(jié)構(gòu)特點來設(shè)計轉(zhuǎn)換層，確保轉(zhuǎn)換層發(fā)揮應(yīng)有的作用，保證建筑物的使用安全。[3]

3高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計原理

從高層建筑的功能上來說，房屋不同的高度所決定的建筑功能也存在明顯的差異。上部的樓層主要是滿足住宅、旅館等要求，中部樓層主要考慮交流場所、辦公場所等要求，下部樓層主要設(shè)計為酒店、商場等公共的場地，不同用途的樓層所需的結(jié)構(gòu)形式大有不同。因此，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，上部的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用剪力墻結(jié)構(gòu)與小開間軸線布置滿足實際需求；中部結(jié)構(gòu)在設(shè)計時要具有一定的空間柱網(wǎng)以及大間距的墻體結(jié)構(gòu)，進而滿足商務(wù)需求；下部的結(jié)構(gòu)需要采用空間大而深的軸線進行布置，盡量不采用墻體結(jié)構(gòu)，進而滿足公共場所的實際需求。另外，在設(shè)計結(jié)構(gòu)布置方面，從高層建筑的實際功能與尺寸進行設(shè)計，沿著建筑物的高度傳遞相關(guān)的荷載。在結(jié)構(gòu)受力方面，高層建筑下部承受力明顯高于上部承受力，進而設(shè)計主體時應(yīng)該采用變剛度設(shè)計，逐漸減少底部結(jié)構(gòu)剛度沿著建筑的剛度，底部采用空間大、結(jié)構(gòu)剛度較小，上部采用空間適中、剛度較大的反常規(guī)設(shè)計。實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)形式需要在空間變化與剛度的連接處設(shè)置水平的轉(zhuǎn)換構(gòu)建，這就是轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)。[1]

4轉(zhuǎn)換層的設(shè)計要點

4.1確保轉(zhuǎn)換層的強度

轉(zhuǎn)換層是樓體中承載重量，調(diào)整重心的重要保障，轉(zhuǎn)換層的好壞，可能會影響到整個高層建筑物的質(zhì)量。由于建筑結(jié)構(gòu)的限制，有時轉(zhuǎn)換層可能會承受巨大的壓力，想要保證建筑的穩(wěn)定安全，必須要確保轉(zhuǎn)換層有足夠的強度。為了確保轉(zhuǎn)換層的安全，建筑設(shè)計規(guī)定，轉(zhuǎn)換層的剛性結(jié)構(gòu)不可以低于其上層結(jié)構(gòu)的70%。為了達到這一標準，可以提高轉(zhuǎn)換層剪力墻的厚度，保證其穩(wěn)固。并且，在澆筑的過程中采用比起普通建筑更為優(yōu)質(zhì)的混凝土，從材料和設(shè)計上保證轉(zhuǎn)換層的剛度。另外，在進行轉(zhuǎn)換層的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員需要注重框支柱的強度，結(jié)合地震等級，應(yīng)用框支柱的柱頂彎矩進行配筋的設(shè)計。與此同時，在進行框支柱的剪力調(diào)整時，設(shè)計人員需要根據(jù)標準進行框支柱的設(shè)計，確保其地震剪力滿足標準規(guī)范。[4]

4.2合理安排轉(zhuǎn)換層位置

轉(zhuǎn)換層是高層建筑物中的受力層，在大型高層建筑中能起到承載壓力、提高建筑物穩(wěn)定性、安全性和抗震性的作用。但轉(zhuǎn)換層的安排也是有要求的，要根據(jù)建筑的實際情況，分析受力情況，合理安排轉(zhuǎn)換層的所在位置。越高的建筑物，其自重就越大，且伴隨著建筑物的不斷增高，樓內(nèi)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因此高層建筑物的受力模式比起小型建筑物更加復(fù)雜，建筑物內(nèi)部的受力也會隨著建筑物高度的變化而變化，何況，大型建筑物可能還會面臨諸如地形、風力等外界因素的影響。因此，到達一定高度的建筑物會比普通建筑物承受更大的壓力、具有更多的變數(shù)，在對建筑物進行設(shè)計時，就需要更多的考量，合理的安排轉(zhuǎn)換層的位置也是其中之一。如果轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置的過高，可能會改變轉(zhuǎn)換層內(nèi)部的受力狀況，在影響轉(zhuǎn)換層安全的同時，也影響到了上下層面的剛度和受力方式。自身被受力扭曲的轉(zhuǎn)換層不僅不能承擔建筑的受力，還會使轉(zhuǎn)化層反而成為建筑物中的薄弱環(huán)節(jié)，對建筑物的抗震能力和安全性造成損害，因此，研究建筑物的受力，結(jié)合實際情況，正確的安排轉(zhuǎn)換層的位置，是保證建筑安全的重要方式。[5]

4.3提高二者的整體性

轉(zhuǎn)換層雖然是不會在樓層中開放的受力承載層，但仍然是高層建筑物的一部分，是不可分割的，因此，在設(shè)計中要注意，需要提高轉(zhuǎn)換層與整個建筑物的整體性，使其融為一體發(fā)揮作用。想要提高二者的整體性，首先需要設(shè)計人員著眼于轉(zhuǎn)換層的設(shè)計。設(shè)計人員在設(shè)計轉(zhuǎn)換層的時候，應(yīng)仔細了解建筑物設(shè)計圖紙，明確建筑物的設(shè)計要求，只有了解這些，才能更好的掌控全局，在設(shè)計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的時候使其與整個建筑物更好的融為一體。注重轉(zhuǎn)換層與建筑物之間的整體性，可以更加科學的保障建筑物的抗震性與穩(wěn)定性，還可以延長建筑物的使用壽命。其次，設(shè)計人員應(yīng)該對轉(zhuǎn)換層的設(shè)計方案進行精簡，分析受力，使其更好的符合建筑的整體要求，進行科學的受力分析，明確受力的方向與強度。通過受力的分析，使得二者的質(zhì)量中心與剛度中心保持一致，更好的承載建筑，防止建筑物出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。

結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)代建筑的不斷發(fā)展，高層建筑中轉(zhuǎn)換層的作用變得越來越重要，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)與設(shè)計也越發(fā)受到建筑者們的關(guān)注。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可以有效地轉(zhuǎn)換重量、保持建筑重心，具有多種形式以應(yīng)對不同的情況，在設(shè)計時，應(yīng)當按照建筑物的要求設(shè)計、保證轉(zhuǎn)換層強度、合理安排其位置、使轉(zhuǎn)換層與整個建筑物融為一體，從而使轉(zhuǎn)換層更好的發(fā)揮在建筑中的作用，促進高層建筑物更好的發(fā)展。

參考文獻

[1]呼延競飛.帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（10）：116-117.

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[3]呂鵬，徐剛，劉洪亮.某帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013，43（S1）：1284-1289.

[4]劉慶.帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導報，2012（01）：43+45.

[5]黃瑛.帶轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)綜合樓設(shè)計[J].鐵道標準設(shè)計，2005（01）：79-81.

（作者身份證號碼：1.150424198312130018；

2.410725198504101701）