論建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

王書靜

摘 要：在現(xiàn)代建筑工程中，建筑的分類往往以上部為居住類，下部為商業(yè)類，如果要將二者更好的聯(lián)合起來，就需要在設(shè)計時進行轉(zhuǎn)換層的設(shè)計，因此，轉(zhuǎn)換層的設(shè)計非常重要，我們在設(shè)計過程中應(yīng)切實掌握其特點，并結(jié)合特點，切實加強對其的設(shè)計，只有這樣，才能更好的確保整個建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性。

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

1 前言

建筑工程中的轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)是當(dāng)前社會中極其重要的一項實踐性技術(shù)體系。所以該結(jié)構(gòu)形式在進行設(shè)計的過程中，務(wù)必要保證各個不同方面的綜合因素已經(jīng)經(jīng)過了全面詳細(xì)的考慮，只有通過這樣方式所形成的設(shè)計方案，才能夠為建筑工程自身所具有的質(zhì)量提供實可靠性、安全性的保障。本文筆者對筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了分析和探討。

2 建筑轉(zhuǎn)換層特點

為了更好地加強建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先必須對其特點有一個全面的認(rèn)識。由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件部件要承受來自上部的巨大豎向荷載，而且其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的數(shù)量較為復(fù)雜，而為了確保建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有較強的剛強度，就必須加強對其的設(shè)計。所以就建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，其不僅需要考慮的因素較多，而且對設(shè)計人員的經(jīng)驗、專業(yè)技術(shù)提出了更高的要求，尤其是在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)換層，此時順著建筑物高度方向的剛度在均勻性方面就會受到較大的影響，導(dǎo)致力在傳遞土方上出現(xiàn)巨大改變，所以其往往是不規(guī)則的豎向結(jié)構(gòu)，所以其不能按照常規(guī)的節(jié)后進行設(shè)計和施工，而這就需要緊密結(jié)合豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型進行針對性的設(shè)計，所以其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中顯得尤為重要，因而必須引起設(shè)計人員的高度重視。

3 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

在掌握建筑轉(zhuǎn)換層特點的基礎(chǔ)上，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員就應(yīng)切實掌握其設(shè)計要點，才能確保設(shè)計質(zhì)量。其設(shè)計要點主要有以下幾點。

3.1 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置要點

在建筑結(jié)構(gòu)的底部結(jié)構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)換層，一般是在高層建筑中進行。所以在轉(zhuǎn)換層上部的豎向構(gòu)件切勿直接連貫的落地，這就需要設(shè)計人員設(shè)計出安全性和可靠性較強的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。就當(dāng)前的建筑轉(zhuǎn)換層特點來看，常用的轉(zhuǎn)換構(gòu)件主要有轉(zhuǎn)換析架、轉(zhuǎn)換大梁、空腹析架和斜撐以及箱形結(jié)構(gòu)和厚板等。其中，轉(zhuǎn)換厚板一般只適用于六度抗震設(shè)計或非地震區(qū)使用。若屬于空間較大的地下室，由于其周圍存在約束作用，所以地震反應(yīng)往往比地面上的框支結(jié)構(gòu)要小，所以在7度和8度的抗震設(shè)計時也可以選取厚板轉(zhuǎn)換層。而為了預(yù)防轉(zhuǎn)換層的下部結(jié)構(gòu)因地震而倒塌，就應(yīng)設(shè)置落地框支柱和落地剪力墻，且在整個布置過程中嚴(yán)格按照高規(guī)的有關(guān)規(guī)定進行。尤其是應(yīng)注意以下幾點：一是當(dāng)建筑為筒體結(jié)構(gòu)，且需要設(shè)置轉(zhuǎn)換層，就應(yīng)確保其內(nèi)筒的全上部和下貫通落地，并緊密結(jié)合剛度要求增加墻的厚度；二是當(dāng)建筑的結(jié)構(gòu)為框支剪力墻結(jié)構(gòu)時，就必須確保剪力墻的上下足夠貫通，且按照剛度比將其墻壁的厚度增加；三是當(dāng)其結(jié)構(gòu)為長矩形平面的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，就應(yīng)在規(guī)范的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)膶⑵渎涞丶袅﹂g距提升。只有注意上述三點，才能從根本上確保轉(zhuǎn)換層的下部結(jié)構(gòu)不被破壞，尤其是在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時的要求更為嚴(yán)格。從而更好地確保剛度突變得到有效的控制，從而將內(nèi)力傳遞突變的程度降低，并將轉(zhuǎn)換層的上下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力傳遞方式改變，從而確保轉(zhuǎn)換層的樓蓋具有足夠的剛度，從而傳遞不同抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剪力，預(yù)防框支柱由于樓蓋錯層而被破壞。

3.2 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)換層，不僅上部的豎向構(gòu)件不能直接連貫的落地，而且順著建筑物高度的方向，其剛度均勻性受到的破壞較大，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的豎向承載力構(gòu)件沒有連續(xù)的與墻和柱截面發(fā)生突變，這就會使得其傳力的線路較為曲折，而且變形較為集中，也就使得應(yīng)力較為集中，而這就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)自身的抗震性能差。因此，在對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計時一般不采取高位轉(zhuǎn)換。

一般而言，水平地震作用下的傾覆分布力矩分布曲線會在轉(zhuǎn)換層出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，而轉(zhuǎn)換層的下部主要采取的剪力墻結(jié)構(gòu)，此時落地剪力墻的傾覆力矩從轉(zhuǎn)換層向下的遞增速度較快，但是支撐框架的傾覆力矩的遞增就會較少。加上轉(zhuǎn)換層的框支剪力墻大多數(shù)的剪力以樓板為載體，將其傳遞到落地剪力墻，進而導(dǎo)致傾覆力矩的曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，若轉(zhuǎn)換層的位置較高，那么剪力分配及傳力途徑就會發(fā)生急速的突變，導(dǎo)致落地剪力墻出現(xiàn)裂縫，而轉(zhuǎn)換層上部框支剪力墻的墻體受到的內(nèi)力就會增大，也導(dǎo)致其極易被破壞，使得轉(zhuǎn)換層下部的支承容易出現(xiàn)屈服，進而形成多個薄弱層，而這對于其抗震性能的影響是巨大的。所以為了在抗震設(shè)計中確保其安全性，當(dāng)框支剪力墻的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層所設(shè)置的位置為三層之上時，那么對于剪力墻的底部和框支柱的加強部位，在對其地震等級進行確定時，一般應(yīng)按照規(guī)定將其提高一級。若已經(jīng)設(shè)置的是最高級別，那么就不用再提升，但是若建筑框架的底部帶有轉(zhuǎn)換層，如核心筒結(jié)構(gòu)，其抗震等級則可以不提高。與此同時，由于轉(zhuǎn)換層屬于薄弱層，所以在對其地震剪力的增大系數(shù)時，應(yīng)為普通增大系數(shù)的1.15倍，切勿認(rèn)為側(cè)向剛度滿足要求的樓層不屬于薄弱層。

在計算轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件帶來的水平地震作用時，應(yīng)將其內(nèi)力增大，若為8度抗震設(shè)計，就應(yīng)考慮豎向地震作用所帶來的影響。而轉(zhuǎn)換構(gòu)件豎向的地震作用的計算，則應(yīng)采取反應(yīng)譜方法進行計算，有時也可以采取動力時程分析法進行計算，還可以把將處于重力荷載標(biāo)準(zhǔn)下作用的轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)力與增大系數(shù)的1.1倍相乘得出。由此可見，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不僅受力復(fù)雜，而且抗震性較差，所以必須在抗震設(shè)計中切實加強對其的提升，若建筑的抗震設(shè)計為9度，那么其就不適合設(shè)置轉(zhuǎn)換層。所以應(yīng)緊密結(jié)合設(shè)防的烈度以及結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的類型，以及建筑的高度，針對性的對其抗震等級進行計算，并采取有效的構(gòu)造措施，才能最大化的確保抗震設(shè)計的安全性。

3.3 建筑轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比比值的確定

在做好上述工作的同時，還應(yīng)對建筑轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比比值進行有效的確定，才能更好地確保下部樓層的剛度得到有效的控制，同時確保轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度達(dá)標(biāo)，有效的預(yù)防轉(zhuǎn)換層側(cè)向剛度柔軟。對于設(shè)計空間來說，要將建筑轉(zhuǎn)換層安排在2層到3層的位置，這樣設(shè)計的最主要原因是可以充分利用空間，同時使上下層之間合理地銜接。如果轉(zhuǎn)換層設(shè)計得較高，則會浪費空間，如果設(shè)計得較低，則有可能增大側(cè)移剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。最后就是對于剛度的要求，不僅僅是轉(zhuǎn)換層的剛度有嚴(yán)格要求，對于轉(zhuǎn)換層上下層的剛度設(shè)計也是十分重要的。在設(shè)計的過程中，需要保證建筑轉(zhuǎn)換層上下層剛度的變化率接近為1，也就是基本沒有差別，轉(zhuǎn)換率的最大值不能超過2。為了保證建筑轉(zhuǎn)換層的剛度，可以適當(dāng)?shù)卦黾涌臻g層的剛度，通過加厚落地墻、減小洞口大小或是設(shè)立不唱剪力墻以及采用高強度的砼等等方法來實現(xiàn)

4 結(jié)束語

綜上所述，轉(zhuǎn)換層設(shè)計是整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為重要的內(nèi)容之一。所以在進行轉(zhuǎn)換層設(shè)計時，必須在結(jié)合其特點的基礎(chǔ)上，切實加強對其的設(shè)計，才能提高其安全性和功能性的有效發(fā)揮，進而提升整個建筑工程的價值。

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