關(guān)于建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的研究

在土地資源日益短缺的背景下，高層建筑因其空間利用率高、占地面積小等優(yōu)勢，目前已經(jīng)成為城市的主體建筑類型。與此同時，高層建筑功能屬性也在增多，以商務(wù)型酒店為例，其結(jié)構(gòu)中分為住宿、接待區(qū)、餐飲區(qū)、會議區(qū)等，每一類結(jié)構(gòu)所需要的空間和建設(shè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也不同，這就需要在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用到建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。通過研究建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的核心內(nèi)容要點，對于提高設(shè)計方案可行性有著積極的意義。

1 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)概述

轉(zhuǎn)換層在建筑施工中屬于一種較為常見的結(jié)構(gòu)。對于不同層面的建筑物，使用功能、結(jié)構(gòu)等存在一定差異，通過轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)過渡，能夠?qū)翘萆舷虏拷Y(jié)構(gòu)、設(shè)施等進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的主要功能包括：對建筑工程上下受力柱的分布狀況、分布密度等進(jìn)行調(diào)整；對建筑結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)、結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行調(diào)整，布置出上下不對齊的結(jié)構(gòu)形式；改變建筑物框架剪力墻體系、內(nèi)部剪力墻結(jié)構(gòu)等，調(diào)整建筑框架和剪力墻。在建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)綜合考慮各方面因素，包括建筑功能要求、建筑自身特點等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計模式的選擇，確保設(shè)計合理，將建筑轉(zhuǎn)換層的作用充分發(fā)揮出來，實現(xiàn)建筑物穩(wěn)定性的提升，增加建筑壽命。在建筑工程中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)既要承擔(dān)上部建筑物的重力荷載，又要承受下部建筑物的懸掛荷載。這種情況下，建筑轉(zhuǎn)換層中的內(nèi)應(yīng)力會持續(xù)很長時間。

2 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計分類

2.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)屬于常用的銜接結(jié)構(gòu)之一。該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主體是梁結(jié)構(gòu)和支柱結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合實際應(yīng)用需求，還會在適當(dāng)位置增加剪力墻來分擔(dān)梁柱結(jié)構(gòu)的受壓載荷，從而穩(wěn)定支撐上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的作用。

此類轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工過程相對簡單，并且剪力墻的使用可以進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)本身的可靠性，而且在計算結(jié)構(gòu)受力情況時，可以直接根據(jù)結(jié)構(gòu)分布來進(jìn)行受力載荷的綜合評價，其傳力的結(jié)構(gòu)途徑也非常明確，目前在很多建筑施工中都得到了很好的應(yīng)用。

2.2 板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

相比于梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是將轉(zhuǎn)換板作為主要的受壓結(jié)構(gòu)，即在既定位置上鋪設(shè)板式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢在于能夠包容多種類型的建筑結(jié)構(gòu)形式，在整體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的建筑設(shè)計中，該結(jié)構(gòu)有著非常好的應(yīng)用。不過由于主體承重結(jié)構(gòu)為板式轉(zhuǎn)換層，因此，在對其進(jìn)行受力分析時，其傳力途徑不明確，分析過程也相對復(fù)雜，而且非常容易發(fā)生結(jié)構(gòu)剛性減弱的情況。對此，在設(shè)計過程中應(yīng)結(jié)合實際情況進(jìn)行選擇應(yīng)用。

2.3 桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，桁架式轉(zhuǎn)換層的穩(wěn)定性更強(qiáng)，該模式是將桁架來作為建筑節(jié)點的銜接，同時在其中穿插梁柱結(jié)構(gòu)，起到輔助結(jié)構(gòu)受壓的作用。此類型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層傳力途徑非常明確，而且結(jié)構(gòu)自重相對較低，具有較高的抗震性。相對于其他結(jié)構(gòu)而言，桁架式轉(zhuǎn)換層的施工工序相對復(fù)雜，在設(shè)計中需要考慮多方面應(yīng)用因素，因此，在許多施工工期較為緊張的建筑工程中，該結(jié)構(gòu)應(yīng)用較少。

2.4 斜柱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在建筑工程施工結(jié)構(gòu)組成中，混凝土依舊是非常重要的主體施工結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用質(zhì)量也將直接影響整個建筑工程使用效果。在建筑工程組成結(jié)構(gòu)中，斜柱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特殊性相對較高，其主體應(yīng)用結(jié)構(gòu)為斜柱，以此來輔助混凝土結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其主體的荷載能力。在應(yīng)用斜柱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時，需要對結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水平載荷進(jìn)行分析，優(yōu)化水平載荷的最短平衡路徑，在該路徑中添加斜柱結(jié)構(gòu)，從而有效提升整個轉(zhuǎn)換層的綜合剛度。

2.5 巨型框架轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

除了上述應(yīng)用結(jié)構(gòu)外，在建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，巨型框架轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)屬于新類型應(yīng)用結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)的主體是一些大型立柱，起到分擔(dān)結(jié)構(gòu)受壓、提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。在實際應(yīng)用過程中，此類型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用形式相對靈活，并且其結(jié)構(gòu)性能相對較好，這樣也可以綜合提升整個結(jié)構(gòu)的應(yīng)用剛度。巨型框架結(jié)構(gòu)自身存在著拉應(yīng)力，因此在設(shè)計過程中，應(yīng)綜合考慮這一內(nèi)容，在平衡結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力的基礎(chǔ)上進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

3 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的研究核心

3.1 遵循建筑物的實際

社會經(jīng)濟(jì)水平提升，使人們對于建筑結(jié)構(gòu)美觀性、功能性有了更多要求，同時為了提高建筑影響力，還會在結(jié)構(gòu)設(shè)計中添加個性化設(shè)計內(nèi)容，這樣對結(jié)構(gòu)本身的承壓情況提出了更高要求。因此，在建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要結(jié)合作業(yè)區(qū)域的實際環(huán)境，以及建筑結(jié)構(gòu)本身的客觀屬性進(jìn)行設(shè)計，從而提高整個設(shè)計方案的可操作性。在具體操作過程中，設(shè)計人員可以借助模擬系統(tǒng)，模擬運行目前所設(shè)計的轉(zhuǎn)換層方案，根據(jù)運行中存在的問題進(jìn)行參數(shù)修改，再次進(jìn)行模擬運行，使整個設(shè)計方案更加滿足作業(yè)區(qū)的實際應(yīng)用需求，本身也更加具備可操作性。

3.2 確保轉(zhuǎn)換層的強(qiáng)度

在建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中，轉(zhuǎn)換層的綜合強(qiáng)度將會影響到整體建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用質(zhì)量。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，高度的增加也會提高結(jié)構(gòu)本身的自重能力，也會對結(jié)構(gòu)本身造成較大的負(fù)荷。若不能合理控制，將直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剛性突變的情況，造成建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變。對此，在進(jìn)行建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要對結(jié)構(gòu)的綜合強(qiáng)度進(jìn)行分析，同時將轉(zhuǎn)換層剛度設(shè)置在上部結(jié)構(gòu)剛度的70%以上。同時對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的剪力墻，在設(shè)計過程中可以適當(dāng)增加其綜合厚度，從而提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的綜合強(qiáng)度，提升建筑工程整體的抗震性能。

3.3 合理安排轉(zhuǎn)換層位置

目前，城市建筑的主體類型為高層建筑，很多建筑的高度已經(jīng)超過了60 m，部分城市的建筑高度已經(jīng)突破了100 m。在建筑高度不斷增加的背景下，建筑結(jié)構(gòu)的受力情況、結(jié)構(gòu)受壓分布也變得越來越復(fù)雜。在設(shè)計轉(zhuǎn)換層位置時，需要綜合考慮建筑工程的設(shè)計高度，結(jié)合以往的設(shè)計應(yīng)用經(jīng)驗，再對其進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)適當(dāng)降低轉(zhuǎn)換層的設(shè)計高度，將其設(shè)置在三層左右的位置。此類設(shè)計方法不會給建筑結(jié)構(gòu)增加過多的負(fù)擔(dān)，同時建筑結(jié)構(gòu)的受力形式也不會發(fā)生較大改變，能夠有效滿足實際的應(yīng)用需求。

3.4 提高二者的整體性

在建筑結(jié)構(gòu)的組成中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)雖然不屬于開放性的受壓結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)是整體建筑結(jié)構(gòu)中的一部分，可以分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)的載荷內(nèi)容。在對建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，需要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)之間的整體性，使其可以組成綜合性的整體結(jié)構(gòu)。在具體設(shè)計過程中，需要對建筑設(shè)計圖紙進(jìn)行了解，明確建筑結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計參數(shù)，結(jié)合設(shè)計參數(shù)的相關(guān)內(nèi)容來確定轉(zhuǎn)換層所在位置、結(jié)構(gòu)應(yīng)用方式、結(jié)構(gòu)應(yīng)用參數(shù)等內(nèi)容，從而提高建筑工程的可靠性，延長建筑工程的使用壽命。

4 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程設(shè)計中，建筑轉(zhuǎn)換層屬于非常重要的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性也將影響到整體結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可靠性。通過梳理建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的核心要點，一方面，可以梳理設(shè)計過程中需要注意的重點內(nèi)容；另一方面，可以起到優(yōu)化設(shè)計方案的作用，提升建筑工程的社會應(yīng)用價值。