帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

文/王曉磊 青島騰遠(yuǎn)設(shè)計事務(wù)所有限公司 山東青島 266000

當(dāng)前人們的生活質(zhì)量逐漸提高，對建筑的要求也越來越高，其中建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的作用，尤其現(xiàn)代建筑的發(fā)展呈現(xiàn)出了多元性的特點，這使建筑的功能增多。為了使人們的居住需求得到滿足，需要建立多種建筑設(shè)施，使建筑的結(jié)構(gòu)具有更好的效果，通過帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的建筑設(shè)計，發(fā)揮出建筑設(shè)計的價值，使高層建筑的整體水平提高。

1、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用

一般來說，高層建筑的樓層越高，受到的力越小，中部以及下部樓層受到的力較大。具體來看建筑中每個樓層受到的力的情況之間存在差異，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要采用加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)剛度的方式來進(jìn)行設(shè)計，使結(jié)構(gòu)中的梁、柱更加穩(wěn)定。在較高的位置，需要減少墻、柱等部分的安置數(shù)量，使建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性提升。轉(zhuǎn)換層也叫做過渡層，可以使下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性能加強(qiáng)，并且提升支撐的能力。由于建筑的設(shè)計需要，下部的空間墻體比較多，上部的豎向構(gòu)件不能直接貫通落地，需要將墻、柱減小，使剛度降低，這也是高層建筑結(jié)構(gòu)中的特點所決定的。將水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和下部的豎向構(gòu)件進(jìn)行連接，使建筑的結(jié)構(gòu)可靠性加強(qiáng)。這種結(jié)構(gòu)和一般的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在差異，設(shè)計者通過這種水平結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的形式進(jìn)行設(shè)計，使建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量提高。

2、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計類型

2.1 箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一般是由單箱托梁以及雙向托梁所組成，這種結(jié)構(gòu)可以使轉(zhuǎn)換層的剛度加強(qiáng)，同時使結(jié)構(gòu)具有良好的完整性，使結(jié)構(gòu)的受力更加的均勻，同時提升了結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。黨高層建筑的上層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的時候，會使垂直的外力傳遞受到一定的影響，在布置中需要占據(jù)較大的空間，還會使樓層的功能受到影響，一般只能將其作為設(shè)備層。垂直向構(gòu)件的剪力墻和其他的設(shè)備、管道的設(shè)計位置出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，導(dǎo)致施工的難度提高，同時提升了成本，內(nèi)力部分也比較復(fù)雜，在分析的時候會出現(xiàn)一些困難，因此，這種結(jié)構(gòu)在實際的設(shè)計中不廣泛。

2.2 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是使外力通過垂直傳遞的形式使墻變?yōu)榱?，這種結(jié)構(gòu)可以提升承載力。在應(yīng)用中這種結(jié)構(gòu)具有良好的作用，包括加強(qiáng)外力傳遞效果等，使建筑結(jié)構(gòu)的受力得到有效的均衡，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，內(nèi)力分析與計算的難度會因此而減少，更利于進(jìn)行設(shè)計，同時降低了建設(shè)所需的成本，因此在建筑行業(yè)中使用范圍較大。一般來看，高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)用的基本為梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的比例占據(jù)了約80%。根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能以及材料等的不同特點進(jìn)行分類，梁式轉(zhuǎn)換層中包括較多種類，包括托墻、托柱、加腋型和不加腋型、鋼筋混凝土型等，針對不同的建筑設(shè)計要求采用的不同的設(shè)計方式。轉(zhuǎn)換梁主要是為了承受垂直的外力，因此受力特點和外力的作用等具有一定的聯(lián)系，在設(shè)計的過程中，需要根據(jù)應(yīng)力、剛度以及強(qiáng)度等方面進(jìn)行設(shè)計，對建筑各個結(jié)構(gòu)位置受到的力的情況以及工程中的實際施工需求進(jìn)行選擇，使結(jié)構(gòu)能夠在設(shè)計中提升性能，并且具有較好的受力特點。

2.3 桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)屬于梁式轉(zhuǎn)換層的另一種結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用中，這種結(jié)構(gòu)具有與其不同的特點，承重結(jié)構(gòu)通常是由榀量比較多的鋼筋混凝土桁架構(gòu)成，因此結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)定性，在設(shè)計中可以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，轉(zhuǎn)化層的上層和下層部分需要安裝上弦桿、下弦桿，還需要在轉(zhuǎn)換層中間加入腹桿，這種結(jié)構(gòu)和梁式的比較，具有更好的作用，同時呈現(xiàn)出了整體特點。這種結(jié)構(gòu)在設(shè)計中可以使力的傳播更加的清楚，同時使設(shè)計環(huán)節(jié)變得更加簡便，由于桁架的高度比較高，因此，可以有效的減少下弦桿的截面面積，設(shè)計上可以使空間得到高效的利用，轉(zhuǎn)換層的功能也會增多。這種結(jié)構(gòu)的重力比較小，使得承載性能加強(qiáng)，在管道安裝完成之后，具有更好的抗震性，同時使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性提高，在應(yīng)用中，桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有一些缺點，設(shè)計的原則為強(qiáng)斜腹桿和強(qiáng)節(jié)點，使節(jié)點的荷載情況的影響因素增加，這種條件下，節(jié)點的荷載會提高，導(dǎo)致設(shè)計的出現(xiàn)一定的困難，當(dāng)建筑設(shè)計中的樓層高度比較低的時候，斜壓腹桿出現(xiàn)超短柱的情況，發(fā)生地震的時候，會使節(jié)點部分變得不穩(wěn)定，使結(jié)構(gòu)容易受到損壞。

2.4 厚板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

高層建筑結(jié)構(gòu)上下層的柱網(wǎng)的分布不均勻，同時軸線的分布也比較復(fù)雜，這種情況下需要選擇有效的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，采用托梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，承托的效果不能達(dá)到要求，因此需要提升托承板的厚度，為了使設(shè)計的目標(biāo)實現(xiàn)，需要將托板的厚度擴(kuò)大，使設(shè)計的效果加強(qiáng)。這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中上層柱網(wǎng)的布置不需要進(jìn)行規(guī)定中的處理，在操作中效率比較高，具有更好的作用，但是在應(yīng)用中存在一些缺陷，包括結(jié)構(gòu)的傳力的路徑不清楚，會使設(shè)計受到影響，難以實現(xiàn)準(zhǔn)確有效的設(shè)計，利用有限元方式進(jìn)行分析的時候，其中存在一些不良的因素，對計算分析造成影響，這使設(shè)計工作的進(jìn)行的困難增加。承力柱墻以及連接的部位需要設(shè)置配筋，使這部分結(jié)構(gòu)的性能加強(qiáng)，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。通常情況中，轉(zhuǎn)換板的厚度比較大，同時自身的重量比較大，在設(shè)計中需要考慮這部分結(jié)構(gòu)的特點，使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性加強(qiáng)，并且提升轉(zhuǎn)換層的縱向承載力。在結(jié)構(gòu)中使用的材料為混凝土材料，使用的量比較多，造成成本增加的現(xiàn)象，在應(yīng)用中還可能會出現(xiàn)裂縫，或者存在混凝土脫落的問題。

結(jié)語：

高層建筑的結(jié)構(gòu)層使用極為廣泛，在帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計中，需要對建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行充分的分析和了解，使結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層設(shè)計具有更好的效果，提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，為建筑的建設(shè)帶來了良好的條件。