高層建筑中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系分析

李麗娜　張培星

摘 要：我國(guó)是目前世界上發(fā)展最快的發(fā)展中國(guó)家之一，發(fā)展最快的一個(gè)最直接的明證就是各大城市的摩天大樓的興起。不但大城市，就連筆者到過(guò)的一些小城市都已經(jīng)開(kāi)始建造不止一座的高層樓宇。我國(guó)的高層建筑發(fā)展至今，由于房地產(chǎn)業(yè)的持續(xù)走高，年年大興土木，建筑技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的飛躍。建筑技術(shù)提高的同時(shí)，人們開(kāi)始越來(lái)越關(guān)注建筑物的品質(zhì)，這就反過(guò)來(lái)對(duì)施工人員的技術(shù)素養(yǎng)提出了更高的要求。施工技術(shù)人員應(yīng)該深入了解高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)高層建筑的建筑體系有較深刻的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上方能建造出高品質(zhì)的高層建筑。

關(guān)鍵詞：高層;建筑;結(jié)構(gòu);特點(diǎn);結(jié)構(gòu)體系

1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層概述

建筑功能復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)下，要求在同一幢建筑中既有小開(kāi)間的住宅，又有大空間的商場(chǎng)，還需要一定的地下停車(chē)場(chǎng)。綜合功能的高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)中的大潮流。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層作為將建筑上部樓層結(jié)構(gòu)的類型和布置轉(zhuǎn)換為下部樓層結(jié)構(gòu)類型和布置的水平結(jié)構(gòu)，主要的結(jié)構(gòu)形式一般有梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、桁架轉(zhuǎn)換層、箱型轉(zhuǎn)換層以及懸掛結(jié)構(gòu)等。在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何選擇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換體系，必須結(jié)合建筑各方面具體情況，保證結(jié)構(gòu)的安全與經(jīng)濟(jì)。

高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可在建筑高度的任意樓層上靈活布置，在適當(dāng)?shù)奶幚硐逻€可以作為技術(shù)設(shè)備層或者正常的樓層進(jìn)行使用，其布置原則有：第一，要求底層有較大的空間。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系可以是一個(gè)水平結(jié)構(gòu)體系也可以是一根滿足受力特性的大梁，使得底層盡量擺脫立柱的影響，取得較大的底層空間。第二，任意樓層上要求開(kāi)敞空間或改變柱列。在轉(zhuǎn)換層設(shè)置的時(shí)候可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)傳力以及使用功能等特點(diǎn)進(jìn)行分段布置、間隔布置和托掛相兼的方式。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的分類以及功能

高層建筑中的轉(zhuǎn)換層具有擴(kuò)大室內(nèi)面積，提供較大出入口的功能。傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)的間距較小，比較適合對(duì)住宅客房以及旅館進(jìn)行布置，而對(duì)于需要較大空間的會(huì)議室、購(gòu)物中心、文化娛樂(lè)場(chǎng)所等進(jìn)行布置時(shí)，就需要通過(guò)轉(zhuǎn)換層將部分傳統(tǒng)剪力墻轉(zhuǎn)換為框支剪力墻，以此來(lái)增大空間，滿足大空間建筑的功能需要。一般的，轉(zhuǎn)換的構(gòu)件會(huì)在建筑的柱列周邊進(jìn)行布置，轉(zhuǎn)換形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等。

高層建筑中轉(zhuǎn)換層主要是為了將上下層結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，上下層軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)換、柱網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換等。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，通常采用將傳統(tǒng)剪力墻上部轉(zhuǎn)換為框支剪力墻來(lái)增大內(nèi)部空間面積;而上下層柱網(wǎng)、軸線的轉(zhuǎn)變并未改變上下層的結(jié)構(gòu)形式，只是通過(guò)改變轉(zhuǎn)換層的柱距來(lái)形成較大的柱網(wǎng)，這種轉(zhuǎn)換類型通常被用在外框簡(jiǎn)底部來(lái)形成大入口;通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，將上面樓層的剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)，使上面樓層與柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)，從而形成上層、下層結(jié)構(gòu)的錯(cuò)位布置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的功能。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

3.1 施工環(huán)節(jié)多

通常高層建筑施工過(guò)程中需要考慮很多外部因素而導(dǎo)致施工環(huán)節(jié)不斷增加。高層建筑在正式施工之前，需要根據(jù)客戶訴求，進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)分析，達(dá)到外形美觀度，與內(nèi)在結(jié)構(gòu)形式最大程度符合客戶需求。得到用戶認(rèn)可，以實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。安全保護(hù)環(huán)節(jié)多，增高樓層時(shí)，基礎(chǔ)功能設(shè)施區(qū)域需同步完善。安保措施根據(jù)樓層不同特點(diǎn)設(shè)施投入，包括消防器材、逃生口、通氣管道等，都需要根據(jù)實(shí)際需求，全面考慮到。材料選擇環(huán)節(jié)多，對(duì)高層建筑而言，所有的材料都要經(jīng)過(guò)反復(fù)優(yōu)化后方可決定使用，以實(shí)現(xiàn)最好的施工效果。

3.2 施工工程量大

高層建筑施工是龐大又復(fù)雜的項(xiàng)目，除了施工工程環(huán)節(jié)多且雜外，工程量也比較大，多個(gè)項(xiàng)目常同時(shí)工作，因此需要注意事應(yīng)對(duì)工程項(xiàng)目施工過(guò)程詳細(xì)清晰設(shè)計(jì)，在具體建設(shè)過(guò)程當(dāng)中要做到各方面人員人力物力合理配合，及時(shí)高效處理高層建筑施工過(guò)程中面臨的各類問(wèn)題。

4 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 結(jié)構(gòu)體系

本工程地面以上1～6層為商業(yè)，1層層高為5.5米、2～6層層高為5.1米、7層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層兼避難層，層高3.8米，8層以上為高檔住宅，層高均3.0米，地上共35層，總高度為119.00米。地下為3層地下室，層高自上而下分別為5.5米，3.7米，3.8米。因業(yè)主對(duì)住宅及底部商業(yè)均有較高的品質(zhì)要求，經(jīng)綜合評(píng)定，本子項(xiàng)在住宅部分設(shè)計(jì)為不露柱、梁的剪力墻結(jié)構(gòu);為滿足業(yè)主對(duì)建筑功能的要求，確定在第6層頂板處采用梁式轉(zhuǎn)換，將上部密集的剪力墻轉(zhuǎn)換為便于下部商業(yè)及地下車(chē)庫(kù)使用的較規(guī)則柱網(wǎng)，同時(shí)在盡可能減少對(duì)建筑功能的影響的前提下，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要將一部分剪力墻落地，整體結(jié)構(gòu)成為框支-剪力墻體系。

4.2 設(shè)置結(jié)構(gòu)縫分為左、右兩塔

2#樓原上部結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度為88米，相對(duì)規(guī)范允許不設(shè)伸縮縫的長(zhǎng)度超過(guò)達(dá)到78%?；诤侠硇?、可行性、經(jīng)濟(jì)性的綜合評(píng)價(jià)，設(shè)置伸縮縫將上部結(jié)構(gòu)在地下室頂板以上分為完全獨(dú)立的兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元，兩結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度（以標(biāo)準(zhǔn)層計(jì)）分別為：左塔32米和右塔56米，且兩結(jié)構(gòu)單元間的凈寬度要求按抗震縫的最小寬度設(shè)計(jì)，并按照前次抗震專項(xiàng)審查的專家意見(jiàn)，本設(shè)計(jì)采用的縫凈寬度為400mm。該兩塔均設(shè)計(jì)為在地下室頂板嵌固。

底部加強(qiáng)區(qū)（地下1層～8層）剪力墻抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為特一級(jí)，非底部加強(qiáng)區(qū)（9層及以上）剪力墻抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為一級(jí);框支框架（1層～6層）抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為特一級(jí)，地下1層抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為特一級(jí)，地下2、3層抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為三級(jí)。

4.3 轉(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

（1）剪力墻設(shè)計(jì)。8層及以上住宅區(qū)段，層高為3米，采用200厚剪力墻，且墻長(zhǎng)均大于8倍墻厚?；炷翉?qiáng)度等級(jí)從C55～C30漸變。第7層層高為3.8米，且為轉(zhuǎn)換層上首層墻體，根據(jù)剛度、軸壓比等要求、采用250～300厚剪力墻。且為配合轉(zhuǎn)換的合理性、減少托頭柱，本層剪力墻將結(jié)合底部框支柱的設(shè)置適當(dāng)調(diào)整墻延伸長(zhǎng)度、開(kāi)洞位置，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。第1～6層剪力墻，為落地剪力墻。依據(jù)結(jié)構(gòu)剛度需要，墻厚為350～500，墻長(zhǎng)依據(jù)建筑功能盡可能長(zhǎng)，以充分提高其對(duì)剛度的效率，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。

（2）框支柱設(shè)計(jì)。對(duì)于轉(zhuǎn)換層以下的框支柱，為了提高構(gòu)件延性、控制柱截面尺寸，框支柱均采用型鋼筋混凝土柱，型鋼含量控制不小于6%，在兼顧結(jié)構(gòu)剛度、軸壓比控制及對(duì)建筑功能的影響下，柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)取為C55，柱截面基本控制在1100×1100。

（3）框支梁（轉(zhuǎn)換梁）設(shè)計(jì)。為了提高框支梁（轉(zhuǎn)換梁）的抗剪承載力、控制梁截面尺寸在1.8米以內(nèi)，與框支柱相連接的框支梁（轉(zhuǎn)換梁）均采用型鋼筋混凝土梁，型鋼含量控制不小于4%，截面主要為900×1800、轉(zhuǎn)換次梁依據(jù)計(jì)算要求，不設(shè)型鋼，為普通鋼筋混凝土梁，截面基本為700×1600。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

5 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑轉(zhuǎn)換層的自身重量和荷載很大，施工時(shí)應(yīng)制定合理的模板支撐方案并嚴(yán)格設(shè)計(jì)模板支撐體系;轉(zhuǎn)換層的跨度和其承受的荷載也很大，其使用配筋較多且鋼筋骨架的高度也高，因此，施工時(shí)要確保鋼筋骨架的穩(wěn)定性，采取合理的鋼筋布置措施。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層是建筑物內(nèi)不同結(jié)構(gòu)形式受力的連結(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)，也是受力傳承的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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