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

馬堃　王冉

摘? ? 要：新時期背景下，人們對住房設(shè)計提出了新的要求，這將使得建筑企業(yè)應(yīng)根據(jù)建筑的實際情況和用途，采用現(xiàn)代化的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計。因此，設(shè)計人員應(yīng)充分掌握結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層方面知識，并且與實際要求相結(jié)合，在符合設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上做出科學(xué)合理的設(shè)計，使建筑物的穩(wěn)定性得到切實保障。本文對帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了探討。

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

1? 前言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市人口逐漸增加，土地面積急劇減少， 因此高層建筑逐漸成為了緩解城市土地資源短缺的主要途徑。帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑比較復(fù)雜，因此在進(jìn)行設(shè)計時，需要將高層建筑的施工質(zhì)量作為前提，深入探討轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，并結(jié)合高層建筑物的實際特點，合理設(shè)計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，最終實現(xiàn)建筑設(shè)計的快速、穩(wěn)定發(fā)展。

2? 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用和類別

2.1? 作用

高層建筑的商業(yè)效益和經(jīng)濟(jì)價值的增高可以通過提高高層建筑的功能性來實現(xiàn)，多功能的高層建筑在建筑物土地面積的利用上實現(xiàn)了最大化，并且可以解決傳統(tǒng)意義上不同類別或功能的建筑物分離的問題，實現(xiàn)建筑用地使用的功能性集中，滿足人們在快速的生活節(jié)奏下對商用建筑和民用建筑綜合利用的客觀要求。因此，現(xiàn)代的高層建筑建造非常重視建筑的結(jié)構(gòu)層次多重性和功能用途多樣性，即按照不同的樓層區(qū)域?qū)⒏邔咏ㄖ?nèi)各樓層依據(jù)用途進(jìn)行區(qū)分。例如，將首層臨街位置作為商鋪或餐飲娛樂之用，中部設(shè)為辦公之用，頂部多為民用住宅或旅館。還原到建筑結(jié)構(gòu)和原理上來說，不同功能的樓層對房屋間數(shù)的開設(shè)以及實用空間的大小都有不用的要求，在兩種用途樓層區(qū)域的銜接樓層處，就需要設(shè)計結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來保證各種類型樓層的正常使用。

2.2? 類別

第一種，板式轉(zhuǎn)換層。是指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主體為一塊整體澆筑的有一定厚度的規(guī)則平板，這種方法主要應(yīng)用于銜接樓層的上下結(jié)構(gòu)差異很大，無法進(jìn)行常規(guī)協(xié)調(diào)的情況。而且由于上下結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性較高，會引起轉(zhuǎn)換層的受力不均的問題。另外，由于板式轉(zhuǎn)換層是一塊整體澆筑的平板，在結(jié)構(gòu)靈活性和空間利用率上都存在一定的限制。第二種，梁式轉(zhuǎn)換層，這種轉(zhuǎn)換層雖然在結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜，但可以解決高層建筑中受力不均勻的問題。同時梁式轉(zhuǎn)換層能夠比板式轉(zhuǎn)換層節(jié)省出更多有效的建筑空間，在我國的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計中被普遍的認(rèn)可和使用。

3? 高層建筑帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1? 模板支撐的選擇設(shè)計

首先需要按照建筑物的具體情況選擇合適的結(jié)構(gòu)模板支撐。對于高層建筑而言，帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，無論是鋼筋分布情況，還是施工的耗材量以及負(fù)載情況都非常的繁瑣。因此想要實現(xiàn)帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要按照施工模板支持施工系統(tǒng)，做好應(yīng)力分布，保證施工建筑物的穩(wěn)定承載能力，使其能夠支撐整個建筑系統(tǒng)與自身性能。一般情況下，常用的模板支持系統(tǒng)不多，但是在使用的過程中需要結(jié)合建筑物自身的特點，選擇最佳的模板支撐設(shè)計，從而使建筑物的設(shè)計符合施工要求。

3.2? 過渡設(shè)計、防震設(shè)計

高層建筑帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層會受到建筑物上下連接的影響，因此轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)會比較復(fù)雜，并且結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層需要攜帶整個高層建筑物的質(zhì)量，因此一旦出現(xiàn)設(shè)計不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，建筑物的施工會出現(xiàn)抗震能力不足等安全隱患問題。此外，高層建筑帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層屬于大跨度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，截面積較大，因此選擇最佳的過度轉(zhuǎn)換層才是設(shè)計最佳轉(zhuǎn)換層面臨的主要問題和難點。近年來，高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層包含結(jié)構(gòu)桁架式、板式、梁式、箱形和空腹桁架式等不同的桁架型常用形式。對于大型系統(tǒng)和大跨度梁組件而言，力傳輸方式具備很強(qiáng)的靈活性，因此具有較大的優(yōu)勢。而梁主要應(yīng)用在空間剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，雖然梁具備清晰的優(yōu)點，但是實際耐用性較差，抗震能力不足。在對高層建筑物的帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計時， 需要結(jié)合建筑物的實際情況，選擇最佳的設(shè)計方案。

3.3? 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的鋼筋設(shè)計

對于高層建筑帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的鋼筋設(shè)計而言，首先需要合理選擇鋼筋設(shè)計方案。梁柱接頭屬于鋼筋比較密集的地方，該區(qū)域需要使用較多的鋼筋。在設(shè)計高層建筑轉(zhuǎn)換層時，需要使用大徑梁或者鋼筋量，因此合理安排鋼筋的使用順序?qū)τ诟邔咏ㄖD(zhuǎn)換層而言非常重要。在設(shè)計結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層之前，需要對整個建筑物的設(shè)計具有充分、全面的了解，然后才能夠確定鋼筋的使用順序，同時還需要全面考慮鋼筋之間的關(guān)系。當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換板厚度較大或者結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換梁高度較大時，需要采取穩(wěn)定鋼骨架的措施，確保帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計可以滿足高層建筑物的設(shè)計要求。

4? 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化策略

4.1? 減少轉(zhuǎn)換層豎向結(jié)構(gòu)剛度的差異性

在對高層建筑的設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)該將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的剛度差控制在一定的范圍內(nèi)，并在設(shè)計的過程中不斷地對建筑的落地墻的厚度進(jìn)行有效的增加。與此同時，建筑物的落地構(gòu)件也應(yīng)該保證設(shè)計均勻，并采取一定的方式來選擇構(gòu)件的尺寸和大小。在這個過程中，設(shè)計人員還應(yīng)選擇剛度比較大的混凝土材料來作為轉(zhuǎn)換層，這樣就有效的增強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的抗側(cè)力的效能，也能夠?qū)Ω邔咏ㄖ男阅苓M(jìn)行有效的評估。

4.2? 充分考慮不同層受力狀況對轉(zhuǎn)換層的影響

在高層建筑當(dāng)中，不同樓層之間的受力情況是不相同的。所以，在對高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)該對不同樓層之間的受力情況進(jìn)行綜合的考慮。設(shè)計人員可以將轉(zhuǎn)換層不同部件之間的應(yīng)力值進(jìn)行計算，并結(jié)合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的應(yīng)力分布情況，這樣就能夠有效的提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的實際效果。與此同時，轉(zhuǎn)換層設(shè)計人員，還應(yīng)該掌握高層建筑的特點，并針對建筑的實際情況來對全埋式錨固結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。

4.3? 合理布設(shè)剪力墻，保證轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的合理性

在對帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時需要合理布設(shè)剪力墻，在設(shè)計轉(zhuǎn)換層時需要保證剪力墻框架支柱的均勻性，使剪力墻與支柱之間的距離控制在11m 左右范圍內(nèi)，進(jìn)而保證轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在設(shè)計高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時，需要嚴(yán)格按照剪力墻的具體要求進(jìn)行布設(shè)，有效增強(qiáng)地下結(jié)構(gòu)整體的抗壓能力，在設(shè)計轉(zhuǎn)換大梁時需要充分考慮整體結(jié)構(gòu)的受力能力，同時嚴(yán)格控制短肢墻的內(nèi)力，進(jìn)而達(dá)到整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的效果。

4.4? 注重空間的計算分析

轉(zhuǎn)換層作為建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對空間整體進(jìn)行計算分析時，應(yīng)該采用合適的計算模型，保證和實際受力情況相符合。在必要情況下，為了彌補(bǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的不足，可以采用有限元分析法，以保證良好的受力性能。施工設(shè)計上，考慮到支撐方案的重要性，通過對比鋼管排架支撐、鋼桁架兩種方案的優(yōu)缺點，一般認(rèn)為前者費用低、工期短、而且拆裝方便，因此作為首選支撐方案。

4.5? 做好設(shè)計協(xié)調(diào)工作

在建筑的豎向結(jié)構(gòu)上，如果上下樓層差異明顯，或者豎向柱的軸線發(fā)生錯位，此時就需要對轉(zhuǎn)換層進(jìn)行協(xié)調(diào)，針對以上情況應(yīng)該選用板式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層。斜柱轉(zhuǎn)換之間會形成水平荷載力，而且力度較大，應(yīng)該根據(jù)建筑現(xiàn)場的實際情況，來架設(shè)圈梁或者拉梁，最好通過最小路徑達(dá)到平衡的目標(biāo)。除此之外，為了減少上下樓層之間的壓力差，可以在多個樓層共同架設(shè)轉(zhuǎn)換斜柱。

綜上所述，高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中需要考慮多方面的影響，同時也要把材料因素和施工的因素考慮在內(nèi)，只有這樣才能更好促進(jìn)我國高層建筑的發(fā)展。

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