淺談高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的設計應用

【摘要】隨著我國城市化建設的不斷發(fā)展，高層建筑成為城市化發(fā)展進程中重要的標志，高層建筑結(jié)構形式的應用范圍也越來越廣泛，但是高層建筑通常是通過住宅小開間和商業(yè)大開間的合理應用形成的，從豎向上來看有著很明顯的變化和不同，為了更好的解決剛度的變化和不同對高層建筑產(chǎn)生的負面影響，需要在高層建筑結(jié)構設計中應用轉(zhuǎn)換層或轉(zhuǎn)換構件來實現(xiàn)，因此，本文對高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的設計進行了分析和研究。

【關鍵詞】高層建筑;結(jié)構轉(zhuǎn)換層;結(jié)構設計

城市化發(fā)展為高層建筑的出現(xiàn)提供了便利，由于高層建筑在作用和功能方面有著明顯的差別，在高層建筑結(jié)構設計中應采取可靠措施保證傳力路徑簡潔明確，且方便施工操作的設計思路?，F(xiàn)階段，在我國的高層建筑建設過程中，轉(zhuǎn)換層技術使用頻率越來越高，通過應用該技術可有效提高高層建筑使用效率，且隨著工程技術不斷發(fā)展，結(jié)構轉(zhuǎn)換層的實施方法也越來越豐富，但是在實施高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的過程中，需要注意很多問題，如設計構件的應力分析，構造措施的切實保障，相關施工技術人員的技術問題，實施方法情況等等。而科學合理的對高層建筑進行規(guī)劃，建筑結(jié)構設備等各個專業(yè)協(xié)調(diào)設計可以更好的實現(xiàn)結(jié)構轉(zhuǎn)換層的作用，從而提高建筑功能的使用效率和工程質(zhì)量。

1、高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的基本概述

1.1高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層介紹

不同的轉(zhuǎn)化構件及結(jié)構形式會對高層建筑的功能產(chǎn)生不同的影響和作用，因此要根據(jù)高層建筑的實際功能和作用來調(diào)整結(jié)構設計。在現(xiàn)代化高層建筑的建造過程中，很多高層建筑都有著不同的作用和功能，因此就需要在建筑設計過程中對不同的功能和作用進行劃分，以此來保障高層建筑物中各個功能區(qū)域得到科學合理的劃分。而這一作用的實現(xiàn)就離不開結(jié)構轉(zhuǎn)換層的設計。因此，在實施結(jié)構轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構設計的時候，需要根據(jù)不同高層建筑的實際作用和功能進行合理的應用。結(jié)構轉(zhuǎn)換層主要是對高層建筑中的結(jié)構形式進行調(diào)整和變換，如各個樓層之間的結(jié)構承重構件不相同，就需要設置不同的網(wǎng)軸。但是結(jié)構轉(zhuǎn)換層就可以同時具備網(wǎng)軸線的變化和結(jié)構轉(zhuǎn)換的作用和功能，這樣就需要在高層建筑設計中進行轉(zhuǎn)換層設計。比如上部剪力墻結(jié)構部分墻肢需要轉(zhuǎn)換為框架柱等。

1.2高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層設計特點

和普通的建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層相比，高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的截面高度比較大，并且垂直荷載和橫跨面積都比較大。另外，對鋼筋的排布情況和鋼筋強度都有著比較高的要求，對結(jié)構轉(zhuǎn)換層的具體支撐能力有了很高的要求，這在很大程度上加大了高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的施工難度系數(shù)。并且在不同的高層建筑施工階段，結(jié)構轉(zhuǎn)換層可以承受的上部荷載有所不同。此外還會受到建筑澆筑混凝土因溫差變化而出現(xiàn)裂縫問題的影響，所以，一般情況下采取降低混凝土水化熱的方式，再根據(jù)鋼筋負荷情況和骨架跨度情況等來進行穩(wěn)定性的控制，以此來保障結(jié)構轉(zhuǎn)換層更好的實施。

2、高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層設計規(guī)范要求

2.1結(jié)構布置方面

首先需要對底部的空間框支剪力墻高層建筑結(jié)構地面上的空間層數(shù)進行科學合理的設定，如在8度的時候一般不可以超過3層，在7度的時候不可以超過5層，并且底部的轉(zhuǎn)換層框架結(jié)構位置也要適當?shù)淖鞒稣{(diào)整。另外，結(jié)構轉(zhuǎn)換層上下部分的側(cè)向剛度比也需要進行嚴格的控制，當轉(zhuǎn)換層設置在1、2層時，可近似采用轉(zhuǎn)換層與其相鄰上層結(jié)構的等效剪切剛度比γe1表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構剛度的變化，γe1宜接近1，非抗震設計時γe1不應小于0.4，抗震設計時γe1不應小于0.5[1]。

2.2截面設計

轉(zhuǎn)換柱的截面設計是有一定限制條件：在配筋構造方面，柱內(nèi)的縱向鋼筋配筋率也有嚴格要求;另外在進行抗震設計的過程中，轉(zhuǎn)換柱也是有一定要求：箍筋的直徑要不小于10mm，并且箍筋間距不大于100mm，同時也要小于6倍的縱向鋼筋直徑的最小值，還需要根據(jù)轉(zhuǎn)換柱的抗震等級進行內(nèi)力調(diào)整等。

2.3結(jié)構轉(zhuǎn)化層設計

在進行轉(zhuǎn)換層設計的過程中應減少豎向轉(zhuǎn)換構件，盡可能多的將豎向構件落地。可以通過采用一些直接接地的設計，以減小建筑豎向剛度的變化，從而提高高層建筑物抗震性能;其次，在進行高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層設計的時候要重視傳力路徑的直接有效，在保障轉(zhuǎn)換層的剛度符合標準的情況下，對結(jié)構轉(zhuǎn)換層的受力進行合理分配[2]。

2.4換層結(jié)構設計注意事項

在高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層設計中除了要做好結(jié)構形式方面的設計之外，在實際的建筑設計中應該結(jié)合實際進行針對性的高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層設計，在設計的過程中應該注意以下幾點：

第一，因為在高層建筑中轉(zhuǎn)換層的使用會造成豎向的剛度變化，尤其是在遇到地震等外在的荷載時，很容易在薄弱部位形成結(jié)構損傷，從而讓整個高層建筑的抗震性減弱，因此，在進行轉(zhuǎn)換層設計的時候，應該盡可能的減少豎向轉(zhuǎn)換構件的應用，提高高層建筑的抗震性。

第二，為了增強高層建筑的抗震性，在進行轉(zhuǎn)換層設計的過程中還應該注意轉(zhuǎn)換層結(jié)構上下層結(jié)構的剛度變化，并對剛度進行有效的控制，盡可能的減少地震對高層建筑產(chǎn)生的危害。所以在轉(zhuǎn)換層設計的過程中，常采取大尺寸的截面，增強混凝土的強度，并通過增加剪力墻等等方式來加強剛度。

第三，要對轉(zhuǎn)換層結(jié)構的剛度突變進行合理控制，使其在合適的范圍內(nèi)，剛度突變在發(fā)生地震的時候會使得高層建筑震害加大。

3、高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換構件設計分析

3.1嚴格控制混凝土溫度

高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的施工過程中，混凝土構件內(nèi)力會受到溫差變化的影響，尤其是在大體積混凝土構件施工過程中，因此這就需要對混凝土的溫度進行嚴格的控制，并且根據(jù)實際的需求情況來對混凝土的溫度情況進行檢測和控制。在這個過程中要對混凝土中的水泥水熱化情況進行監(jiān)測和控制，還要對澆筑過程中的溫度進行把控，以此來確保混凝土施工過程中的溫度在適合高層建筑施工的溫度需求范圍內(nèi)，以此來保障高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的施工質(zhì)量[3]。

3.2完善鋼筋連接施工技術

在高層建筑結(jié)構層轉(zhuǎn)換的施工過程中應該對鋼筋連接技術的實施進行不斷的完善，首先在鋼筋的連接過程中，要根據(jù)實際情況對板鋼筋的連接進行搭接接長工作，保障主筋是通過電渣壓力來進行焊接接長的，在處理梁筋的時候，應該通過直螺紋機械來進行連接，以此來保障施工過程中所有的程序和結(jié)果都是嚴格的按照相關的數(shù)據(jù)進行的。

高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的設計對整個建筑來說是重點也是難點?？筛鶕?jù)高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層的結(jié)構情況來采取不同方式的設計，如梁式、箱型、空腹桁架式和板式等，通常來說，轉(zhuǎn)換梁的使用比較頻繁，因為傳力途徑更為清晰明確，在使用的過程中也比較的方便和靈活。這些抗震手段和方法的選擇要根據(jù)高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層實際的需求情況來實施，以便更好的發(fā)揮出結(jié)構轉(zhuǎn)換層的作用。轉(zhuǎn)換構件的設計一般需要不同計算軟件進行對比分析。

結(jié)語：

通過上文的分析，可以了解到在高層建筑中，結(jié)構轉(zhuǎn)換層需要根據(jù)高層建筑的實際功能來實施，并且結(jié)構轉(zhuǎn)換層的實施還會受到多方面因素的影響，讓相關的技術人員真正的認識到結(jié)構轉(zhuǎn)換層的作用，從而充分的發(fā)揮出結(jié)構轉(zhuǎn)換層的作用和效果，并且充分發(fā)揮出高層建筑的功能，實現(xiàn)高層轉(zhuǎn)換建筑工程的安全、適用、經(jīng)濟的設計理念。

參考文獻：

[1]《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》JGJ3-2010，中國建筑工業(yè)出版社

[2]呼延競飛.帶結(jié)構轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構設計[J].中國新技術新產(chǎn)品，2016（10）：116-117.

[3]鄭欽泉.高層建筑結(jié)構轉(zhuǎn)換層施工技術研究[J].建材與裝飾，2018（18）：112.

作者簡介：

王運成（1982.05-），男，漢族，碩士研究生，結(jié)構工程專業(yè)。