高層建筑轉換層結構設計與施工分析

王旭

摘要：高層建筑是現(xiàn)代城市建筑重要發(fā)展趨勢，不僅提高了土地資源利用效率，還滿足了建筑多功能應用需求，但樓層的增高和空間分布對轉換層的設計與施工提出了更高要求。在高層建筑中，轉換層結構發(fā)揮著承上啟下的作用，也是建筑核心組成部分，具有跨度大、結構受力復雜等特點，轉換層結構設計與施工質量直接影響整個建筑的安全性與穩(wěn)定性。文章對高層建筑轉換層結構主要類型進行總結，對高層建筑轉換層結構設計要點及施工技術進行探討，以期為同類型施工提供一定參考。

關鍵詞：高層建筑;轉換層結構;設計要點;施工技術

1 高層建筑轉換層結構設計要點

某工程建筑為綜合性商業(yè)建筑，共33層，其中地下2層，地上31層，地上1至3層為商鋪，層高4.5m，第4層為轉換層結構，層高5.7m，選用剪力墻結構，結構體系為部分框支剪力墻結構。主樓抗震設防等級為Ⅵ度，耐火等級1級，建筑場地類別為Ⅱ類，屬于穩(wěn)定適宜建筑場地。

1.1 總體結構設計

（1）合理配置剪力墻。重視上下剛度傳遞時對剪力墻造成的影響，為避免剛度突變產生的問題，可以通過降低上部剛度，增加下部剛度，避免在上部設置剪力墻的方式，確保整體結構均勻、對稱，避免太過集中或分散;或者可以設置落地剪力墻。

（2）合理配備下部主體剛度。豎向剛度的突變較為復雜，在結構設計中，可以在滿足上下主體結構總剪切度要求的前提下，通過增設剪力墻、增加豎向構件截面尺寸、提升混凝土強度等級等方式實現(xiàn)。

（3）合理選擇轉換層結構剛度。轉換層高度的變化會直接影響結構剛度和性能強度，在結構設計時，要注重轉換層結構剛度的設計，依據(jù)整體建筑質量要求分析設計轉換層荷載，并強化薄弱位置設計施工。避免剛度過大，導致豎向結構激增，引發(fā)受力情況惡化、成本上升、材料損耗增加等問題，還會引發(fā)地震反應;剛度過小，會導致上部豎向構件出現(xiàn)較大沉降差，引發(fā)水平構件次應力。

1.2 抗震設計

在高層建筑中，轉換層會引發(fā)豎向剛度突變，在遇到地震時容易成為薄弱點，對整個建筑抗震性能產生影響，在設計時，需要注意以下幾點：（1）盡可能選擇高層建筑中豎向位置上較低位置設置轉換層;（2）盡可能減少豎向構件的轉換數(shù)量，繼而減少構件的轉換數(shù)量，改善建筑抗震性能;（3）盡可能優(yōu)化轉換層結構，提高施工質量，確保力的傳導清晰明確，并在保障安全和成本的基礎上降低轉換層剛度。該工程轉換層結構采用了框支剪力墻結構，抗震設防等級為Ⅵ度，轉換層位于低4層，屬于高位轉換，第一層到轉換層和轉換層往上2層均為剪力墻底部加強部位，其中框支框架和底部加強位置抗震等級為1，轉換層往上2層抗震等級為2，沒有進行底部加強的剪力墻抗震等級為3，轉換層越好，地震越容易對建筑物造成破壞，因此，本工程中，轉換層大于3層，則剪力墻底部、框支柱的抗震等級應該比轉換層數(shù)≤2層的結構高1級。

1.3 轉換層樓板設計

轉換層樓板負責框架剪力墻中上、下剪力的分配，上部和下部的受力存在差異，其中，上部結構在使用過程中產生的變形幅度較大，外部荷載帶來的水平力分配主要依照剪力墻剛度決定。因此，在設計時，需要根據(jù)剪力墻的框支框架確定轉換梁、轉換柱的抗震等級，倘若轉換層位置在三層及以上，則需要提高一級抗震等級。

2 高層建筑轉換層結構施工技術

2.1 鋼筋工程施工技術

在鋼筋工程施工中，不僅需要控制水泥、混凝土等材料強度，還要根據(jù)框架含筋率精準計算和設計鋼筋穩(wěn)定性，結合澆筑環(huán)節(jié)做好鋼筋固定、支撐等施工內容，選擇適宜操作方式搭建構架[5]。在該工程案例中，為確保鋼筋位置設置準確，并確?？蛑е摻畋Ｗo層厚度滿足施工設計要求，施工人員需要沿層高方向設置定位箍，在柱底50mm左右位置設置第一道定位箍，在框支梁梁底設置第三道定位箍，在第一道和第三道之間設置第二道定位箍，并且，按照施工設計圖紙，設置縱筋，確?？v筋外皮和箍筋內表面的重合度。在繪制箍筋位置線時，施工人員需要按照自下而上的順序依次綁扎鋼筋，確保最上和最下一個箍筋與梁底、樓地面間距為50mm左右，嚴格控制主筋、箍筋之間的垂直度，針對筋彎頭，可沿著柱子進行豎向交叉布置，并將綁扣尾彎入至柱中。在轉換梁箍筋施工時，嚴格依據(jù)施工設計圖紙確定好箍尺寸后，在進行下料，在定位箍時，可以沿著梁跨方向設置三個，利用焊接固定方式自己進行固定。

2.2 混凝土工程施工技術

轉換層結構設計施工時，需要結合質量、結構空間等選擇適宜混凝土，在該高層建筑施工案例中，轉換層結構中墻體結構梁、板、柱體結構施工時，均采用C50商品混凝土。從原材料選擇看，應用水化熱較低的水泥，添加適量緩凝型泵送劑，確保緩凝土混合料塌落度在160至220mm之間。從混凝土澆筑施工看，需要在施工前依據(jù)現(xiàn)場混凝土材料泵送能力、澆筑量和施工工期，科學設計混凝土初凝時間、布料及澆筑施工方案，如在本工程中，為確保澆筑連續(xù)性，同時應用2臺混凝土輸送泵，并選擇一次性澆筑施工方案，沿短邊一端平移至另一端，并合理設置后澆帶位置。從混凝土施工看，在澆筑過程中，轉換層結構鋼筋密度較大，為確保混凝土落料順暢，在混凝土澆筑后，選用直徑為50mm和30mm的振搗棒進行振搗處理，在振搗時，注意“快插慢拔”，自下而上進行分層振搗，將每層振搗時間控制在15至20s內，直到混凝土表面水平，不下沉，表面泛灰漿，且不會產生氣泡，可停止振搗。

3 結束語

綜上所述，在高層建筑中應用轉換層結構可以進一步提高建筑的安全性和穩(wěn)定性。轉換層結構類型較多，主要有梁式轉換層結構、桁架式轉換層結構、厚板式轉換層結構三種，結構形式復雜，需要設計人員依據(jù)工程項目建筑要求、施工條件，選擇適宜轉換層結構類型，做好轉換層結構設計工作，并嚴格控制施工技術，如鋼筋工程、混凝土工程，加強鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工藝控制，提升轉換層結構施工質量，滿足高層發(fā)展需求，繼而推動建筑行業(yè)向好發(fā)展。

參考文獻

[1]郭兆偉. 高層建筑梁式轉換層結構設計原理與應用解析[J]. 住宅與房地產， 2018， 522（36）：53.

[2]熊鑫鑫. 高層建筑轉換層結構設計[J]. 建筑工程技術與設計， 2018， （036）：986.