對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)問題的再探討

王軍星　李紅瑞

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民的收入和生活水平得到很大的提升，并且人們對(duì)各種服務(wù)和環(huán)境有了更高的要求，尤其是在高層建筑上，隨著發(fā)展人們提出了更高的要求。針對(duì)這些更高度的要求，高層建筑也逐漸的向樣式多樣化、結(jié)構(gòu)美觀化、建筑功能強(qiáng)化發(fā)展。然而，建設(shè)同時(shí)面臨各種難題，因此文章將對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層進(jìn)行相關(guān)問題詳細(xì)分析，在深入研討后，針對(duì)部分問題提出辦法，以求能推動(dòng)其發(fā)展。

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

中圖分類號(hào)：TU355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

作為一項(xiàng)施工難度較高的建筑項(xiàng)目，高層建筑本身就是復(fù)雜而細(xì)致的代表，而結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)工作更是整個(gè)工程中復(fù)雜性較高的環(huán)節(jié)之一。因此，在執(zhí)行設(shè)計(jì)方案之前，必須經(jīng)過嚴(yán)格的審查。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)之所以難度較大，是由于受力影響增加了設(shè)計(jì)難度。正是由于難度上的問題，使其成為備受重視的一個(gè)環(huán)節(jié)，而且轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)能夠直接影響到整個(gè)建筑的舒適度、受力和美感。

2 轉(zhuǎn)換層的定義和功能

高層建筑轉(zhuǎn)換層可以分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，另一類是功能轉(zhuǎn)換層。

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的定義：在許多高層建筑的建設(shè)施工中，對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計(jì)往往是難點(diǎn)。在高層建筑的空間分配上，通常高層被用來辦公、居住，因此需隔出單個(gè)空間，加墻少柱；但是底層往往被用作大型商業(yè)活動(dòng)處所，所需空間大，因此減墻加柱。針對(duì)這種情況，就需要將高層墻體所受壓力轉(zhuǎn)至低層的支柱上，這而起到這一轉(zhuǎn)換作用的樓層就是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。

功能：在其諸多功能中最為重要的是將高承載的壓力轉(zhuǎn)移到低層，變化高低層的支柱和墻體布局及其結(jié)構(gòu)變化類型，并且將不合理之處一起進(jìn)行改良和轉(zhuǎn)換。

3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的類型及設(shè)計(jì)方法論述

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層可以分為四種類型：梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、箱式轉(zhuǎn)換層和桁架式轉(zhuǎn)換層。

3.1 梁式轉(zhuǎn)換層。特點(diǎn)：梁式轉(zhuǎn)換層分為托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)和托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)，這兩者是按功能不同來進(jìn)行劃分的。（1）托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)。普通式截面配筋計(jì)算具有廣泛的適用性，尤其是當(dāng)普通框架作為轉(zhuǎn)化梁的施重者時(shí)，這種計(jì)算方式能夠精準(zhǔn)的將轉(zhuǎn)換梁的承載力計(jì)算出來。而且，上述的情況中轉(zhuǎn)換梁承載普通框架所受的力等同于普通梁此時(shí)的受力狀況，但是，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受的是上部斜桿框架時(shí)，就應(yīng)該按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面尺寸設(shè)計(jì)，因?yàn)?，此時(shí)的轉(zhuǎn)換面承受的是軸向拉力。（2）托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)。由于本身是技術(shù)施工要求較高的工作，所以必須重視力學(xué)上的問題。當(dāng)上層的墻體作為轉(zhuǎn)換梁的施重者且滿跨不開洞時(shí)，轉(zhuǎn)換梁應(yīng)采取的截面設(shè)計(jì)方法是深梁截面設(shè)計(jì)方法，它的受力特點(diǎn)和破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，不過此時(shí)的轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍的內(nèi)力較大，所以其縱向的鋼筋就不應(yīng)該彎曲或者截?cái)嗔恕?/p>

3.2 箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。在高層建筑的設(shè)計(jì)技術(shù)使用中，箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)技術(shù)被廣泛采用，此技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重視支撐體系的設(shè)置的合理和科學(xué)性，這是此技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)所在，也是保證高層施工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵所在，主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換層本身的整體性非常好，然而，此法仍有其缺陷，由于其轉(zhuǎn)換層體積較大，那個(gè)樓層剩余面積較小，無(wú)法用作其他商業(yè)活動(dòng)，只能成為單純的轉(zhuǎn)換層，另外就是由于它的體積和重量過大，使得它的制作用料過多，成本較高，這也是此法無(wú)法普及的原因。

3.3 厚板式轉(zhuǎn)換層。此種轉(zhuǎn)換方式具有許多獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，例如便于安裝和布置，能夠整體挪動(dòng)。然而，此種轉(zhuǎn)換層自身重量和體積過大，產(chǎn)生較大的地震影響，同時(shí)制作上耗材耗資金并且多發(fā)生震害，因此此法一般不會(huì)在設(shè)計(jì)中被采用。在對(duì)厚板式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力分析時(shí)，可以使用TBSA等的三維空間方式，主要是轉(zhuǎn)換板的不規(guī)則邊界，這樣的一般會(huì)采用有效單元法進(jìn)行內(nèi)力分析，還可以采用復(fù)雜樓板有限元分析軟件進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算，還可以對(duì)板在收到豎向壓力荷載的受彎和局部壓力等的進(jìn)行計(jì)算。

3.4 桁架式轉(zhuǎn)換層。在桁架的分類中，主要有空腹法和實(shí)腹法這兩種桁架轉(zhuǎn)換方式，桁架式轉(zhuǎn)換層的技術(shù)應(yīng)用原理主要是是借鑒于梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換原理，并加以改進(jìn)，使其在受力上更為精準(zhǔn)、整體性更強(qiáng)、抗震性更高、框架支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，然而同時(shí)它也有許多明顯的不足，例如技術(shù)施工較為困難、轉(zhuǎn)換層制作工序繁雜、節(jié)點(diǎn)設(shè)置較難等等。對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體性的內(nèi)部受力分析，在高層建筑低層是大型商業(yè)場(chǎng)所時(shí)，所需空間大，相反高層則需要單個(gè)的小型空間，這時(shí)就應(yīng)該能夠采用桁架式轉(zhuǎn)換層技術(shù)，其中尤其是在進(jìn)行管道設(shè)置施工環(huán)節(jié)時(shí)，更需要使用這種方式，因?yàn)檫@種桁架式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)能夠更精準(zhǔn)的進(jìn)行管道設(shè)置。另外，此種轉(zhuǎn)換層技術(shù)布置施工時(shí)要跨滿層進(jìn)行，還要將上弦節(jié)點(diǎn)和上部密柱中心的位置處于同一水平線，這樣能夠降低下層框架對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)換層重量的承載比例，從而保護(hù)下層框架。

4 轉(zhuǎn)換層施工遇到的問題及對(duì)策

4.1 技術(shù)施工難點(diǎn)。（1）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層自身重量和體積過大，不利于位置安放；由于制作復(fù)雜，同時(shí)施工標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求較高，而且制作的原材料使用量較大，這些都提高了成本。（2）混凝土攪拌制作不均，大體積混凝土塊存于轉(zhuǎn)換層中，易在溫度影響下出現(xiàn)崩裂問題。（3）轉(zhuǎn)換層在施工時(shí)對(duì)其下層影響較大。

4.2 解決措施。（1）要根據(jù)低層結(jié)構(gòu)對(duì)支撐體系進(jìn)行合理安排，不能過分拘泥技術(shù)要求，更要結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可以利用懸空支撐體系，以降低直接作用在樓板上的力。（2）實(shí)施相關(guān)措施處理轉(zhuǎn)換層中大體積的混凝土，如：嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)工作中的溫度、以小體積礦渣為原料，轉(zhuǎn)換層的支撐工作完成時(shí)，要檢查混凝土的干濕度。（3）利用分層澆灌混凝土的措施來減少轉(zhuǎn)換層對(duì)低層的壓力和影響，利用先澆灌部分來分擔(dān)壓力，以減少整個(gè)支撐體的承載力。（4）相關(guān)的工作人員要詳細(xì)的了解和掌握設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)技術(shù)要領(lǐng)，并且要按照相關(guān)法規(guī)來操作。在轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行到一定高度時(shí)，要嚴(yán)格控制整個(gè)鋼筋骨架的穩(wěn)定性，以保證安全施工。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，是整個(gè)高層建筑工作中最為重要的部分，也是備受重視的環(huán)節(jié)。但是，因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)非常復(fù)雜而且建筑量很大，所以對(duì)相關(guān)員工的要求極為嚴(yán)格，需要他們具有個(gè)高度的專業(yè)知識(shí)和強(qiáng)烈責(zé)任意識(shí)。對(duì)于其設(shè)計(jì)工作必須要根據(jù)實(shí)際來選擇，爭(zhēng)取做到科學(xué)性、合理性、可行性并存。從整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體出發(fā)，注重其各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性、安全性。當(dāng)前，我國(guó)在這方面的設(shè)計(jì)技術(shù)仍需不斷改良、完善與創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1]李多龍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本流程分析[J].江西建材，2013（06）：32-33.