結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的研究與應(yīng)用

蘆彬

摘要 時代發(fā)展與社會的進(jìn)步支持著我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展，在發(fā)展過程中高層建筑的數(shù)量越來越多。本文主要對高層建筑中的轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞 高層建筑;轉(zhuǎn)換層;應(yīng)用

引言：在我國高層建筑發(fā)展的初期，大多數(shù)高層建筑都是單用途設(shè)計和建造的，如高層住宅、辦公樓等，通過上下結(jié)合各類功能性建筑單元，給人們良好的居住和工作條件，適應(yīng)現(xiàn)代社會高效、快速生活的需要，集中緊湊的建筑設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)建筑面積的最大利用;相應(yīng)的集中緊湊的管理促進(jìn)了建筑投資和能耗的節(jié)約，也促進(jìn)了土地管理。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

高層建筑水平荷載對施工高度影響很大。水平移動是施工管理的主要目標(biāo)之一，高度越高。因此，水平荷載（包括由風(fēng)和地震引起的荷載）所占的比例越大，水平荷載所占的比例就越大。這是決定庫存結(jié)構(gòu)、材料消耗和成本的關(guān)鍵因素。這主要是由于快速增長的橫向運(yùn)動和內(nèi)部力量，增加了高度。 世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，快速增長人口以及城市用地的需求越來越少，城市建設(shè)不得不向高空發(fā)展。新的設(shè)備和技術(shù)使人們能夠在更高的水平上生活和工作，這體現(xiàn)在國家或城市的高層建筑技術(shù)，以及降低市政建設(shè)投資的效益，用垂直交通代替水平交通，減輕城市交通負(fù)擔(dān)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式的設(shè)計需要

城市建設(shè)的逐步發(fā)展，高層建筑的多功能發(fā)展是高層建筑的趨勢，由于建筑功能和要求的不同，對建筑結(jié)構(gòu)和位置提出了不同的要求。商業(yè)要求、娛樂設(shè)施主要位于建筑物的底層，住宅和其他房屋通常位于建筑物的地上方，其覆蓋范圍和群體網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)太大，以適應(yīng)這種結(jié)構(gòu)變化和建筑物的變化。

三、在高層建筑的設(shè)計原則

1、親近性原則

考慮到建筑物本身的規(guī)模，高層建筑的設(shè)計和建造理念離得較遠(yuǎn)。在以人為中心的建筑方面，親近性必須是建造高層建筑的基本先決條件，必須充分考慮到人民對高層建筑的需要。現(xiàn)代尺度將視覺感知作為第一，實(shí)際上，完全感知的高層建筑的理解，基于人類情感。根據(jù)美學(xué)要求，尺寸應(yīng)與大多數(shù)的尺度因素相聯(lián)系，在相應(yīng)的細(xì)節(jié)中，如樓梯，窗戶，陽臺，柱子，裝飾等尺寸。

2、協(xié)調(diào)性原則

建筑的總面積，包括高層建筑的各部分，如主樓、上層建筑等部門的相對尺寸匹配等，都應(yīng)考慮在內(nèi)。重視高層建筑的協(xié)調(diào)性。

3、實(shí)用性原則

這座建筑物具有上層和許多居民的特點(diǎn)。因此，諸如建筑物的穩(wěn)定性、抗震性、耐火性、各種電氣設(shè)備的安裝等實(shí)際問題，在建筑設(shè)計中應(yīng)考慮空間位置，對于建筑物的樓梯和總體分類的合理程度，只有依據(jù)實(shí)用科學(xué)的原則，才能使整個高層建筑得到發(fā)展效益。

4、環(huán)保性原則

在高層建筑的設(shè)計和規(guī)劃中，也要注意節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用要素，一方面要優(yōu)先考慮地域結(jié)構(gòu)的物理和地理環(huán)境，如交通便利等，通過節(jié)能建筑的設(shè)計和設(shè)計，合理利用太陽能電池板等先進(jìn)環(huán)保技術(shù)，建立高水平的節(jié)能體系，一方面創(chuàng)造低成本、能源需求、舒適的居住環(huán)境和利用外層空間還應(yīng)包括節(jié)能和環(huán)保;占領(lǐng)高層建筑中最合理的建筑空間

5、整體性原則

要注意高層建筑與城市環(huán)境的整體性，要注意環(huán)境維度的恰當(dāng)實(shí)施，環(huán)境維度包括考慮高層所在城市的地理位置、城市規(guī)模、街道環(huán)境、要求等在建筑的輪廓等方面，必須根據(jù)具體的環(huán)境份額，建造高層建筑。

四、轉(zhuǎn)換層的四種主要結(jié)構(gòu)

設(shè)計和施工簡單，受力和經(jīng)濟(jì)性清楚使梁式轉(zhuǎn)換層被用于約80%的高層建筑中當(dāng)需要同時進(jìn)行垂直和水平轉(zhuǎn)移時，通常接受雙向圓形;板式轉(zhuǎn)換層，當(dāng)頂墻復(fù)雜時，頂墻和底墻要另外拆除，用發(fā)射梁的設(shè)計很難直接維護(hù)，但梁體受力復(fù)雜，需要板厚的結(jié)構(gòu)，不受結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的限制。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)件本身就很重要，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，材料消耗高，不暴露;箱形轉(zhuǎn)換層，上下兩層厚度較大且與中梁共同工作的地方，對于上下結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換，柱的方形尺寸的延長和軸的位移;桁架式轉(zhuǎn)換層，當(dāng)下面的柱子面積較大時，轉(zhuǎn)換的橫截面也較大，經(jīng)常達(dá)到整個樓層的高度。如果沒有孔，樓蓋不能使用，目前可以采用桁架式轉(zhuǎn)換層，但結(jié)構(gòu)和施工復(fù)雜，特別是節(jié)點(diǎn)。

五、轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)

在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中最常使用的是梁式轉(zhuǎn)換層，具有結(jié)構(gòu)合理、受力容易、策劃容易、傳遞能力強(qiáng)等益處。梁式轉(zhuǎn)換層被廣泛應(yīng)用于商場及酒店、住宅高層的頂部。當(dāng)然，他也存在一些問題。由于底部空間較大，傳輸距離非常大，要求梁具有較強(qiáng)的彎曲和折減能力強(qiáng)。這只能通過增加傳輸梁的橫向部分來實(shí)現(xiàn)，從而對建筑物的外觀產(chǎn)生一定的影響。另外，當(dāng)重量增加時，容易形成上下剛度的突變，這對抗震非常不利。

與梁式轉(zhuǎn)換層相比，桁架式轉(zhuǎn)換層具有更清晰的受力狀態(tài)，應(yīng)用樓層結(jié)構(gòu)進(jìn)行管道的轉(zhuǎn)換施工可以安全進(jìn)行，但在節(jié)點(diǎn)的施工中桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工比較困難，這在建筑技術(shù)中并不常用。高度超過3m的轉(zhuǎn)換層，應(yīng)用桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)較為合適。

箱式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計是將轉(zhuǎn)換層的兩層樓加厚后連接到一個實(shí)腹桿上。箱式轉(zhuǎn)換層的面內(nèi)剛度高，其重量介于厚板和厚板之間。這種結(jié)構(gòu)可以承受網(wǎng)絡(luò)上下柱變化較大，建筑布局非常靈活的情況。但缺點(diǎn)是上下柱剛度大，施工難度大，造價高。

板式轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格能夠滿足墻體層的需要。在一個非常復(fù)雜的建筑中，厚板的使用會產(chǎn)生很好的效果。厚板轉(zhuǎn)換的缺陷是一個復(fù)雜的荷載，所以很難確定能量的傳遞方式，板本身是有限的，如果是這樣，很難保證建筑物的抗震性能，所以在設(shè)計和施工中要慎重選擇這樣。

六、結(jié)語

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，它的出現(xiàn)促進(jìn)了建筑及其結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，為科學(xué)建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)。合理的結(jié)構(gòu)水平和豎向定位，可以構(gòu)成一個良好的整體抗震體系，保證建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

隨著時間的推移，未來高層建筑的結(jié)構(gòu)將越來越復(fù)雜，但隨著我們研究和試驗(yàn)水平的提高，它將能夠及時應(yīng)對變化，但對動力特性和地震指標(biāo)的持續(xù)研究仍然不足，樓層需要多樣化，結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)需要完成。經(jīng)過不斷的努力，這絕對是設(shè)計與施工的完美結(jié)合。

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