關(guān)于轉(zhuǎn)換層中“搭接柱”轉(zhuǎn)換與梁式轉(zhuǎn)換的對比分析研究

【摘 要】近年來建筑特別是高層建筑，逐步向著體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展，因此轉(zhuǎn)換層在建筑中的地位越來越突出，然而有些建筑由于設(shè)置了不合理的轉(zhuǎn)換層，造成建筑工程的破壞。通過對傳統(tǒng)的梁式轉(zhuǎn)換和新型“搭接柱”轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，對比分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并深入研究了梁式與 “搭接柱”式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問題，對于豐富建筑工程轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論、保證建筑和人員的安全具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換層；“搭接柱”轉(zhuǎn)換；梁式轉(zhuǎn)換

1 引言

近年來隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑工程特別是高層建筑開始向著體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展，其中上部住宿（多墻多柱的小開間），下部商用（大空間）的建筑形式更符合當(dāng)代人的居住習(xí)慣，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的一大特色。但是由于建筑結(jié)構(gòu)的上部與下部采用了不同的結(jié)構(gòu)類型、柱網(wǎng)大小、軸線間距等，內(nèi)力的傳遞也變的極為復(fù)雜，成為建筑工程中一個很大的技術(shù)難題。為了解決這種特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)力傳遞，就必須在建筑結(jié)構(gòu)的上部與下部之間設(shè)置一個轉(zhuǎn)換層，以滿足結(jié)構(gòu)內(nèi)力由上至下傳遞的要求。因此轉(zhuǎn)換層其實(shí)就是在整個建筑結(jié)構(gòu)體系中，利用自身的轉(zhuǎn)換構(gòu)件將上一層的豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力由本層向下傳遞，從而合理解決了豎向結(jié)構(gòu)的突變性和平面連接性變化的一種結(jié)構(gòu)單元體系。它不僅能滿足保證建筑結(jié)構(gòu)的安全，還能滿足一些特殊技術(shù)性建筑的功能要求。

2 “搭接柱”轉(zhuǎn)換與梁式轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)介紹與分析

按照轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式的不同，轉(zhuǎn)換層可以分為梁式、桁架式（空腹桁架、斜桿桁架）、箱形、板式和“搭接柱”式轉(zhuǎn)換層。當(dāng)建筑上層與下層的結(jié)構(gòu)類型或軸線間距不一致時，可以采用梁式、桁架式、箱形和板式；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在底層需要形成大的出入口，可以采用梁式、桁架式轉(zhuǎn)換層。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)上下柱網(wǎng)、軸線錯開較多，而肋梁又難以直接承托時，轉(zhuǎn)換層可以做成厚板或箱形。目前在我國建筑工程中應(yīng)用得最多的就是梁式轉(zhuǎn)換層和“搭接柱”式轉(zhuǎn)換層，下面將主要對梁式轉(zhuǎn)換層和“搭接柱”式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行對比分析和討論。

2.1 梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

梁式轉(zhuǎn)換層的種類繁多，根據(jù)轉(zhuǎn)換梁的受力特點(diǎn)、工作形式以及應(yīng)用方式等，可以將轉(zhuǎn)換梁劃分為不同的類型。按照使用材料分為鋼結(jié)構(gòu)、混凝士結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層；按照上層墻體的開洞口情況，又可分為開洞口、無洞口，開門、窗洞口等。

對于梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來說樓蓋板不參與受力，框支主梁是其受力關(guān)鍵，不僅要承受上部剪力墻的作用，還需要承受次梁傳遞過來的剪力，扭矩和彎矩。一般來說，梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)豎向剛度突變較大，平面布置比較難，空間利用率低，支模困難，施工難度大，經(jīng)濟(jì)性比較差，但是內(nèi)力傳遞比較明確，一般廣泛應(yīng)用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中。

2.2 “搭接柱”式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

“搭接柱”轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是在建筑結(jié)構(gòu)上下錯列的柱間一到兩層內(nèi)，設(shè)置鋼筋混凝土“搭接塊”，使建筑結(jié)構(gòu)的上下樓層在這一“搭接塊”的剛性約束作用下，和樓蓋板一起承受和傳遞內(nèi)力（樓蓋承受拉）。因此“搭接塊”及和其相連的樓蓋梁板的承載能力和軸向剛度是“搭接柱”轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。在重荷載作用下，“搭接柱”的上下柱節(jié)點(diǎn)都會產(chǎn)生應(yīng)力集中，剪應(yīng)力分別沿著兩對角連線的兩側(cè)分布，而且隨著搭接寬度的增大，上柱下端節(jié)點(diǎn)破壞的幾率也會增大。

“搭接柱”式轉(zhuǎn)換是一種新型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，一般不會引起樓層層間剛度的突變和樓層空間的使用，雖然內(nèi)力傳遞比較復(fù)雜，但是平面布置較易，空間利用率高，施工簡單、方便，經(jīng)濟(jì)性好，在凹凸的立面的高層建筑中具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 “搭接柱”轉(zhuǎn)換與梁式轉(zhuǎn)換在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問題

3.1 轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)原則

3.1.1 豎向布置

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑工程的功能和傳力要求，沿高度方向靈活布置。轉(zhuǎn)換層空間可以作為正常使用樓層和技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證足夠的剛度，確保豎向剛度的均勻性和連續(xù)性。

3.1.2 結(jié)構(gòu)布置

由于轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接落地，而且在轉(zhuǎn)換層中墻、柱截面的突變較大，內(nèi)力傳遞路線復(fù)雜、變形和應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，因此必須根據(jù)建筑工程的結(jié)構(gòu)形式、平面布置選擇合理的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

3.1.3 抗震設(shè)計(jì)

一般來說轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的抗震性能都比較差，因此為了保證建筑的安全，一些帶有轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)，需要提高其抗震級別，加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施，有時還要考慮豎向地震作用的影響。

3.2 “搭接柱”轉(zhuǎn)換與梁式轉(zhuǎn)換在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

3.2.1 梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

（1）為了改善梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的受力性能，提高抗震能力，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻與剪力墻協(xié)同工作的受力體系。

（2）轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30；轉(zhuǎn)換梁中主筋（縱向鋼筋）不宜有接頭，當(dāng)必須設(shè)置接頭時，接頭采用可靠的機(jī)械或焊接連接。

（3）框支柱的截面一般由其軸壓比計(jì)算確定，由于結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件在轉(zhuǎn)換層處部分終斷，必須保證下部結(jié)構(gòu)的抗剪能力，限制框支柱的軸壓比。

3.2.2 “搭接柱”轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

（1）“搭接柱”轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)按照“強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層及其下部、弱化轉(zhuǎn)換層上部”和“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)邊柱弱中柱”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)換層和上下部主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征保持均勻，并確保梁端出現(xiàn)塑性鉸，保證柱比梁具有更大的安全儲備。

（2）為防止拉力對樓面造成破壞，“搭接柱”轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)注意增加轉(zhuǎn)換層及上下樓層框架梁的腰筋配置及樓板厚度，確保樓蓋梁板具有較大的軸向剛度，以有效控制主變形，提高其整體抗拉能力。

（3）盡量增大構(gòu)成轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件的延性，并注意搭接節(jié)點(diǎn)的連接，保證傳力明確、施工方便。

3.3 “搭接柱”轉(zhuǎn)換與梁式轉(zhuǎn)換在施工中應(yīng)注意的問題

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一般鋼筋布置密集，混凝土一次灌入量大，施工縫留置難度大，模板、排架支承體系要求高，所以必須采用合理的施工措施，來保證結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層乃至整個建筑的施工質(zhì)量。

附表：梁式轉(zhuǎn)換與“搭接式”轉(zhuǎn)換主要特點(diǎn)對比：

4 結(jié)束語

梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，而“搭接柱”式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是一種新型的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是不論什么樣形式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，都是建筑工程中的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)體系，對于整個建筑的安全影響極大，因此設(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)熟練掌握各種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合理的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，避免由于不合理的內(nèi)力傳遞，給造成建筑工程造成不必要的安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蘇健峰. 淺談搭接柱轉(zhuǎn)換技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J]. 廣東土木與建筑. 2007，3：21-22，31

作者簡介：

何帥（1988-），男，廣西貴港人，南昌大學(xué)在讀碩士研究生學(xué)生，學(xué)歷：本科，主要研究方向：建筑與土木工程