對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)探討

趙 恒

（泰安市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，山東 泰安 271000）

對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)探討

趙 恒

（泰安市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，山東 泰安 271000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，使得我國(guó)建筑行業(yè)得到全面的進(jìn)步與發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日益復(fù)雜化、多樣化，其中高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑行業(yè)一直關(guān)注和研究的問(wèn)題。了解和分析高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展有著積極的作用。本文將對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討，分析研究高層轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并尋求有效的措施。

高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑行業(yè)的發(fā)展速度不斷加快，人們對(duì)生活水平的要求越來(lái)越高，居住環(huán)境的好壞成為人們關(guān)注的問(wèn)題，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)體系中，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起了人們的關(guān)注。為了滿足人們對(duì)住宅的需求，復(fù)雜化、多樣化的建筑結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑過(guò)程中起到非常重要的作用，它能夠充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)部分使用功能，使高層建筑結(jié)構(gòu)更加完善。因此，不斷提高和完善高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是促進(jìn)建筑行業(yè)更好發(fā)展的前提條件。

1 轉(zhuǎn)換層的概念和功能

1.1 轉(zhuǎn)換層概念

高層建筑結(jié)構(gòu)中，為了滿足人們對(duì)房屋住所的要求，為建筑物預(yù)留更大的空間，擴(kuò)大建筑物網(wǎng)柱，減少墻體；而在高層建筑結(jié)構(gòu)上層，要開(kāi)設(shè)小的空間，就需要多層墻體來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)因豎向桿件無(wú)法貫通接地，使得無(wú)法滿足高層建筑結(jié)構(gòu)額整體效果和功能，所以采取水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來(lái)與下部豎向桿件進(jìn)行連接，能夠有效的滿足高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在不同功能上的需求。這種形式的建筑結(jié)構(gòu)稱(chēng)為高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

1.2 轉(zhuǎn)換層功能

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)功能可以分為3類(lèi)：上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，這種形式的轉(zhuǎn)換大多應(yīng)用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，

以此來(lái)創(chuàng)造一個(gè)較大的內(nèi)部自由空間；上層與下層之間的柱網(wǎng)、軸線變化，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生改變，但是通過(guò)轉(zhuǎn)換層使下層形成大柱網(wǎng)，多用于外框筒的下層較大的入口；對(duì)結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線布置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其形成上下結(jié)構(gòu)不對(duì)其的結(jié)構(gòu)布置。

2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)方法

2.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是高層建筑中經(jīng)常采用的一種形式。其主要是將墻轉(zhuǎn)換成梁柱的形式，在具體的施工過(guò)程中，能夠明確和了解傳力途徑。因此，采用這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清楚且施工成本低。正因?yàn)槠溆羞@種優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。由于建筑結(jié)構(gòu)多樣化，在實(shí)際工程建設(shè)中，轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式也趨于多樣化。轉(zhuǎn)換梁所承受的荷載力來(lái)源于豎向桿件荷載作用下的受力情況。通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)性形式轉(zhuǎn)換梁的受力規(guī)律進(jìn)行分析和研究，可以了解轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)方法受荷載作用和轉(zhuǎn)換層的形式影響較大。

2.2 桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的受力規(guī)律較為清晰，使用起來(lái)比較靈活，還能起到良好的抗震效果。這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)演變而來(lái)的，其整個(gè)轉(zhuǎn)換層是由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，桁架結(jié)構(gòu)的上下桿件布置在轉(zhuǎn)換層的上下樓面結(jié)構(gòu)層內(nèi)。桁架結(jié)構(gòu)高度很高，其下部桿件的界面尺寸較小。雖然桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體性能好，但是在施工處理方面卻比較復(fù)雜，施工難度較大。桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)受力較大時(shí)，易剪切破壞，增加配筋量；桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)高度要求較為嚴(yán)格，因此，在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制高度，避免地震作用下造成破壞。

2.3 箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式是單向、雙向托梁與上下層樓板之間共同工作情況下形成的。其整體性能較好，在上下層結(jié)構(gòu)布置過(guò)程中，具備有效的傳力。從高層建筑結(jié)構(gòu)來(lái)看，其占用太大的空間，不適用于住宅轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)，由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)與設(shè)備布置和管道布置發(fā)生沖突。這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式缺點(diǎn)是自重大，施工成本高。 從結(jié)構(gòu)形式的選擇和建筑造價(jià)等方面來(lái)考慮，這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式在實(shí)際高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用較少。

2.4 厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

高層建筑結(jié)構(gòu)中，當(dāng)上下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較大，需要用厚板進(jìn)行直接承重，形成厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式可以靈活布置下層柱網(wǎng)，不需要與下層結(jié)構(gòu)對(duì)齊。但是，采用這種結(jié)構(gòu)形式的自重大，施工材料消耗較大，使得成本增加。厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度大，使上層結(jié)構(gòu)的布置更加方便；由于傳力模糊不清，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計(jì)算受到限制，影響整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在地震作用下反應(yīng)強(qiáng)烈，使厚板本身受力大，也會(huì)因豎向剛度的變化，上下層結(jié)構(gòu)受到很大的荷載作用力，造成嚴(yán)重的危害。

3 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及問(wèn)題要點(diǎn)

3.1 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

針對(duì)轉(zhuǎn)換層的布置使得建筑物豎向剛度的發(fā)生改變，在地震作用下，容易形成許多薄弱環(huán)節(jié)，降低了高層建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震效果，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中因遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)過(guò)程中要減少結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，豎向構(gòu)件減少，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)就越少，對(duì)建筑物豎向剛度突變的影響作用小，對(duì)抗震結(jié)構(gòu)有利；高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的豎向設(shè)計(jì)盡量選擇較低的位置；在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的選擇上，要選擇具有明確傳力路徑的結(jié)構(gòu)形式，這樣便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工。

3.2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問(wèn)題要點(diǎn)

轉(zhuǎn)換層的剛度突變是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，也是設(shè)計(jì)人員最為頭痛的問(wèn)題。為了滿足高層建筑抗震設(shè)計(jì)的要求，需要對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層結(jié)構(gòu)的總體剛度進(jìn)行有效的處理，避免剛度突變地震作用下帶來(lái)的危害。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常采用加大截面尺寸、加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度、增加剪力墻等方法來(lái)強(qiáng)化剛度，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需重點(diǎn)考慮這方面的影響因素。

高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度要控制在地震作用影響的范圍之內(nèi)，不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小，剛度太大，地震作用下容易增加建筑物地震發(fā)應(yīng)，剛度太小又會(huì)影響建筑物上下層結(jié)構(gòu)的受力作用。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，剛度的控制是非常重要，同時(shí)在材料的消耗方面也要進(jìn)行有效的控制，避免因各種原因?qū)е赂邔咏ㄖD(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)高層建筑項(xiàng)目不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜化、多樣化，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用普遍。強(qiáng)化高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，提高轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的應(yīng)用能力，是建筑行業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。因此，在未來(lái)高層建筑不斷增加的條件下，深入對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的分析和研究，是提高高層建筑技術(shù)含量和建設(shè)水平的有效依據(jù)。

[1]曾曲云.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊，2011（12）.

[2]王春偉.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題分析[J].黑龍江科技信息，2011（23）.

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1671-3362（2013）07-0093-01