建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)要點(diǎn)

摘要：在這里闡述建筑轉(zhuǎn)換層定義應(yīng)用以及結(jié)構(gòu)的形式和要點(diǎn)，并給出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要點(diǎn)，給設(shè)計(jì)工作一點(diǎn)借鑒。供大家參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換層;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);形式;要點(diǎn)

生活水平的提高建筑功能應(yīng)該相應(yīng)的順應(yīng)人們的需求，在一座建筑樓房里，上面樓層常常是商用和住宅，中部樓層要求房間不同的辦公用房，下部樓層要求大的空間用作商店、餐廳和休閑場(chǎng)所，特殊要求的樓層就要特殊的結(jié)構(gòu)形式，上部一般應(yīng)用比較多墻體的剪力墻結(jié)構(gòu)，中部應(yīng)用一些柱、一些剪力墻結(jié)構(gòu)，但是下部一般應(yīng)用大柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)。要做到這樣的結(jié)構(gòu)布置，需要結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，就是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。才能使建筑功能符合老百姓的需求，因?yàn)楫?dāng)下土地更加的稀缺，所以建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是時(shí)代發(fā)展的重要任務(wù)。

一、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)定義和應(yīng)用

高層建筑在使用功能上，下部多為商業(yè)區(qū)，而上部多為辦公和生活區(qū)域。鑒于這種分布格局，轉(zhuǎn)換層建構(gòu)在高層建筑中多出現(xiàn)在下部樓層，而上部樓層較多，這就造成了轉(zhuǎn)換層受力情況復(fù)雜，設(shè)計(jì)施工難度較大，稍有疏忽就可能導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果。其次，高層建筑轉(zhuǎn)換層地震反應(yīng)強(qiáng)烈。

二、建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的形式

從轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換功能來看，可分為以下幾種：上、下層結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換，如上部剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為下部框架柱結(jié)構(gòu);上、下層結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，如上、下軸網(wǎng)不重合;上、下層結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)的同時(shí)轉(zhuǎn)換。從轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式來看，可分為以下幾種：

（1）梁式轉(zhuǎn)換：梁式轉(zhuǎn)換具有傳力路徑清晰快捷、工作可靠、構(gòu)造簡單、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，占總數(shù)的85%以上。梁式轉(zhuǎn)換可用于8 度及8 度以下抗震設(shè)計(jì)，所不同的只是地面以上大空間的層數(shù)有限制，抗震設(shè)防烈度越高，地面以上大空間的層數(shù)限制越嚴(yán)。

（2）桁架轉(zhuǎn)換：當(dāng)?shù)撞看罂臻g樓層柱距較大時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高度常達(dá)到樓層的整個(gè)高度，而又不能開洞，因而該層無法利用，采用桁架式轉(zhuǎn)換可解決這一問題。桁架轉(zhuǎn)換具有傳力明確、傳力途徑清楚，但構(gòu)造和施工復(fù)雜，特別是節(jié)點(diǎn)處的設(shè)計(jì)和施工。桁架轉(zhuǎn)換層上部的結(jié)構(gòu)要求是“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)邊柱弱中柱”，這也是設(shè)計(jì)原則。而在空腹轉(zhuǎn)化成施工中，空腹桁架要整層鋪設(shè)必須保證要有一定的強(qiáng)度來支撐。轉(zhuǎn)換層的截面尺寸要根據(jù)剪壓比來計(jì)算和確定，這樣可以提早預(yù)防變形。當(dāng)轉(zhuǎn)換桁架用于框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)的上部密柱轉(zhuǎn)換為下部稀柱時(shí)也要進(jìn)行滿層鋪設(shè)，并將兩者斜桿的交點(diǎn)作為上部密柱的支撐點(diǎn)。最后就是應(yīng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換桁架的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的剛度，而對(duì)其結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行完善，防止預(yù)應(yīng)力問題而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題。

（3）板式轉(zhuǎn)換：當(dāng)上部剪力墻布置復(fù)雜，上、下軸線錯(cuò)位較多，用轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)難以直接承托時(shí)，需采用厚板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有上部墻體及下部柱網(wǎng)可靈活布置，不受結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)限制等特點(diǎn)。它的不利之處在于，結(jié)構(gòu)構(gòu)件超大、自重大、結(jié)構(gòu)層間剛度大、材料消耗大、工程造價(jià)較多等。板轉(zhuǎn)換可用于非抗震設(shè)計(jì)和6 度抗震設(shè)計(jì)。作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件的厚板，其結(jié)構(gòu)自重大、耗費(fèi)材料多，導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性較差。由于在轉(zhuǎn)換層集中了相當(dāng)大的質(zhì)量，剛度又很大，造成轉(zhuǎn)換層處結(jié)構(gòu)的上下豎向剛度突變，容易產(chǎn)生薄弱層。目前，對(duì)轉(zhuǎn)換厚板的抗震性能、受力機(jī)理和傳力途徑的研究，還不是很完善，導(dǎo)致其安全可靠性比較差;但是厚板轉(zhuǎn)換也有其比較突出的優(yōu)點(diǎn)，即特別適用于轉(zhuǎn)換層上部豎向構(gòu)件布置比較隨意、柱網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜的建筑，且模板工作量較少、施工簡便快捷。

（4）箱形轉(zhuǎn)換：當(dāng)轉(zhuǎn)換層上、下板厚較大，與中間托梁一起共同工作時(shí)，形成箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。箱形轉(zhuǎn)換層可用于上、下層結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換、柱網(wǎng)尺寸擴(kuò)大及軸線錯(cuò)位等。

（5）斜柱轉(zhuǎn)換：當(dāng)上層結(jié)構(gòu)在下層兩柱之間增加一根柱時(shí)，可采用斜柱轉(zhuǎn)換外加環(huán)梁的轉(zhuǎn)換方式，采用此轉(zhuǎn)換可避免采用耗材較大的梁式、板式轉(zhuǎn)換，而且方便管道的通過（當(dāng)轉(zhuǎn)換層為結(jié)構(gòu)避難層）。

（6）巨型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換：巨型結(jié)構(gòu)體系又稱超級(jí)結(jié)構(gòu)體系，是由巨型的構(gòu)件組成的簡單而巨型的桁架或框架等結(jié)構(gòu)，作為高層建筑的主體結(jié)構(gòu)，與其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的次結(jié)構(gòu)共同工作，從而獲得更大的靈活性和更高的效能，特別是在次結(jié)構(gòu)的頂層，可設(shè)成整層無柱空間。

（7）其他結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換：如美國IBM 大廈的拱式轉(zhuǎn)換，將上部密排柱通過拱的作用傳遞到下部大柱中。__

三、建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）為了保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層主體結(jié)構(gòu)的總剪切剛度滿足的要求，常常要采用加大轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件（主要是核心筒體）截面尺寸、提高其混凝土強(qiáng)度等級(jí)、增設(shè)剪力墻等方法。這里由兩個(gè)問題值得注意：①筒體截面尺寸增大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)地震總反應(yīng)增大以及筒體在整個(gè)下部結(jié)構(gòu)抗側(cè)總剛度中所占的比重變得更大，筒體所承受的地震荷載呈現(xiàn)級(jí)數(shù)增大的趨勢(shì)，此時(shí)作為抗震第一道防線的筒體的安全設(shè)計(jì)更應(yīng)得到充分重視;②在增設(shè)剪力墻來提高抗側(cè)剛度時(shí)，要注意整體剛度的均勻分布，保證剛度中心與質(zhì)量中心盡可能重合，避免由于兩者偏心引起的建筑物整體扭轉(zhuǎn)。

（2）剪力墻的合理布置對(duì)上下剛度傳遞的影響。前面提到要使上下兩種不同結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力得以準(zhǔn)確傳遞，首先要盡量避免轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度突變，這個(gè)問題可從兩方面解決：①減少上部剛度，即上部住宅能不設(shè)剪力墻的部位就不設(shè)剪力墻，墻肢在滿足軸壓比的前提下盡量短;②加大下部剛度，在建筑使用功能允許的條件下，可在大空間層的適當(dāng)部位設(shè)置若干落地剪力墻，同時(shí)注意落地剪力墑的布局應(yīng)均勻、對(duì)稱，避免過于集中。

（3）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的合理選擇。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度合理值的問題。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過大時(shí)，一方面引起地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)豎向剛度的突然增大，使轉(zhuǎn)換層上下層處于更加不利的受力狀態(tài)，另一方面材料用量增加，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性不合理。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過小時(shí)，上部框支部分的豎向構(gòu)件與其它豎向構(gòu)件之間可能出現(xiàn)較大的沉降差，從而在上部結(jié)構(gòu)中與該部分豎向構(gòu)件相連的水平構(gòu)件中產(chǎn)生明顯的次應(yīng)力，導(dǎo)致其配筋增加。這一點(diǎn)在正交主次轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換次梁中表現(xiàn)最為突出，此時(shí)不僅轉(zhuǎn)換次梁要選用合適的截面尺寸，還要保證轉(zhuǎn)換主梁具有足夠的剛度，以減小因轉(zhuǎn)換主梁撓度引起轉(zhuǎn)換次梁的支座沉降而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的次應(yīng)力__

四、結(jié)語

現(xiàn)在，高層建筑的功能更多的需要向著多樣化、復(fù)雜化、全面化，轉(zhuǎn)換層在高層建筑中具有廣泛的拓展前景。在高層建筑中，轉(zhuǎn)換層的運(yùn)用改變了一般的設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層中轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的改變開起了一個(gè)過渡、銜接的功能，促使建筑中各個(gè)組成部分的不同功能得以淋漓盡致地發(fā)揮。因此，在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要結(jié)合工程的特點(diǎn)和具體情況，根據(jù)對(duì)建筑全面的研究、計(jì)算和分析，運(yùn)用有效的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)辦法，展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，排除難題，有效提高施工的效率。保障建筑物的安全性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

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