高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

鄧志勇 王曉瑜

摘要：伴隨我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程不斷加快，尤其是高層建筑，在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。長期以來，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)管理人員也在不斷完善改進(jìn)的對策，雖然取得一些成效，但是仍舊存在諸多的缺陷，阻礙高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。這就要求相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，逐漸應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)理念，提高高層建筑的承載能力和抗震能力。本文主要闡述了高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，進(jìn)而使高層建筑滿足人們不斷變化發(fā)展的需要。

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

前言：最近幾年，高層建筑的發(fā)展進(jìn)程不斷加快，樓層逐漸增多，體型由以往的單一化逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜化，功能也逐漸增多。在高層建筑中，梁式轉(zhuǎn)換層就是其中的代表，現(xiàn)階段，做好梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是施工企業(yè)面臨的主要任務(wù)。

1 梁式轉(zhuǎn)換層的概述

現(xiàn)階段，在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中，轉(zhuǎn)換層是指轉(zhuǎn)換的樓層，在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，通常情況下，包括以下幾種表現(xiàn)形式，即梁式轉(zhuǎn)換、厚板轉(zhuǎn)換、箱型轉(zhuǎn)換等等。目前，在高層建筑施工的過程中，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)用非常普遍，已經(jīng)得到大部分施工企業(yè)的一致認(rèn)可和好評。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)，即傳力明確并且直接，相比于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算過程比較簡單，施工方便，會(huì)為施工企業(yè)獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益。

2 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

2.1 平面布置

在梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，為了提高轉(zhuǎn)換層的抗震能力，要求管理人員在布置平面的過程中，應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個(gè)方面的原則：

首先，在平面布置的過程中，管理人員應(yīng)保持平面結(jié)構(gòu)的整齊性，使平面結(jié)構(gòu)保持對稱，實(shí)現(xiàn)平面結(jié)構(gòu)的均勻性、規(guī)則性。

其次，管理人員在設(shè)計(jì)底部轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)置落地剪力墻以及筒體，如果剪力墻的方向不同，管理人員應(yīng)確保剪力墻能夠與抗側(cè)剛度連接在一起，進(jìn)而有效確保剪力墻具有較好的空間工作性能。

最后，為了提高轉(zhuǎn)換層的抗震能力，剪力墻的抗側(cè)水平發(fā)揮重要作用，因此，這就要求管理人員不應(yīng)轉(zhuǎn)換邊榀剪力墻，并且在框支剪力墻轉(zhuǎn)換梁上墻體之內(nèi)，不應(yīng)設(shè)置邊門洞。

2.2 豎向布置

首先，對于帶有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剪力墻，管理人員不應(yīng)采用純框架式的設(shè)計(jì)原則，應(yīng)轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)理念。

其次，在高層建筑施工的過程中，為有效確保帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度以及抗震能力，要求管理人員應(yīng)鞏固轉(zhuǎn)換層底部的結(jié)構(gòu)剛度，以達(dá)到相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

最后，管理人員在設(shè)計(jì)的過程中，在能夠保證結(jié)構(gòu)的整體性能情況下，對于轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻，管理人員可以減少其數(shù)量，也可以沿著豎向，減小剪力墻的截面面積，以及混凝土的強(qiáng)度，逐漸弱化轉(zhuǎn)換層上部剪力墻的剛度。

2.3 樓蓋設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，在高層建筑施工的過程中，樓蓋設(shè)計(jì)主要由板和梁組成，在樓蓋設(shè)計(jì)的過程中，要求管理人員應(yīng)當(dāng)做到以下幾個(gè)方面：

首先，由于在梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的過程中，樓蓋發(fā)揮重要作用，由于樓蓋會(huì)承載樓面上各種豎向荷載，這就要求管理人員應(yīng)將這些豎向荷載傳遞給柱、墻，并且與其它豎向構(gòu)件有機(jī)的結(jié)合在一起。

其次，在樓蓋設(shè)計(jì)的過程中，管理人員應(yīng)確保樓蓋的水平荷載能力，進(jìn)而使樓蓋的各個(gè)結(jié)構(gòu)有效的銜接在一起，以確保樓蓋的可靠性。

因此，基于以上的概述，我們可以看出，管理人員在設(shè)計(jì)樓蓋的過程中，不僅要確保樓蓋的承載能力、面內(nèi)剛度，以承擔(dān)豎向荷載能力。還應(yīng)具備面外剛度，有效的傳遞水平荷載。

3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)

在梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)檗D(zhuǎn)換層必須承接豎向構(gòu)件，這就對轉(zhuǎn)換梁的尺寸提出了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，要求轉(zhuǎn)換梁應(yīng)具有較大的尺寸，以使轉(zhuǎn)換層的質(zhì)量有所提高。此外，轉(zhuǎn)換梁的受力狀況還會(huì)受到轉(zhuǎn)換梁相鄰構(gòu)件的影響，因此，這就要求管理人員應(yīng)科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換梁的上部構(gòu)件，提高轉(zhuǎn)換梁的受力狀況。

4 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力能力分析

4.1 等節(jié)間空腹桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

對于此種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，在受力的過程中，通常情況下，在桁架中，各個(gè)桿件的受力狀況存在很大的差別，相比于中間桿件，兩端的桿件內(nèi)力較大。此外，在桁架中的桿件，與靜定桁架存在較大的差別，無法實(shí)現(xiàn)桿件的平衡受力，這種復(fù)雜的受力狀況，不利于轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

桁架式轉(zhuǎn)換構(gòu)件，在轉(zhuǎn)換的過程中，主要通過格夠形式，相比于實(shí)腹轉(zhuǎn)換梁，在質(zhì)量和剛度方面，都存在較大的差別。如果發(fā)生地震，轉(zhuǎn)換層上下的剛度將會(huì)發(fā)生很大的變化，在桁架式轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)的過程中，要求管理人員應(yīng)保證各個(gè)桿件之間的協(xié)調(diào)，以不斷吸收地震能量。與實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換構(gòu)件相比，桁架式轉(zhuǎn)換構(gòu)件的變形能力有限，因此，管理人員在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)確保各個(gè)桿件的連接能力，以不斷提高轉(zhuǎn)換層的抗震能力。

4.2 箱型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

與梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相比，箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢，即剛度大、傳力直接，但是，材料的用量較多，并且施工的過程也非常復(fù)雜，會(huì)增加很多額外的工程造價(jià)。此外，在箱型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，管理人員可以在中間的肋梁部位，設(shè)置洞口，有利于設(shè)備的布置，如果施工企業(yè)有其它的要求和標(biāo)準(zhǔn)，管理人員可以將轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備層，但是，如果依據(jù)箱型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)，比較適用于結(jié)構(gòu)的整體轉(zhuǎn)換[5]。

4.3 厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

相比于實(shí)腹梁式轉(zhuǎn)換、桁架式轉(zhuǎn)換，厚板轉(zhuǎn)換也存在自身的優(yōu)勢，在梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，如果采用厚板轉(zhuǎn)換，要求管理人員應(yīng)深入細(xì)致的分析厚板的抗剪問題，以增加厚板的尺寸，這會(huì)使混凝土的用量不斷增加。在豎向構(gòu)件中，為了充分發(fā)揮內(nèi)力的作用，通常情況下，管理人員應(yīng)在厚板內(nèi)加強(qiáng)配筋，提高高層建筑的抗震能力。

結(jié)束語

綜上所述，通過分析梁式轉(zhuǎn)換層的概述，以及梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的基本原則，我們可以看出，在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)揮重要作用，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于受到多種因素的限制，在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)管理人員并不能夠掌握梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)理念與原則，進(jìn)而阻礙高層建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)程。因此，基于以上存在的問題，要求管理人員應(yīng)轉(zhuǎn)變以往的設(shè)計(jì)觀念，逐漸接受并且適應(yīng)梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)理念，提高高層建筑的抗震能力，滿足人們不斷變化發(fā)展的需要。

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