淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)

孫超++楊正余

摘 要：現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生活水平以及生活質(zhì)量在不斷提高，對(duì)建筑質(zhì)量也提出更高的要求，這對(duì)建筑行業(yè)提出新的要求與挑戰(zhàn)。本文首先對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換特點(diǎn)進(jìn)行分析，然后對(duì)其意義以及技術(shù)工藝進(jìn)行探究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)換層

一、高層建筑轉(zhuǎn)換層特點(diǎn)

樓層上部結(jié)構(gòu)以及下部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)之間的荷載力轉(zhuǎn)換是高層建筑在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)的顯著特點(diǎn)，剛度大、應(yīng)力集中以及力的傳遞突變是實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)容易出現(xiàn)的主要問題，當(dāng)上述情況與荷載作用同時(shí)出現(xiàn)時(shí)機(jī)會(huì)引起水平位移現(xiàn)象的發(fā)生。轉(zhuǎn)換層梁柱以及梁上具有相當(dāng)多的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)具有較為復(fù)雜的插筋以及鋼筋固錨等，為在真正意義上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層工作的順利進(jìn)行必須對(duì)上述因素進(jìn)行保證。

施工技術(shù)對(duì)只轉(zhuǎn)換工作的順利進(jìn)行有直接影響，因此在實(shí)際施工過程中，相關(guān)部門以及工作人員必須提高對(duì)該項(xiàng)工作的重視程度，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行施工，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)督管理力度，從根本上對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行保證。引起裂縫以及撓度超出規(guī)范要求范圍等現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就是轉(zhuǎn)換層應(yīng)力集中，因此必須對(duì)上述問題進(jìn)行特別注意。相對(duì)于地震多發(fā)區(qū)域來說，為對(duì)建筑質(zhì)量以及建筑安全進(jìn)行保障，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑水平受力的合理控制，對(duì)樓層的剛度以及質(zhì)量進(jìn)行保障，促使其在發(fā)生變化時(shí)呈現(xiàn)出一種均勻的趨勢(shì)，這不僅對(duì)建筑行業(yè)自身長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展有促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)人民群眾的生命安全以及財(cái)產(chǎn)安全進(jìn)行保障。建筑物薄弱層會(huì)對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成直接影響，在實(shí)際施工中必須結(jié)合實(shí)際情況以及工程要求對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，尤其是地震多發(fā)區(qū)域更是不能對(duì)該項(xiàng)工作進(jìn)行忽視。

二、轉(zhuǎn)換層的功能意義

1、上、下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換

為實(shí)現(xiàn)上部剪力墻與下部結(jié)構(gòu)之間的有效轉(zhuǎn)化，可對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，同時(shí)該項(xiàng)結(jié)構(gòu)也可在框一剪與剪力墻之中進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)用，最終實(shí)現(xiàn)獲得較大內(nèi)部自由空間的目標(biāo)。

2、上、下層結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置的改變

轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)形式相同，通過它可以使下部結(jié)構(gòu)的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)空間。多用于商住樓，以形成下部的大空間用于商場(chǎng)、停車場(chǎng)等。

3、同時(shí)轉(zhuǎn)換上、下層結(jié)構(gòu)類型和柱網(wǎng)布置

上部剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層變成框支剪力墻結(jié)構(gòu)的同時(shí)，上部剪力墻的軸線與下部柱網(wǎng)錯(cuò)開，形成上下柱網(wǎng)不對(duì)齊的結(jié)構(gòu)。多用于辦公樓，上部用于小開間辦公室，下部用于停車場(chǎng)或者大廳等。

三、高層建筑施工中需要注意的技術(shù)問題

1、施工技術(shù)形式的選擇

高層建筑施工技術(shù)是建筑行業(yè)的重要組成部分，為實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的良好發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑技術(shù)的合理應(yīng)用，這也可對(duì)國(guó)家建筑發(fā)展水平進(jìn)行衡量。高層建筑內(nèi)部施工層數(shù)與施工難度呈正相關(guān)，層數(shù)越多難度越大，施工技術(shù)會(huì)對(duì)建筑高度進(jìn)行一定的限制。因此在實(shí)際施工中必須對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的選取。針對(duì)性以及安全性是高層建筑在實(shí)際施工過程需要滿足的首要條件，不僅可對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行保障，同時(shí)可保證相關(guān)工程的順利進(jìn)行。

2、施工管理體制的強(qiáng)化

現(xiàn)今我國(guó)的建筑工程管理水平已得到了極大的提升，但是不可否認(rèn)的是，在其管理體制方面還存在著些許問題。一個(gè)科學(xué)、合理的施工管理體制的落實(shí)實(shí)施能夠全面保障整個(gè)建筑工程的施工進(jìn)度及質(zhì)量。強(qiáng)化高層建筑施工管理體制的系統(tǒng)化改革是有效提升管理水準(zhǔn)的重要保障。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則

1、在轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量減少結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，應(yīng)盡可能的多采用直接接地的構(gòu)件，其能有效避免建筑剛度的減小，對(duì)建筑物抗震性能的提升有著重要的作用。

2、轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)位置不能偏高，應(yīng)盡可能的靠近底層位置。主要是由于建筑框支剪力墻結(jié)構(gòu)的傳力途徑以及剛度發(fā)生變化時(shí)會(huì)直接造成轉(zhuǎn)換層成為薄弱層，很大程度上降低了建筑物的抗震性能。

3、在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意傳力路徑的明確性，并且確保轉(zhuǎn)換層的剛度。由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)本身起到的是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用，所以應(yīng)保持其自身的受力平衡性。

4、要對(duì)剪力墻以及框支剪力墻的比例進(jìn)行綜合考慮，保證其橫向落地剪力墻的數(shù)目超過橫向墻的50%。

五、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層技術(shù)設(shè)計(jì)

（1）需要設(shè)計(jì)模板支撐系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)的安全出發(fā)，必須要通過軟件或者是人工的精確計(jì)算來得出支撐系統(tǒng)的安全參數(shù)和支撐鋼管的橫截面和跨度、空間間距，從材料的利用程度考慮，要可以滿足到模版的數(shù)次周轉(zhuǎn)和裝拆卸的便利；從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方面考慮的話，要對(duì)比較難支膜的部分和隱蔽的分支節(jié)點(diǎn)要通過軟件得出詳細(xì)的設(shè)計(jì)圖。

（2）需要設(shè)計(jì)鋼筋的下料和綁扎方案。轉(zhuǎn)換梁縱筋直徑較大、數(shù)量較多、排數(shù)也多，箍筋直徑較大、肢數(shù)較多、一般全長(zhǎng)加密，構(gòu)造腰筋須按受拉鋼筋的錨固要求錨固在兩端柱子內(nèi)，所以鋼筋的下料和綁扎比較困難。每一道梁式轉(zhuǎn)換層的鋼筋放樣和下的材料都應(yīng)該符合國(guó)際規(guī)定或者是本項(xiàng)目的行業(yè)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙的要求，必須先進(jìn)行簡(jiǎn)單的布局排列，找出符合實(shí)際操作的捆綁方式再進(jìn)行實(shí)際的操作，以此來防止下料之后沒有按照一定的規(guī)則安置鋼筋，使得鋼筋沒有捆綁好，作用力不強(qiáng)，影響到了混凝土的鼓搗密實(shí)程度。

2、桁架式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)

桁架式轉(zhuǎn)換層主要用于建筑不同功能區(qū)域上下部的連接，是由多榀鋼筋混凝土桁架組合而成的一種承重結(jié)構(gòu)。一般情況下桁架的下桿的截面面積較小并且高度較高，所以這一結(jié)構(gòu)形式的施工難度較大且工序較為復(fù)雜。在具體施工設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，并對(duì)其受力情況進(jìn)行分析計(jì)算，從而保證設(shè)計(jì)符合建筑質(zhì)量要求。

六、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題

1、轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度不宜過高

轉(zhuǎn)換層高度越高，使得轉(zhuǎn)換層對(duì)下部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性影響越明顯，同時(shí)傳力路線的突變?cè)酱螅沟孟虏拷Y(jié)構(gòu)更容易破壞；轉(zhuǎn)換層高度低的建筑，只需控制側(cè)向剛度比即可控制轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角；對(duì)于轉(zhuǎn)換層高度更高的建筑，還須控制轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)的等效剛度比。轉(zhuǎn)換層高度越高，轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形效應(yīng)就越大，轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比的作用也就越小。

2、柱宜直接落在轉(zhuǎn)換層主結(jié)構(gòu)上

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中第E.2.4條規(guī)定：轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。即上部密柱宜與轉(zhuǎn)換桁架斜腹桿的交點(diǎn)、空腹桁架的豎腹桿在位置上重合。這樣使得結(jié)構(gòu)的傳力路線明確，受力合理，且相鄰斜腹桿可形成拱效應(yīng)，與豎腹桿共同承受豎向力，同時(shí)有利于提高結(jié)構(gòu)抵抗地震豎向作用的能力。

七、結(jié)束語

總之，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題一直受到人們的高度關(guān)注，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，要根據(jù)具體的實(shí)際情況，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在采取積極有效的應(yīng)用措施的技術(shù)上，不斷強(qiáng)化對(duì)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的重視程度，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，從根本上提高建筑的質(zhì)量和安全，延長(zhǎng)建筑的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

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