高層建筑中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系分析

武鵬 鄭洪秋

【摘 要】當(dāng)高層建筑上部樓層豎向結(jié)構(gòu)體系與下部樓層差異較大，或者下部樓層豎向結(jié)構(gòu)軸線距離擴(kuò)大或上、下部結(jié)構(gòu)軸線錯(cuò)位時(shí)，就必須在結(jié)構(gòu)改變的樓層布置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。底部大空間部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，上部為剪力墻結(jié)構(gòu)，底部數(shù)層為落地剪力墻或筒體和支承上部剪力墻的框架組成的協(xié)同工作結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)類型由于底部有較大空間，能適用于許多建筑功能的要求，廣泛用于底部是商店、餐廳、車庫、機(jī)房等用途，上部為住宅、公寓、飯店等高層建筑。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著城市的不斷發(fā)展，人們對(duì)于工作、生活以及文化娛樂環(huán)境提出了更為復(fù)雜的要求，促使高層建筑由單一的功能逐漸向多功能綜合性建筑發(fā)展。由于建筑物上層和下層之間功能的不同，就要求有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來進(jìn)行不同的結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)換。本文就高層建筑設(shè)計(jì)中常見的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式和存在的問題進(jìn)行研究。

1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層概述

建筑功能復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)下，要求在同一幢建筑中既有小開間的住宅，又有大空間的商場(chǎng)，還需要一定的地下停車場(chǎng)。綜合功能的高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)中的大潮流。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層作為將建筑上部樓層結(jié)構(gòu)的類型和布置轉(zhuǎn)換為下部樓層結(jié)構(gòu)類型和布置的水平結(jié)構(gòu)，主要的結(jié)構(gòu)形式一般有梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、桁架轉(zhuǎn)換層、箱型轉(zhuǎn)換層以及懸掛結(jié)構(gòu)等。在建筑設(shè)計(jì)過程中，如何選擇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換體系，必須結(jié)合建筑各方面具體情況，保證結(jié)構(gòu)的安全與經(jīng)濟(jì)。

高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可在建筑高度的任意樓層上靈活布置，在適當(dāng)?shù)奶幚硐逻€可以作為技術(shù)設(shè)備層或者正常的樓層進(jìn)行使用，其布置原則有：第一，要求底層有較大的空間。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系可以是一個(gè)水平結(jié)構(gòu)體系也可以是一根滿足受力特性的大梁，使得底層盡量擺脫立柱的影響，取得較大的底層空間。第二，任意樓層上要求開敞空間或改變柱列。在轉(zhuǎn)換層設(shè)置的時(shí)候可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)傳力以及使用功能等特點(diǎn)進(jìn)行分段布置、間隔布置和托掛相兼的方式。

2高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的分類以及功能

高層建筑中的轉(zhuǎn)換層具有擴(kuò)大室內(nèi)面積，提供較大出入口的功能。傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)的間距較小，比較適合對(duì)住宅客房以及旅館進(jìn)行布置，而對(duì)于需要較大空間的會(huì)議室、購物中心、文化娛樂場(chǎng)所等進(jìn)行布置時(shí)，就需要通過轉(zhuǎn)換層將部分傳統(tǒng)剪力墻轉(zhuǎn)換為框支剪力墻，以此來增大空間，滿足大空間建筑的功能需要。一般的，轉(zhuǎn)換的構(gòu)件會(huì)在建筑的柱列周邊進(jìn)行布置，轉(zhuǎn)換形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等。

高層建筑中轉(zhuǎn)換層主要是為了將上下層結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，上下層軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)換、柱網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換等。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，通常采用將傳統(tǒng)剪力墻上部轉(zhuǎn)換為框支剪力墻來增大內(nèi)部空間面積；而上下層柱網(wǎng)、軸線的轉(zhuǎn)變并未改變上下層的結(jié)構(gòu)形式，只是通過改變轉(zhuǎn)換層的柱距來形成較大的柱網(wǎng)，這種轉(zhuǎn)換類型通常被用在外框簡(jiǎn)底部來形成大入口；通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，將上面樓層的剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)，使上面樓層與柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開，從而形成上層、下層結(jié)構(gòu)的錯(cuò)位布置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的功能。

3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1結(jié)構(gòu)體系

本工程地面以上1～6層為商業(yè)，1層層高為5.5米、2～6層層高為5.1米、7層為設(shè)備轉(zhuǎn)換層兼避難層，層高3.8米，8層以上為高檔住宅，層高均3.0米，地上共35層，總高度為119.00米。地下為3層地下室，層高自上而下分別為5.5米，3.7米，3.8米。因業(yè)主對(duì)住宅及底部商業(yè)均有較高的品質(zhì)要求，經(jīng)綜合評(píng)定，本子項(xiàng)在住宅部分設(shè)計(jì)為不露柱、梁的剪力墻結(jié)構(gòu)；為滿足業(yè)主對(duì)建筑功能的要求，確定在第6層頂板處采用梁式轉(zhuǎn)換，將上部密集的剪力墻轉(zhuǎn)換為便于下部商業(yè)及地下車庫使用的較規(guī)則柱網(wǎng)，同時(shí)在盡可能減少對(duì)建筑功能的影響的前提下，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要將一部分剪力墻落地，整體結(jié)構(gòu)成為框支-剪力墻體系。

3.2 設(shè)置結(jié)構(gòu)縫分為左、右兩塔

2#樓原上部結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度為88米，相對(duì)規(guī)范允許不設(shè)伸縮縫的長(zhǎng)度超過達(dá)到78%。基于合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性的綜合評(píng)價(jià)，設(shè)置伸縮縫將上部結(jié)構(gòu)在地下室頂板以上分為完全獨(dú)立的兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元，兩結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度（以標(biāo)準(zhǔn)層計(jì)）分別為：左塔32米和右塔56米，且兩結(jié)構(gòu)單元間的凈寬度要求按抗震縫的最小寬度設(shè)計(jì)，并按照前次抗震專項(xiàng)審查的專家意見，本設(shè)計(jì)采用的縫凈寬度為400mm。該兩塔均設(shè)計(jì)為在地下室頂板嵌固。

底部加強(qiáng)區(qū)（地下1層～8層）剪力墻抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為特一級(jí)，非底部加強(qiáng)區(qū)（9層及以上）剪力墻抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為一級(jí)；框支框架（1層～6層）抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為特一級(jí)，地下1層抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為特一級(jí)，地下2、3層抗震等級(jí)設(shè)計(jì)為三級(jí)。

3.3轉(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

（1）剪力墻設(shè)計(jì)。8層及以上住宅區(qū)段，層高為3米，采用200厚剪力墻，且墻長(zhǎng)均大于8倍墻厚。混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C55～C30漸變。第7層層高為3.8米，且為轉(zhuǎn)換層上首層墻體，根據(jù)剛度、軸壓比等要求、采用250～300厚剪力墻。且為配合轉(zhuǎn)換的合理性、減少托頭柱，本層剪力墻將結(jié)合底部框支柱的設(shè)置適當(dāng)調(diào)整墻延伸長(zhǎng)度、開洞位置，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。第1～6層剪力墻，為落地剪力墻。依據(jù)結(jié)構(gòu)剛度需要，墻厚為350～500，墻長(zhǎng)依據(jù)建筑功能盡可能長(zhǎng)，以充分提高其對(duì)剛度的效率，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。

（2）框支柱設(shè)計(jì)。對(duì)于轉(zhuǎn)換層以下的框支柱，為了提高構(gòu)件延性、控制柱截面尺寸，框支柱均采用型鋼筋混凝土柱，型鋼含量控制不小于6%，在兼顧結(jié)構(gòu)剛度、軸壓比控制及對(duì)建筑功能的影響下，柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)取為C55，柱截面基本控制在1100×1100。

（3）框支梁（轉(zhuǎn)換梁）設(shè)計(jì)。為了提高框支梁（轉(zhuǎn)換梁）的抗剪承載力、控制梁截面尺寸在1.8米以內(nèi)，與框支柱相連接的框支梁（轉(zhuǎn)換梁）均采用型鋼筋混凝土梁，型鋼含量控制不小于4%，截面主要為900×1800、轉(zhuǎn)換次梁依據(jù)計(jì)算要求，不設(shè)型鋼，為普通鋼筋混凝土梁，截面基本為700×1600?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C40。

4結(jié)束語

高層建筑轉(zhuǎn)換層的自身重量和荷載很大，施工時(shí)應(yīng)制定合理的模板支撐方案并嚴(yán)格設(shè)計(jì)模板支撐體系；轉(zhuǎn)換層的跨度和其承受的荷載也很大，其使用配筋較多且鋼筋骨架的高度也高，因此，施工時(shí)要確保鋼筋骨架的穩(wěn)定性，采取合理的鋼筋布置措施。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層是建筑物內(nèi)不同結(jié)構(gòu)形式受力的連結(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)，也是受力傳承的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，所以，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制十分重要，施工時(shí)應(yīng)按照科學(xué)規(guī)范要求，采取嚴(yán)密的控制方法，來保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張彪.簡(jiǎn)述某高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工監(jiān)理控制要點(diǎn)[J].科技與企業(yè)，2012.

[2]鄒廣智.結(jié)合實(shí)例分析高層住宅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2011.