淺析高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

摘 要 對(duì)于帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑項(xiàng)目而言，轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容，直接影響高層建筑的使用壽命、舒適性。本文首先分析了轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容，其后詳細(xì)就不同高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式及其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討，最后圍繞實(shí)例展開(kāi)具體論述，以期可供參考。

關(guān)鍵詞 高層建筑;轉(zhuǎn)換層;形式;設(shè)計(jì)方法;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

在高層建筑工程中，多數(shù)為低層商用、上層住宿，低層商用多為大空間結(jié)構(gòu)，上層住宿則為多墻多柱小空間結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層的主要作用就是對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)與居住服務(wù)的完美結(jié)合，就必須要對(duì)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作投入充分的重視，不僅需要對(duì)建筑的安全性、抗壓、抗震能力有充分的考慮，同樣也需要對(duì)其設(shè)計(jì)的特征、合理性、實(shí)用性做出深刻考量，才能夠確保轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作更加科學(xué)、有效[1]。

1轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)概述

轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要基于建筑內(nèi)部功能進(jìn)行對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，依據(jù)結(jié)構(gòu)所在不同樓層對(duì)轉(zhuǎn)換層的性能、功能做出要求，使其能承載上方樓層的結(jié)構(gòu)傳力、并滿足下方樓層結(jié)構(gòu)的受力要求，結(jié)合建筑設(shè)施、建筑空間等設(shè)計(jì)要素的了解分析結(jié)構(gòu)需求，結(jié)合高層建筑中的結(jié)構(gòu)承載特點(diǎn)進(jìn)行商業(yè)、住宅等多種類型的設(shè)計(jì)分析。

轉(zhuǎn)換層主要是通過(guò)改變建筑傳力進(jìn)行梁、柱等設(shè)計(jì)的優(yōu)化，依據(jù)構(gòu)件分布對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析，使其受力能基于合理設(shè)計(jì)進(jìn)行受力平衡。

2高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式與設(shè)計(jì)方法

下文主要就幾種常見(jiàn)的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析。

2.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中，梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn)，上部小柱網(wǎng)框架、剪力墻通過(guò)轉(zhuǎn)換梁將重力傳至下部豎向構(gòu)件。此種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)主要適用于底層、下部幾層是大空間的框支剪力墻、框架結(jié)構(gòu)，可沿著縱向/橫向平行布置轉(zhuǎn)換梁，當(dāng)設(shè)計(jì)需要時(shí)可同時(shí)進(jìn)行縱橫向布置，設(shè)計(jì)與施工均較為簡(jiǎn)單。

在進(jìn)行帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，使用三維空間軟件完成整體結(jié)構(gòu)分析后，需對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行局部有限元補(bǔ)充分析，以整體計(jì)算得到的結(jié)果作為補(bǔ)充分析外荷載。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析需關(guān)注以下幾點(diǎn)問(wèn)題：①轉(zhuǎn)換層上、下樓層的側(cè)向剛度控制;②框支柱、轉(zhuǎn)換梁水平地震剪力調(diào)整;③彈性動(dòng)力時(shí)程分析。

2.2 桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作用與梁式結(jié)構(gòu)一致，當(dāng)?shù)撞看罂臻g的樓層柱距相對(duì)較大時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高度可以達(dá)到樓層高度，此時(shí)應(yīng)選用桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其受力明確，但是節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜[2]。

轉(zhuǎn)換桁架是高層建筑關(guān)鍵部分，計(jì)算內(nèi)力調(diào)整、構(gòu)造措施均要從嚴(yán)控制，合理選擇桁架矢高、弦桿截面、腹桿布置方式，在體系布置時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①傳力途徑是否簡(jiǎn)明;②是否存在多道防線，合理計(jì)算復(fù)核控制構(gòu)件破壞后不利狀態(tài)，以免重要結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)脆性破壞。

2.3 箱形轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

箱形轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，主要是利用托梁、上下層厚樓板構(gòu)成，剛度較大，可承托上部剪力墻肢、框架柱，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、柱網(wǎng)軸線變換。上下層剪力墻與框架柱無(wú)法對(duì)齊的情況下，箱形轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)自重更輕，抗震性能、抗扭能力、變形協(xié)調(diào)能力均較好。但是根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況來(lái)看，與梁式、衍架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相比，雙層樓板所致的剛度突變較為嚴(yán)重，且箱形結(jié)構(gòu)容易形成封閉空間，施工時(shí)需留設(shè)模板進(jìn)出洞口，存在一定的難度[3]。

3實(shí)例探析高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 工程概況

本項(xiàng)目為高層建筑，地上25層、地下1層，平面基本左右對(duì)稱，總建筑面積14542.6m2。此建筑底層為商鋪、上部為普通住宅，總體高度74.35m，剪力墻—部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，轉(zhuǎn)換層位于2層樓面，結(jié)合工程特點(diǎn)采用高1800mm的箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

3.2 箱形轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本工程箱形轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)采取如下措施：①優(yōu)化結(jié)構(gòu)平面布置，控制樓層豎向構(gòu)件最大水平位移、層間位移不大于該樓層平均值1.4倍，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比≤0.85。②轉(zhuǎn)換層豎向構(gòu)件布置，確保上下結(jié)構(gòu)貫通，建筑物四周、中部荷載較大位置，減少轉(zhuǎn)換;避免多級(jí)轉(zhuǎn)換，無(wú)法避免時(shí)采用轉(zhuǎn)換主次梁轉(zhuǎn)換，適當(dāng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)換次梁且雙向交叉布置，確保上部剪力墻受力均勻。③上部結(jié)構(gòu)門窗洞口盡可能處在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中部;墻體端部、洞口邊設(shè)暗柱、端柱，適當(dāng)加強(qiáng)配筋。④嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換梁剪壓比，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)換梁截面寬度，改善受力性能。通過(guò)有限元計(jì)算可得，轉(zhuǎn)換梁大部分區(qū)域存在軸力，并沿著梁長(zhǎng)變化，對(duì)此上下縱筋至少50%通長(zhǎng)，下部縱筋直通柱內(nèi)，加密轉(zhuǎn)換梁箍筋。⑤本項(xiàng)目轉(zhuǎn)換梁跨高比較小，轉(zhuǎn)換主、次梁沿梁高的方向設(shè)20@100水平腹筋，切實(shí)增強(qiáng)整體受力性能、平面外剛度。⑥本項(xiàng)目箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上、下樓板厚度180mm，內(nèi)配12@150雙層雙向筋，配筋率0.42%，三層樓板厚度150mm，配筋12@150雙層雙向貫通加強(qiáng)。⑦本工程轉(zhuǎn)換層以上南面存在轉(zhuǎn)角窗，設(shè)計(jì)時(shí)需加強(qiáng)邊緣構(gòu)件，同時(shí)轉(zhuǎn)角窗部位設(shè)暗梁，轉(zhuǎn)角處樓板采取加厚處理，并在兩側(cè)設(shè)暗柱，增大縱筋、箍筋配筋率。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，在高層建筑工程當(dāng)中屬于最為核心、最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分掌握其主要特征、設(shè)計(jì)原則，確保設(shè)計(jì)更加合理、有效，由此確保建筑物自身具備更強(qiáng)的抗震、抗壓能力、剛度、強(qiáng)度以及安全能力，充分發(fā)揮整體建筑工程的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 明寶蕾.建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].智能城市，2020，6（9）：227-228.

[2] 王銘帥.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2020，47

（4）：1-2.

[3] 樊松.關(guān)于建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的研究[J].智能城市，2019，5

（24）：24-25.

作者簡(jiǎn)介

李果（1990-），男，湖南長(zhǎng)沙人;學(xué)歷：本科，職稱：工程師;現(xiàn)就職單位：湖南省第六工程有限公司，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。