高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工分析

王旭

摘要：高層建筑是現(xiàn)代城市建筑重要發(fā)展趨勢，不僅提高了土地資源利用效率，還滿足了建筑多功能應(yīng)用需求，但樓層的增高和空間分布對(duì)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)與施工提出了更高要求。在高層建筑中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)發(fā)揮著承上啟下的作用，也是建筑核心組成部分，具有跨度大、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量直接影響整個(gè)建筑的安全性與穩(wěn)定性。文章對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主要類型進(jìn)行總結(jié)，對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù)進(jìn)行探討，以期為同類型施工提供一定參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)要點(diǎn);施工技術(shù)

1 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

某工程建筑為綜合性商業(yè)建筑，共33層，其中地下2層，地上31層，地上1至3層為商鋪，層高4.5m，第4層為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，層高5.7m，選用剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓抗震設(shè)防等級(jí)為Ⅵ度，耐火等級(jí)1級(jí)，建筑場地類別為Ⅱ類，屬于穩(wěn)定適宜建筑場地。

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）合理配置剪力墻。重視上下剛度傳遞時(shí)對(duì)剪力墻造成的影響，為避免剛度突變產(chǎn)生的問題，可以通過降低上部剛度，增加下部剛度，避免在上部設(shè)置剪力墻的方式，確保整體結(jié)構(gòu)均勻、對(duì)稱，避免太過集中或分散;或者可以設(shè)置落地剪力墻。

（2）合理配備下部主體剛度。豎向剛度的突變較為復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以在滿足上下主體結(jié)構(gòu)總剪切度要求的前提下，通過增設(shè)剪力墻、增加豎向構(gòu)件截面尺寸、提升混凝土強(qiáng)度等級(jí)等方式實(shí)現(xiàn)。

（3）合理選擇轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度。轉(zhuǎn)換層高度的變化會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)剛度和性能強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計(jì)，依據(jù)整體建筑質(zhì)量要求分析設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層荷載，并強(qiáng)化薄弱位置設(shè)計(jì)施工。避免剛度過大，導(dǎo)致豎向結(jié)構(gòu)激增，引發(fā)受力情況惡化、成本上升、材料損耗增加等問題，還會(huì)引發(fā)地震反應(yīng);剛度過小，會(huì)導(dǎo)致上部豎向構(gòu)件出現(xiàn)較大沉降差，引發(fā)水平構(gòu)件次應(yīng)力。

1.2 抗震設(shè)計(jì)

在高層建筑中，轉(zhuǎn)換層會(huì)引發(fā)豎向剛度突變，在遇到地震時(shí)容易成為薄弱點(diǎn)，對(duì)整個(gè)建筑抗震性能產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：（1）盡可能選擇高層建筑中豎向位置上較低位置設(shè)置轉(zhuǎn)換層;（2）盡可能減少豎向構(gòu)件的轉(zhuǎn)換數(shù)量，繼而減少構(gòu)件的轉(zhuǎn)換數(shù)量，改善建筑抗震性能;（3）盡可能優(yōu)化轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，提高施工質(zhì)量，確保力的傳導(dǎo)清晰明確，并在保障安全和成本的基礎(chǔ)上降低轉(zhuǎn)換層剛度。該工程轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)采用了框支剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防等級(jí)為Ⅵ度，轉(zhuǎn)換層位于低4層，屬于高位轉(zhuǎn)換，第一層到轉(zhuǎn)換層和轉(zhuǎn)換層往上2層均為剪力墻底部加強(qiáng)部位，其中框支框架和底部加強(qiáng)位置抗震等級(jí)為1，轉(zhuǎn)換層往上2層抗震等級(jí)為2，沒有進(jìn)行底部加強(qiáng)的剪力墻抗震等級(jí)為3，轉(zhuǎn)換層越好，地震越容易對(duì)建筑物造成破壞，因此，本工程中，轉(zhuǎn)換層大于3層，則剪力墻底部、框支柱的抗震等級(jí)應(yīng)該比轉(zhuǎn)換層數(shù)≤2層的結(jié)構(gòu)高1級(jí)。

1.3 轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換層樓板負(fù)責(zé)框架剪力墻中上、下剪力的分配，上部和下部的受力存在差異，其中，上部結(jié)構(gòu)在使用過程中產(chǎn)生的變形幅度較大，外部荷載帶來的水平力分配主要依照剪力墻剛度決定。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)剪力墻的框支框架確定轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱的抗震等級(jí)，倘若轉(zhuǎn)換層位置在三層及以上，則需要提高一級(jí)抗震等級(jí)。

2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

2.1 鋼筋工程施工技術(shù)

在鋼筋工程施工中，不僅需要控制水泥、混凝土等材料強(qiáng)度，還要根據(jù)框架含筋率精準(zhǔn)計(jì)算和設(shè)計(jì)鋼筋穩(wěn)定性，結(jié)合澆筑環(huán)節(jié)做好鋼筋固定、支撐等施工內(nèi)容，選擇適宜操作方式搭建構(gòu)架[5]。在該工程案例中，為確保鋼筋位置設(shè)置準(zhǔn)確，并確?？蛑е摻畋Ｗo(hù)層厚度滿足施工設(shè)計(jì)要求，施工人員需要沿層高方向設(shè)置定位箍，在柱底50mm左右位置設(shè)置第一道定位箍，在框支梁梁底設(shè)置第三道定位箍，在第一道和第三道之間設(shè)置第二道定位箍，并且，按照施工設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)置縱筋，確保縱筋外皮和箍筋內(nèi)表面的重合度。在繪制箍筋位置線時(shí)，施工人員需要按照自下而上的順序依次綁扎鋼筋，確保最上和最下一個(gè)箍筋與梁底、樓地面間距為50mm左右，嚴(yán)格控制主筋、箍筋之間的垂直度，針對(duì)筋彎頭，可沿著柱子進(jìn)行豎向交叉布置，并將綁扣尾彎入至柱中。在轉(zhuǎn)換梁箍筋施工時(shí)，嚴(yán)格依據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙確定好箍尺寸后，在進(jìn)行下料，在定位箍時(shí)，可以沿著梁跨方向設(shè)置三個(gè)，利用焊接固定方式自己進(jìn)行固定。

2.2 混凝土工程施工技術(shù)

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工時(shí)，需要結(jié)合質(zhì)量、結(jié)構(gòu)空間等選擇適宜混凝土，在該高層建筑施工案例中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中墻體結(jié)構(gòu)梁、板、柱體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，均采用C50商品混凝土。從原材料選擇看，應(yīng)用水化熱較低的水泥，添加適量緩凝型泵送劑，確保緩凝土混合料塌落度在160至220mm之間。從混凝土澆筑施工看，需要在施工前依據(jù)現(xiàn)場混凝土材料泵送能力、澆筑量和施工工期，科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土初凝時(shí)間、布料及澆筑施工方案，如在本工程中，為確保澆筑連續(xù)性，同時(shí)應(yīng)用2臺(tái)混凝土輸送泵，并選擇一次性澆筑施工方案，沿短邊一端平移至另一端，并合理設(shè)置后澆帶位置。從混凝土施工看，在澆筑過程中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)鋼筋密度較大，為確?；炷谅淞享槙?，在混凝土澆筑后，選用直徑為50mm和30mm的振搗棒進(jìn)行振搗處理，在振搗時(shí)，注意“快插慢拔”，自下而上進(jìn)行分層振搗，將每層振搗時(shí)間控制在15至20s內(nèi)，直到混凝土表面水平，不下沉，表面泛灰漿，且不會(huì)產(chǎn)生氣泡，可停止振搗。

3 結(jié)束語

綜上所述，在高層建筑中應(yīng)用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高建筑的安全性和穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)類型較多，主要有梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)三種，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)人員依據(jù)工程項(xiàng)目建筑要求、施工條件，選擇適宜轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)類型，做好轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，并嚴(yán)格控制施工技術(shù)，如鋼筋工程、混凝土工程，加強(qiáng)鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工藝控制，提升轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，滿足高層發(fā)展需求，繼而推動(dòng)建筑行業(yè)向好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]郭兆偉. 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用解析[J]. 住宅與房地產(chǎn)， 2018， 522（36）：53.

[2]熊鑫鑫. 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2018， （036）：986.