高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

【摘要】近年來，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的逐步發(fā)展，高層建筑的數(shù)量也不斷地增多，高層建筑的安全性和穩(wěn)定性也變得愈發(fā)重要，高層建筑逐漸朝著多空間、靈活性的方向發(fā)展。本文以分析轉(zhuǎn)換層在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為主要內(nèi)容，供參考和借鑒。

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

一、前言

最近幾年，我國(guó)的高層建筑無論在數(shù)量上還是在規(guī)模上都在不斷地提升，而建筑里面的形式和功能也變得越來越復(fù)雜，在高層建筑和超高層建筑中的用途也變得不同，其建筑自身的綜合型也必須隨之提高。這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作也提出了更高的要求，不同功能分區(qū)需要有分隔，在這樣的情況下轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)時(shí)而生。建筑設(shè)計(jì)單位利用轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分改進(jìn)和改良，從而來保證高層建筑應(yīng)用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

二、高層建筑轉(zhuǎn)換層概述

在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了能夠給人們提供更大的居住空間，就必須要減少建筑結(jié)構(gòu)中的墻體設(shè)計(jì)。然而，為了保證高層建筑上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就必須要有足夠多的墻體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行支撐，這樣才能保證高層建筑的豎向桿件能夠與地面進(jìn)行更好地連接，從而保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。為了解決這一問題，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，其主要是通過應(yīng)用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)使得高層建筑豎向桿件與地面進(jìn)行很好連接的同時(shí)，保證能夠?yàn)榫幼〉娜藗冾A(yù)留出更大的內(nèi)部空間。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，也是需要根據(jù)具體的實(shí)際情況來采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法的，從而將轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的功能最大限度地發(fā)揮出來。

三、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及問題要點(diǎn)

1、設(shè)計(jì)原則

在對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，這樣才能確保施工的進(jìn)度和質(zhì)量。在設(shè)計(jì)的過程中，首先需要遵循的原則就是要盡可能少地設(shè)計(jì)豎向構(gòu)件。因?yàn)樵趯?duì)高層建筑進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)之后，會(huì)使得高層建筑的豎向剛度變小，這樣在地震的作用下就非常容易造成高層建筑物的破壞。盡可能少地設(shè)計(jì)豎向構(gòu)件，就不會(huì)對(duì)高層建筑的豎向剛度造成非常大的影響，這樣就能確保高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。與此同時(shí)，在對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)的時(shí)候，要盡可能地選擇在較低的位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣能夠保證高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工更加便利。

2、設(shè)計(jì)中的問題要點(diǎn)

在對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，最讓設(shè)計(jì)人員頭疼的一個(gè)問題就是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剛度突變的情況，因?yàn)檗D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)發(fā)生了剛度突變，那么在地震的作用下是非常容易出現(xiàn)斷裂的情況的，這樣會(huì)造成非常大的財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡。因此，在對(duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于其上下層的結(jié)構(gòu)剛度一定要做好有效地處理。目前采用最多的處理方式主要有以下幾種：第一種處理方式是加大轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的截面尺寸；第二種處理方法是盡可能地加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度；還有一種處理方法是盡可能多的增加剪力墻的設(shè)計(jì)。不過在對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行增強(qiáng)時(shí)，也不是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度越大就越好，而是需要根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行合理的控制。因?yàn)檗D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度太小的話，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷裂的情況；而剛度過大的時(shí)候，在地震的作用下又容易出現(xiàn)共振的情況，同樣對(duì)高層建筑的整體結(jié)構(gòu)不利。

四、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)方法

1、梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在高層建筑中，梁式轉(zhuǎn)換層是一種經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)形式，它主要是把墻換成梁柱，并且在施工的時(shí)候，可以對(duì)傳力方法進(jìn)行充分的了解。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)還具有簡(jiǎn)單、施工成本低的特點(diǎn)，所以得到了廣泛的應(yīng)用。再次，由于建筑結(jié)構(gòu)具有多樣化的特征，所以在建設(shè)工程的時(shí)候，轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式也要朝著多樣化方向發(fā)展。除此之外，因?yàn)檗D(zhuǎn)換梁的荷載壓力主要是根據(jù)豎向桿件的受力情況決定的，所以一定要對(duì)不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換梁受力規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的分析，這樣就能夠充分地了解轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)方法、受荷載作用以及形式的影響。

2、桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

對(duì)于桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，由于其受力規(guī)律相對(duì)清晰，并且具有使用靈活性的特征，這樣就具有很好的抗震效果。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)是通過梁式轉(zhuǎn)換層演變得來的，并且整個(gè)轉(zhuǎn)換層都是由鋼筋混凝土組成的，以及要在轉(zhuǎn)換層的上下樓面內(nèi)對(duì)桁架上下桿件進(jìn)行科學(xué)合理的布置。盡管桁架式轉(zhuǎn)換層具有整體性能好的優(yōu)點(diǎn)，但是在施工的過程中，具有施工復(fù)雜難度大等缺點(diǎn)，這樣就需要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，倘若節(jié)點(diǎn)的受力比較大，就非常容易剪切破壞，并且要增加鋼筋量，以及對(duì)設(shè)計(jì)高度要求嚴(yán)格等，這樣在施工的時(shí)候，就一定要控制設(shè)計(jì)的高度，從而就能夠有效地避免地震造成的破壞。

3、箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在對(duì)高層建筑進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，也會(huì)利用到箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)換層主要是通過托梁與上下層樓板共同工作形成的。在利用這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于這種結(jié)構(gòu)具有很好的傳力效果，因此設(shè)計(jì)出來的建筑結(jié)構(gòu)具有很好的整體性能。然而由于這種結(jié)構(gòu)自身重量本來就很大，而且所需要占用的空間也比較大，并且所需要花費(fèi)的施工成本也相對(duì)較高，使得這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較少。

4、厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

在對(duì)上下柱網(wǎng)軸線沒有對(duì)齊的高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的時(shí)候，所應(yīng)用到的最多的結(jié)構(gòu)形式就是厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，因?yàn)槔眠@種形式對(duì)下柱網(wǎng)進(jìn)行布置的時(shí)候，可以靈活進(jìn)行，不需要一定對(duì)應(yīng)整齊。不過由于這種結(jié)構(gòu)形式的強(qiáng)度很大，而且厚板自身的重要也比較大，這樣在地震的作用下就會(huì)使得高層建筑的豎向剛度發(fā)生很大的變化，從而會(huì)造成非常大的危害。因此，在利用這種結(jié)構(gòu)形式的時(shí)候，需要進(jìn)行仔細(xì)的斟酌。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，做好轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是非常重要的。只有做好了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，才能使得高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加符合人們的需求，同時(shí)也才能更好地保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因此，相關(guān)人員一定要做好這方面的設(shè)計(jì)工作。

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