探究帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議

田濤

（銅仁市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站　貴州　銅仁　554300）

探究帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議

田濤

（銅仁市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站貴州銅仁554300）

本文主要對(duì)待轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，首先闡述了某高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，然后描述了帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的特定和設(shè)計(jì)原因，最后詳細(xì)論述了帶轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，其主要內(nèi)容有：梁式轉(zhuǎn)換層模式結(jié)構(gòu)、箱型的轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式為桁架形式的設(shè)計(jì)、加厚板厚梁式轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)。相關(guān)人員通過這些內(nèi)容，更好的進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其更加穩(wěn)定且完善。

轉(zhuǎn)換層；高層；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我國(guó)的科技的不斷發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑行業(yè)越來越繁榮。高層建筑不斷增加，以滿足人們的居住需求。相關(guān)人員要促進(jìn)建筑物逐漸多元化，增加建筑物的功能性。在建筑物的建設(shè)工程中，一般通過轉(zhuǎn)換層滿足商住建筑的功能需求，這種高層建筑的設(shè)計(jì)形式，是建筑行業(yè)發(fā)展的必然方向。帶轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)的功能多變，轉(zhuǎn)換層會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力過于集中，出現(xiàn)變形，所以相關(guān)人員應(yīng)重點(diǎn)分析其結(jié)構(gòu)的剛度變化。高層建筑物的跨度比較大，在承擔(dān)上部荷載時(shí)，會(huì)出現(xiàn)擾度，不利于抗震。現(xiàn)對(duì)待轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)分析，并總結(jié)如下：

1　工程概況

某高層建筑，地上有20層，地下有2層，總建筑面積為25000m2，結(jié)構(gòu)形式為1～4層的框架筒體結(jié)構(gòu)，5～20層為剪力墻筒體結(jié)構(gòu)，建筑物的抗震等級(jí)為一級(jí)。相關(guān)人員在4～5及設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其中首層為5m，2～4層為4m，5層以上為3m。

相關(guān)人員經(jīng)過實(shí)地分析，為了保護(hù)結(jié)構(gòu)安全經(jīng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在4～5層之間。其中轉(zhuǎn)換層有很多形式，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性的使用，如板式、梁式、桁架式、箱形等等。在設(shè)置轉(zhuǎn)換層時(shí)，也要進(jìn)行設(shè)備層的設(shè)置，綜合考慮布線問題。在該建筑物中，混凝土強(qiáng)度為C35，使用的是梁式轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層的高度為2.5m，上下層的厚度分別為250mm和350mm，轉(zhuǎn)換層橫截面的梁高和梁寬分別為1820mm，810mm。其轉(zhuǎn)換層施工方案如圖1所示。

圖1　轉(zhuǎn)換層施工方案

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，要記錄剪力墻的厚度和混凝土強(qiáng)度，分別為550mm、500mm、C45。從而保證設(shè)計(jì)更加規(guī)范。相關(guān)人員應(yīng)按照剪力墻具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算不同方向的剛度比值[1]。在計(jì)算轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)時(shí)，其混凝土材料強(qiáng)度為C35，鋼筋取熱扎鋼筋Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)鋼筋。

2　帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的特點(diǎn)

在高層建筑中，相關(guān)人員應(yīng)采取有效措施保證建筑物的多遠(yuǎn)化發(fā)展。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)高層建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，例如在上半部分的設(shè)計(jì)中，要設(shè)置很多墻體，分化成多個(gè)空間；在下半部分的設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)置的墻體比較少，應(yīng)將空間設(shè)置為大空間。在這個(gè)過程中，設(shè)計(jì)人員不能采用豎向桿件，針對(duì)上半部分與下半部分的連接需要采取水平轉(zhuǎn)換的方式，這就是本文介紹的轉(zhuǎn)換層。

在現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)中，要明確轉(zhuǎn)換層起到的作用，將上下不同功能更好的連接起來，發(fā)揮其應(yīng)用的作用，從而解決城市中的土地利用問題[2]。在設(shè)計(jì)過程中，要嚴(yán)格控制上下部分的剛度，保證高層建筑的穩(wěn)定性，增加其抗震性能。設(shè)計(jì)人員也應(yīng)對(duì)高層建筑的上下部分的進(jìn)行協(xié)調(diào)，改善建筑的結(jié)構(gòu)功能，避免轉(zhuǎn)換層出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，影響高層建筑的剛度，在提高抗震性能的前提下，節(jié)省施工材料和投入成本。

3　帶轉(zhuǎn)換層高層建筑設(shè)計(jì)的原則

3.1減少轉(zhuǎn)換層的多次設(shè)置

設(shè)計(jì)人員在設(shè)置高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)換層的設(shè)置，通過其他有效的手段將上、下兩個(gè)部分連接起來，從而達(dá)到統(tǒng)一的效果。這種方法不但能夠滿足高層建筑物的需求，還能節(jié)省施工的成本和材料，從而減少建筑工程的工作量。

3.2對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員合理設(shè)置轉(zhuǎn)換層，能夠優(yōu)化建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，起到增加經(jīng)濟(jì)效益的作用。在這個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，高層建筑的施工質(zhì)量也有所提升[3]。如果結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程是在高空進(jìn)行，那么需要考慮施工的安全性，保障施工人員的安全。

3.3準(zhǔn)確計(jì)算轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)

在高層建筑的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)中，要重視轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，。所以在實(shí)際工程中，應(yīng)從工程的具體施工情況入手，根據(jù)施工的特征，合理設(shè)計(jì)并計(jì)算轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格遵守施工的要求，從而提高高層建筑的整體性能，使其更加穩(wěn)定。

3.4弱化上半結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化下半結(jié)構(gòu)

從實(shí)際施工成果來看，一個(gè)質(zhì)量較好的建筑工作，應(yīng)保證剛度、穩(wěn)定性和抗震能力，所以相關(guān)人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注建筑物的下半部設(shè)計(jì)。下半部設(shè)計(jì)的好壞，會(huì)直接影響建筑物的穩(wěn)定性和剛度，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量強(qiáng)化下半部分的設(shè)計(jì)，通過合理的措施提升建筑的剛度及穩(wěn)定性，從而增加下半部的承載能力，由此增加建筑物的抗震能力。

4　帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，建筑行業(yè)得到全面發(fā)展，在城市中出現(xiàn)越來越多的高層建筑，所以帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，得到了廣泛應(yīng)用。帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是相關(guān)部門一直致力研究的內(nèi)容之一，設(shè)計(jì)人員要想達(dá)到預(yù)期的效果，應(yīng)對(duì)建筑中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，了解其結(jié)構(gòu)作用，從而設(shè)計(jì)出理想的結(jié)構(gòu)形式，確保轉(zhuǎn)換層的高層建筑更加安全。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠使高層建筑更加安全，提高了經(jīng)濟(jì)效益。在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的實(shí)際應(yīng)用中，增加轉(zhuǎn)換層的強(qiáng)度、剛度和抗震能力，能夠更好提高高層建筑物的質(zhì)量，使其更加穩(wěn)定且安全。

4.1梁式轉(zhuǎn)換層模式結(jié)構(gòu)

在轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)中，最常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式是梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，80%左右的高層建筑使用的是這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是受力清晰、建構(gòu)簡(jiǎn)單、施工安全且方便。設(shè)計(jì)人員在應(yīng)在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，了解建筑物的具體情況，通過上下結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使整個(gè)建筑更加穩(wěn)定[4]。如果高層建筑的相對(duì)高度較高，那么其內(nèi)運(yùn)用的剪力墻結(jié)構(gòu)會(huì)受到內(nèi)力、剛度和傳力的影響，會(huì)形成比較薄弱的部分，這種現(xiàn)象會(huì)使建筑的抗震情況受到影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，底層的框架支剪力墻和抗震理念有比較大的差別，所以在設(shè)計(jì)中，要盡量使用鋼骨混凝土，減少轉(zhuǎn)換梁截面，降低轉(zhuǎn)換層出現(xiàn)過度集中現(xiàn)象的可能性。施工人員應(yīng)保證豎向剛度和質(zhì)量設(shè)置均勻合理，在施工中整體質(zhì)量有明顯提升。

4.2箱型的轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)

使用相性轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)，要保證轉(zhuǎn)換層整體的穩(wěn)定性，確保轉(zhuǎn)換層的上下豎向部件能夠分擔(dān)壓力。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)也有一定局限，例如箱型轉(zhuǎn)換層會(huì)占用整個(gè)樓面的面積，造成建筑物的這一層只能作為設(shè)備層。箱型轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度和施工難度都比較大，所以自實(shí)際中的應(yīng)用比較少，如果使用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，會(huì)在一定程度上導(dǎo)致箱型轉(zhuǎn)換層的剛度很大。

4.3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式為桁架形式的設(shè)計(jì)

桁架形式主要是由多榀鋼筋混凝土桁架組合而成的一種承重結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)換層能夠連接上下部分，將腹桿設(shè)置在中部。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，桁架下桿的橫截面比較小，有較高的高度，所以應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，能夠促使上下兩個(gè)部分受力相平衡，增加高層建筑物的抗震性能。但是在這個(gè)過程中，要了解施工的具體內(nèi)容，充分分析轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部構(gòu)造，記錄轉(zhuǎn)換層的受力情況，最后達(dá)到較好的設(shè)計(jì)效果。

4.4加厚板厚梁式轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)

這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，在上下柱的軸線無法良好的結(jié)合時(shí)，很難使用梁進(jìn)行支撐，所以應(yīng)用厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)[5]。這種方法的優(yōu)勢(shì)是設(shè)置靈活，無需和下層準(zhǔn)確對(duì)正。但是其也有一定不足，例如這個(gè)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)會(huì)帶來較大的重力，且消耗的材料較多，需要很多配筋梁。如果從抗沖切和抗剪的角度進(jìn)行考慮，要注意減輕受力的程度，對(duì)配筋和內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，然后在分析是否應(yīng)用這個(gè)結(jié)構(gòu)。

5　結(jié)束語

通過上文對(duì)帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，轉(zhuǎn)換層在高層建筑中能夠起到較大的作用。相關(guān)人員應(yīng)分析轉(zhuǎn)換層的具體作用，使用的情況和方法。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)遵守設(shè)計(jì)原則，結(jié)構(gòu)高層建筑的實(shí)際情況，選取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。設(shè)計(jì)人員也應(yīng)對(duì)高層建筑的上下部分的進(jìn)行協(xié)調(diào)，改善建筑的結(jié)構(gòu)功能，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層問題，節(jié)省施工材料和投入成本。施工單位要全面了解轉(zhuǎn)換層的具體內(nèi)容，合理設(shè)計(jì)，可以增加高層建筑的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，保證高層建筑的可靠、安全。

[1]唐興榮，姚江峰.帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（23）：162～163.

[2]牛喜山.帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].中華民居，2012（01）：175～176.

[3]孟煥陵，劉楊，沈蒲生.考慮樓板變形帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算[J].地震工程與工程振動(dòng)，2013（04）：139～140.

[4]王紹君.帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議[J].門窗，2014（01）：129～130.

[5]呂鵬，徐剛，劉洪亮.某帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013（S1）：179～180.

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1673-0038（2015）23-0042-02

2015-5-22