高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計

【摘要】轉(zhuǎn)換層設(shè)計是高層建筑特別是復(fù)雜高層建筑中經(jīng)常遇到的問題，設(shè)計是否合理將會直接影響到建筑物自身性能，為了滿足需要對此就應(yīng)該進行科學(xué)設(shè)計。轉(zhuǎn)換層包含多種結(jié)構(gòu)形式，對于這些結(jié)構(gòu)形式應(yīng)該是根據(jù)工程實際條件來進行選擇。堅持科學(xué)的設(shè)計原則是實現(xiàn)科學(xué)設(shè)計的重要前提，在設(shè)計過程中對于一些關(guān)鍵問題應(yīng)該引起重視?？拐鹦阅芗翱拐鹪O(shè)計就是其中非常典型的問題，鑒于抗震設(shè)計當(dāng)前的規(guī)范還不健全，對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震分析還應(yīng)該進一步加強。本文對高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了探討。

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

高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是建筑物中關(guān)鍵的一環(huán)，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計要從工程實際、建筑空間分布、建筑結(jié)構(gòu)受力、承載力分布等多個方面進行考慮，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，從而提高轉(zhuǎn)換層的抗剪切力和承載能力，提高整體結(jié)構(gòu)的安全性。同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要強化關(guān)鍵施工要點的設(shè)計，嚴(yán)格遵守施工流程，切實提高工程質(zhì)量。

1、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的種類、功能

一般的，轉(zhuǎn)換的構(gòu)件會在建筑的柱列周邊進行布置，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。高層建筑中的轉(zhuǎn)換層具有擴大室內(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，比較適合對住宅客房以及旅館進行布置，而對于需要較大空間的會議室、購物中心、文化娛樂場所等進行布置時，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。高層建筑中轉(zhuǎn)換層主要是為了將上下層結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，上下層軸線進行轉(zhuǎn)換、柱網(wǎng)進行轉(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)軸線錯開，從而形成上層、下層結(jié)構(gòu)的錯位布置，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的功能。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1模板支撐選擇設(shè)計

首先需根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)進行模板支撐的合理選擇。高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，鋼筋分布密集，耗材較大，自重和載荷都較大，因此要想實現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的合理設(shè)計就必須要根據(jù)建筑實際受力情況確定模板支撐系統(tǒng)，以保障支撐系統(tǒng)的承載能力和自身的穩(wěn)定性能。一般地，經(jīng)常用到的模板支撐系統(tǒng)有載荷傳遞法支模、一次性支模、疊合澆筑法支模等，當(dāng)然這幾種模板支撐系統(tǒng)也有各自的優(yōu)缺點，需要在實際的設(shè)計當(dāng)中應(yīng)根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求合理選擇模板系統(tǒng)，從而從最大程度上發(fā)揮出模板支撐對高層建筑轉(zhuǎn)換層的作用。

2.2過渡設(shè)計、防震設(shè)計

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在建筑中起到上下連接的作用，通常情況下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的受力情況比較復(fù)雜，因為它承擔(dān)著整座樓房的重量，倘若設(shè)計不能達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計不合理，就會埋下抗震能力較弱的安全隱患。由于結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的跨度較大，截面也較大，怎樣在這種情況下實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的合理過渡和有效利用就成為轉(zhuǎn)換層設(shè)計的要點和難點。就目前來看，高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等，桁架式一般使用在轉(zhuǎn)換梁構(gòu)件上部負載較大且跨度較大的體系中，其優(yōu)點是傳力途徑較為清晰明確，具有較強的靈活性；梁式一般使用在較大空間的剪力墻結(jié)構(gòu)中，其優(yōu)點是受力明確，缺點是適用性較差，對地震的反應(yīng)較大。在實際設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況進行合理設(shè)計和選擇。

2.3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)鋼筋設(shè)計

在進行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的鋼筋使用設(shè)計時，首先應(yīng)對鋼筋的排列次序進行合理設(shè)計安排。鋼筋在梁柱節(jié)點部位較為密集，含鋼量較高且主筋較長，部分高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計使用工字鋼或是大直徑鋼筋。在高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計時，鋼筋次序的合理安排就顯得尤為重要了。在進行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計時，應(yīng)對設(shè)計的相關(guān)要求進行全面地了解，合理確定綁扎的次序、制作尺寸，對鋼筋之間的避讓、穿插關(guān)系進行全面考慮。當(dāng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換梁高度比較大或是轉(zhuǎn)換板厚度比較大的時候，應(yīng)采取相應(yīng)的設(shè)計措施穩(wěn)定鋼筋骨架，以確保結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計能夠滿足建筑設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4建筑轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比比值的確定

對建筑轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比比值進行有效的確定，才能更好地確保下部樓層的剛度得到有效的控制，同時確保轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度達標(biāo)，有效的預(yù)防轉(zhuǎn)換層側(cè)向剛度柔軟。所以在確定其比值時，當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時，應(yīng)按《高規(guī)》規(guī)定分別計算等效側(cè)向剛度比和轉(zhuǎn)換層本層與轉(zhuǎn)換層相鄰上部樓層側(cè)向剛度比，設(shè)計中應(yīng)同時滿足這兩種剛度比的限制條件。且結(jié)合實際對其比值進行確定。當(dāng)高層建筑為擴大外圍柱距的框筒結(jié)構(gòu)或內(nèi)部抽柱的框架結(jié)構(gòu)時，由于建筑功能上要求下部柱子截面小，層高要比上層高許多，因此很難滿足上述要求。此時建議轉(zhuǎn)換層以下采用鋼骨混凝土柱或鋼管混凝土柱，這樣來調(diào)整柱的截面面積、剛度和延性，從而達到滿足建筑功能的要求。但這時應(yīng)特別注意轉(zhuǎn)換層上、下的連接，當(dāng)轉(zhuǎn)換層上部為鋼筋混凝土?xí)r，應(yīng)將下部鋼骨混凝土柱錨入轉(zhuǎn)換層內(nèi)。而對于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。由于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的底層高大以及部分剪力墻不落地改為框支后，底部剛度顯著減小，為防止底部層剛度突變，應(yīng)控制轉(zhuǎn)換層上、下剪切剛度比：當(dāng)?shù)撞看罂臻g為1層時，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比r宜接近1，非抗震設(shè)計時不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計時不大于2。

結(jié)語：

總之，隨著我國城市化進程的深入發(fā)展，城市用地面積急劇減小，城市用地極為緊張，高層建筑的出現(xiàn)很好地緩解了城市用地緊張問題，其地位也越來越重要。轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換形式復(fù)雜，而轉(zhuǎn)換層設(shè)計又是高層建筑設(shè)計的難點和重點，為保證高層建筑的建造質(zhì)量，就必須要深入研究和掌握轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，并在實際的設(shè)計當(dāng)中，合理設(shè)計布置轉(zhuǎn)換層，分析整體結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)受力特點，實現(xiàn)建筑設(shè)計的良性發(fā)展。