關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

楊昊

摘? ? 要：本文主要從轉(zhuǎn)換層實(shí)現(xiàn)的功能、不同類(lèi)型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法以及建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)等幾個(gè)方面進(jìn)行了重要的分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)方法

1? 前言

現(xiàn)階段，城市中建筑項(xiàng)目的高度逐步增大，因而轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)于高層建筑的整體設(shè)計(jì)效果有著重要的影響。具體設(shè)計(jì)工作中，要對(duì)建筑項(xiàng)目的具體狀況進(jìn)行全面分析，選取合理的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式，對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，提高轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2? 轉(zhuǎn)換層主要實(shí)現(xiàn)以下功能

2.1? 上、下層結(jié)構(gòu)類(lèi)型轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換層將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架。這種轉(zhuǎn)換層多用于剪力墻和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，以獲得較大的內(nèi)部自由空間。

2.2? 上、下層結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和軸線的改變

轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式未改變，通過(guò)轉(zhuǎn)換層能使下部結(jié)構(gòu)的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)。這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的出人口。

2.3? 同時(shí)轉(zhuǎn)換上、下層結(jié)構(gòu)類(lèi)型和柱網(wǎng)

上部剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)換層改變?yōu)榭蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，下部柱網(wǎng)與上部剪力墻的軸線錯(cuò)開(kāi)，形成上、下柱網(wǎng)不對(duì)齊的布置。

3? 不同類(lèi)型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法

3.1? 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

梁式轉(zhuǎn)換層應(yīng)用最廣泛，它設(shè)計(jì)和施工都簡(jiǎn)單，受力明確，一般廣泛用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，即是把大部分的剪力墻在一定層次上用框架“抬”起來(lái)，一部分剪力墻落地，在底下幾層形成大空間的商場(chǎng)，在框架和剪力墻的交界處用一較大截面的托梁來(lái)過(guò)渡，即結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層就做在框支梁這一層。轉(zhuǎn)換梁可沿縱向或橫向平行布置;當(dāng)需要縱、橫向同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用雙向梁的布置。 梁式轉(zhuǎn)換層不確定的地方在于，當(dāng)上下軸線不對(duì)齊，轉(zhuǎn)換次梁較多時(shí)，空間受力較復(fù)雜，在轉(zhuǎn)換梁端易于出現(xiàn)裂縫，且轉(zhuǎn)換主梁在水平荷載易產(chǎn)生較大扭矩。由于其質(zhì)量較大，因而地震反應(yīng)較大。

3.2 桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

桁架式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層是由梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層變化而來(lái)的，整個(gè)轉(zhuǎn)換層由多榀桁架組成承重結(jié)構(gòu)，桁架的上下弦桿分別設(shè)在轉(zhuǎn)換層的上下樓面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)。對(duì)于下部是商場(chǎng)需要大凈空面積，上部是住宅為小空間布局的高層建筑，一般要設(shè)管道設(shè)備層，而根據(jù)上下柱網(wǎng)的軸線位置而設(shè)置桁架轉(zhuǎn)換層則可巧妙地解決此問(wèn)題。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)換桁架可以較好地解決通風(fēng)采光的問(wèn)題，易滿足建筑功能的要求。

3.3? 厚板后梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

厚板后梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)適用于上下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較多的建筑結(jié)構(gòu)，采用厚板轉(zhuǎn)換層來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)接，具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用靈活性，但是厚板后梁式的轉(zhuǎn)換層重量較大，使用的承重材料較多，而且厚板式轉(zhuǎn)換層是一個(gè)完整的整體，剛度較大，造成上層結(jié)構(gòu)的布置困難，受力狀況模糊，不方便配筋計(jì)算。由于增加了暗梁，再加上其上部承載重量較大，對(duì)下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成一定的影響，如果發(fā)生較為強(qiáng)烈的振動(dòng)，會(huì)造成厚板的應(yīng)力沿著豎向方向發(fā)生激增，上下層受力嚴(yán)重不均，甚至?xí)l(fā)生裂縫現(xiàn)象。厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常先進(jìn)行三維 空間內(nèi)力分析，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)換層邊界形狀不規(guī)則、荷載分布復(fù)雜等特殊情況進(jìn)行有線單元的應(yīng)力分析，從而得出相應(yīng)的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果、內(nèi)力組合和配筋方式，同時(shí)分析豎向荷載下的彎曲、剪應(yīng)力、局部應(yīng)力等數(shù)據(jù)。

4? 建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

在框支剪力墻結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)體系的合理布置對(duì)剛度比的影響是很大的，轉(zhuǎn)換層上下部的墻體厚度與墻肢長(zhǎng)度是調(diào)整層剛度比的關(guān)鍵控制因素。對(duì)轉(zhuǎn)換層上部墻體來(lái)說(shuō)，在滿足建筑空間需要，軸壓比，周期比等要素下，盡量減少轉(zhuǎn)換構(gòu)件以上各層剪力墻的厚度及墻肢長(zhǎng)度，原則上削弱時(shí)從核心筒及其周邊削減，少削弱建筑四周的墻體以減少對(duì)周期比的影響。同理，對(duì)轉(zhuǎn)換成的下部墻體而言，適當(dāng)加大框支柱截面及框支層及其下部剪力墻的厚度，必要時(shí)框支柱采用型鋼混凝土柱，可考慮先加厚核心筒的外圍厚度，如加一定厚度后仍不滿足，可結(jié)合建筑的風(fēng)格，要求對(duì)稱在建筑周邊加落地墻體，且宜在上部有墻體的位置考慮加下部墻體。調(diào)整過(guò)程應(yīng)盡量使剛心和質(zhì)心重合，減少扭轉(zhuǎn)的影響。構(gòu)造上還可適當(dāng)加大轉(zhuǎn)換構(gòu)件上下各兩層樓板的厚度，減小剛度突變。

5? 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)分析

5.1? 鋼筋施工要點(diǎn)

轉(zhuǎn)換梁的含鋼量大， 主筋長(zhǎng)， 布置密，在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋“相聚”。因此，正確翻樣、下料，合理安排好鋼筋就位次序是鋼筋施工的關(guān)鍵。鋼筋翻樣前須弄清設(shè)計(jì)意圖，審核、熟悉設(shè)計(jì)文件及有關(guān)說(shuō)明和相關(guān)規(guī)定。翻樣時(shí)考慮好鋼筋間的穿插避讓關(guān)系，確定制作尺寸和綁扎次序。一般轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主筋接頭全部采用閃光對(duì)焊、錐螺紋接頭連接或冷擠壓套筒連接;對(duì)于兩端做彎頭的鋼筋，采用可調(diào)伸螺紋接頭解決鋼筋旋轉(zhuǎn)困難問(wèn)題;當(dāng)轉(zhuǎn)換梁高度或轉(zhuǎn)換板厚度較大時(shí)，應(yīng)采取措施保證鋼筋骨架的穩(wěn)定和便于操作性。

5.2? 混凝土施工要點(diǎn)

（1）混凝土配合比設(shè)計(jì)。須由具有相應(yīng)設(shè)計(jì)資格的試驗(yàn)室在對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)使用的水泥、砂、石、外加劑等進(jìn)行試（檢）驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出混凝土配合比。為防止在澆筑中出現(xiàn)施工冷縫，要求在混凝土配合比中添加緩凝減水劑。

（2）混凝土澆筑及下料方法。混凝土澆筑采取從房屋一端的邊梁開(kāi)始澆筑，在邊梁澆筑完成后再澆筑垂直于該邊梁的其余各框架梁，澆筑長(zhǎng)度至相鄰軸線的框架柱暫停，再返回澆筑樓蓋板混凝土，以此澆筑方法類(lèi)推，向前平行推進(jìn)，直至澆筑完成。在澆筑框架梁混凝土過(guò)程中，對(duì)截面高度為1800mm的梁應(yīng)采用4次下料澆筑，4次振搗，每次澆筑厚度不大于500mm的方法，對(duì)截面高度為1200mm的梁應(yīng)采用3次下料，3次振搗的方法，以確保混凝土密實(shí)，不出現(xiàn)施工冷縫，并有利于減小梁側(cè)模板承受的側(cè)向壓力。計(jì)量工須嚴(yán)格控制混凝土配合比，水泥（散裝）、砂、石、外加劑等須認(rèn)真過(guò)稱計(jì)量，外加劑由專人負(fù)責(zé)計(jì)量下料。

（3）混凝土的養(yǎng)護(hù)。應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制和確定保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間，一般不得少于15d。混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水以保持混凝土表面的濕潤(rùn)。潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土極限拉伸值比干燥養(yǎng)護(hù)時(shí)要大20%～50%，在控制混凝土澆筑塊體內(nèi)外溫差時(shí)，混凝土中心與表面的最大溫差不高于25℃～30℃，總降溫差小于30℃。在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，不得采用強(qiáng)制、不均勻的降溫措施，否則易使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。

6? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)在高層建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮了極其重要的作用，具體設(shè)計(jì)工作中，首先要對(duì)高層建筑的實(shí)際情況與抗震等級(jí)進(jìn)行分析，之 后再選用合理的結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算工作中要對(duì)多方因素進(jìn)行整合與分析，有效提高 轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)工作的合理性，確保整個(gè)高層建筑工程的安全穩(wěn)定效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 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（24）：24～25.

[2] 陳燕友.建筑轉(zhuǎn)換層支撐架的有限元分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2019（4）：12～13.