高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計

查顯德

【摘要】高層建筑具備功能多、類型多等特征，這就需要通過采用梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)來有效滿足高層建筑的結(jié)構(gòu)需求。在高層建筑工程中梁式轉(zhuǎn)換層具有十分重要的作用，不僅可以提高建筑工程施工質(zhì)量，還能提高其抗震性能，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要對高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行分析，從高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計要求入手，結(jié)合高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)勢，對高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu);設(shè)計要點(diǎn)

1、前言

近些年來隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，高層建筑的使用功能日益增多，居住、娛樂、銷售等多個功能均集中體現(xiàn)到建筑工程中，此時就需要通過梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計對功能進(jìn)行規(guī)劃，使得高層建筑的各項要求得以滿足，穩(wěn)定性、安全性以及整體性更強(qiáng)。

2、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求

高層建筑對梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計有一定的要求，高層建筑的功能決定了梁式轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用方法。現(xiàn)階段高層建筑中，什么類型的工程需要用到梁式轉(zhuǎn)換層是行業(yè)中較為關(guān)注的問題，這樣能夠進(jìn)一步明確梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用，設(shè)計要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1提高有梁式轉(zhuǎn)換層的剛度

開展高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要合理設(shè)置剛度，保證梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從當(dāng)前的情況來看，一部分梁式轉(zhuǎn)換層采用整垮布置形式，這就使得上部剪力墻結(jié)構(gòu)、梁式轉(zhuǎn)換層構(gòu)成倒“T”型轉(zhuǎn)換構(gòu)件，進(jìn)而共同受力，但是其極易造成梁式轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)受拉。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程）（JGJ3-2015）中指出：“梁式轉(zhuǎn)換層高度應(yīng)高于其跨度12.5%，且明確規(guī)定了梁式轉(zhuǎn)換層腰部鋼筋配筋、縱向鋼筋以及箍筋要求，進(jìn)而確保轉(zhuǎn)換構(gòu)件剛度充足，提高了轉(zhuǎn)換層承載力，使得梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

2.2縮短有梁式轉(zhuǎn)換層的傳力路徑

設(shè)計梁式轉(zhuǎn)換層上、下部豎向結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置，盡量保證水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)達(dá)到傳力要求，且通過對托梁進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把不落地的剪力墻直接傳輸?shù)截Q向承重構(gòu)件中，以免轉(zhuǎn)換次梁或者水平多級轉(zhuǎn)換，從而縮短傳力路徑。

2.3盡量弱化上部結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化下部結(jié)構(gòu)

要想確保建筑物剛度、延性以及強(qiáng)度等，設(shè)計梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時需要有意識和針對性的對下部主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化，弱化上部主體結(jié)構(gòu)，使得梁式傳喚層上下部主體結(jié)構(gòu)變形和剛度保持一致，防止薄弱層問題。

3、高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)勢

在高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計優(yōu)勢非常顯著，梁式轉(zhuǎn)換層逐漸成為高層建筑中不可缺少的結(jié)構(gòu)，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）梁式轉(zhuǎn)換層施工簡單，其可運(yùn)用簡單的施工方法完成高層建筑中不同功能之間的過度，以免對高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。（2）梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力明確，其在高層建筑中不會有不明確的受力，而是受力清晰，這樣就能保證梁式轉(zhuǎn)換層能夠滿足高層建筑的需求，強(qiáng)調(diào)梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的受力穩(wěn)定性。（3）梁式轉(zhuǎn)換層具有剛度和耐久性方面的優(yōu)勢，就能滿足高層建筑抗震設(shè)計需求，向高層建筑提供穩(wěn)定的剛度，確保高層建筑在使用期間的安全性，同時也保證了高層建筑壽命期中的穩(wěn)定度，預(yù)防振動破壞。

4、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計

4.1截面設(shè)計要點(diǎn)

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的截面設(shè)計要根據(jù)梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，同時根據(jù)轉(zhuǎn)換層的受力，設(shè)計出柱型截面或者托墻型截面。截面設(shè)計時要計算出截面的尺寸大小，規(guī)范設(shè)計截面的配筋，要以梁式轉(zhuǎn)換層的實(shí)際情況為根據(jù)設(shè)計剪壓比，為了預(yù)防截面上有脆性破壞，還需調(diào)整轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸，一定要保證截面有正確的含箍率。梁式轉(zhuǎn)換層的主筋中不能設(shè)計接頭，需要有一半以上的主筋設(shè)計成貫穿狀態(tài)，截面的梁式轉(zhuǎn)換層上不能有開洞設(shè)計。截面設(shè)計中要注意使用混凝土的強(qiáng)度不能低于C30，如有滿跨的情況就要采取深梁設(shè)計，確保梁式轉(zhuǎn)換層能夠起到作用。截面設(shè)計時還要重點(diǎn)考慮軸向拉力的影響，根據(jù)實(shí)際情況提升縱筋的配筋量，一定要確保截面設(shè)計符合高層建筑的需求，確保梁式轉(zhuǎn)換層的準(zhǔn)確應(yīng)用。

4.2框支柱設(shè)計要點(diǎn)

框支柱在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的設(shè)計要注意建筑自身的抗震級別，按照抗震級別規(guī)劃框支柱級配，框支柱的設(shè)計參數(shù)需靈活調(diào)整，設(shè)計中參考一級軸力值和二級軸力值，調(diào)整完之后放大受力值，選擇匹配的擴(kuò)大系數(shù)，一級為1.50，二級為1.2，在此基礎(chǔ)上計算框支柱數(shù)量。框支柱設(shè)計中要注意框支柱決定了梁式轉(zhuǎn)換層中的框支層，如高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的框支柱超出10根，此時框支層可設(shè)計成為1-2層，框支柱設(shè)計中，剪力、受力以及框支層中出現(xiàn)的差異要根據(jù)梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的實(shí)際情況調(diào)整或確定，進(jìn)而計算出框支柱的設(shè)計數(shù)值，應(yīng)用到高層建筑的梁式轉(zhuǎn)換層上。

4.3框支梁設(shè)計要點(diǎn)

框支梁在梁式轉(zhuǎn)換層中的設(shè)計要點(diǎn)集中在受力分析和參數(shù)計算兩個點(diǎn)上，高層建筑的梁式轉(zhuǎn)換層中，框支梁存在多方受力，如結(jié)構(gòu)載荷、內(nèi)部傳輸力等，以剪壓比為參考計算出框支梁界面的尺寸，框支梁界面和梁式轉(zhuǎn)換體存在著直接的關(guān)系，尤其是穩(wěn)定性關(guān)系，框支梁設(shè)計期間必須要考慮框支梁跨度的影響，一般情況下框支梁跨度的六分之一用作框支梁跨度設(shè)計的參考，而高層建筑墻體厚度與框支梁寬度數(shù)值密切相關(guān)，框支梁寬度可以設(shè)計成為墻體的2倍。框支梁設(shè)計時非常復(fù)雜，其有繁瑣的受力結(jié)構(gòu)，其為梁式轉(zhuǎn)換層中較為復(fù)雜的一類，合理設(shè)計框支梁的受力，準(zhǔn)確計算框支梁中的參數(shù)，發(fā)揮框支梁中級配受力的應(yīng)用。

5、梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計在高層建筑中的發(fā)展前景

高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計的發(fā)展前景非常好，梁式轉(zhuǎn)換層的發(fā)展中，可以匯總出3類在高層建筑上較為常用的結(jié)構(gòu)，分別是：（1）鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層，此類梁式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)勢較多，比如剛度優(yōu)勢、承載優(yōu)勢等，這類結(jié)構(gòu)在高層建筑中并沒有普及起來，是未來發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)形式，其可減少支模拆模的操作量，加快工程進(jìn)度。（2）預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層，進(jìn)行此種類型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，混凝土受到一定程度的預(yù)壓應(yīng)力，避免混凝土有開裂的情況，同時預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的梁式轉(zhuǎn)換層具備輕量的優(yōu)勢，有助于節(jié)約材料和成本，其適用于大跨度轉(zhuǎn)換的高層建筑中：（3）新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)也就是疊層桁架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是跟隨著高層建筑的發(fā)展而興起的，把多個大截面的桿件結(jié)合起來，結(jié)合的方式為桁架空間疊層，促使新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定的傳遞高層建筑中的荷載，實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換。

結(jié)語：

綜上所述，目前我國越來越多的高層建筑使用了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，其可以優(yōu)化高層建筑而結(jié)構(gòu)，具備良好的發(fā)展前景，所以在高層建筑中需要結(jié)合自己的實(shí)際情況對梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行設(shè)計，進(jìn)一步明確梁式轉(zhuǎn)換層的使用目的，從而有效滿足高層建筑的實(shí)際需求，促進(jìn)建筑行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

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