帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點思考

許久杰 葉德艷

浙江中設(shè)工程設(shè)計有限公司 310000

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)水平越來越高，人們生活水平的不斷提高，對建筑質(zhì)量的要求也越來越高，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠提高建筑物整體質(zhì)量和性能，是高層建筑設(shè)計的重點，因此，在實際建筑設(shè)計中應(yīng)對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計加以重視。本文對高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的分類以及功能、帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析探討。

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

隨著我經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程得到了更深入發(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)很好的緩解了城市用地緊張問題，其地位也越來越重要。近年來，高層建筑不斷涌現(xiàn)，結(jié)構(gòu)裝換層是整個高層建筑結(jié)構(gòu)的核心，起到了重要的連接作用，既是建筑上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)又是建筑下部結(jié)構(gòu)的頂板。在實際的建筑設(shè)計中，結(jié)構(gòu)裝換層跨度較大且承受巨大的豎向承重載荷，是一種受力復(fù)雜、傳力不直接的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，易在地震作用下形成結(jié)構(gòu)薄弱層或會軟弱部位，因而設(shè)計時需進(jìn)行全面考慮。因此，需更為深入的研究高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計的要點，以求能夠更好地實現(xiàn)高層建筑的設(shè)計和發(fā)展。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的分類以及功能

高層建筑中的轉(zhuǎn)換層具有擴(kuò)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(jìn)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(jìn)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。一般的，轉(zhuǎn)換的構(gòu)件會在建筑的柱列周邊進(jìn)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。

高層建筑中轉(zhuǎn)換層主要是為了將上下層結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，上下層軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)換、柱網(wǎng)進(jìn)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[1]。

二、帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

（一）過渡和防震設(shè)計

結(jié)構(gòu)裝換層在建筑中起到上下連接的作用，通常情況下結(jié)構(gòu)裝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(dá)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)裝換層的跨度較大，截面也較大，怎樣在這種情況下實現(xiàn)裝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)裝換層的結(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(fù)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(qiáng)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；箱形一般使用在縱橫同時轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)中，其優(yōu)點是上下層樓板與單向或雙向托梁組合，缺點是組合結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；板式一般使用在上下柱網(wǎng)軸線嚴(yán)重錯開，不能直接用梁承重的結(jié)構(gòu)體系中，其優(yōu)點是能夠靈活布置上下結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)，缺點是耗材較多，自重較大。在實際設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行合理設(shè)計和選擇[2]。

（二）模板支撐選擇設(shè)計要點

在高層建筑設(shè)計時，要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)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)裝換層的合理設(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。一般的，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。

（三）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層鋼筋設(shè)計要點

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝換層的鋼筋使用設(shè)計時，首先應(yīng)對鋼筋的排列次序進(jìn)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。在高層建筑裝換層設(shè)計時，鋼筋次序的合理安排就顯得尤為重要了。在進(jìn)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(jìn)行全面的了解，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(jìn)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)。

（四）設(shè)計應(yīng)用實例

1、工程概況

某小區(qū)是一個以住宅為主，并集辦公、酒店、商業(yè)、教育等多種形式為一體的綜合項目。占地面積55124平方米，總建筑面積約為97620平方米，其中地上部分面積為71245平方米，地下部分面積為26375平方米。地下二層停車場，擁有480個機(jī)動車位，地上部分設(shè)置五個塔樓A1-A5，各個塔樓之間通過防震縫相分離。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先是進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和選型，該工程A4樓地面以上有30層，高為95.5米。塔樓結(jié)構(gòu)框支層層高5.5米，標(biāo)準(zhǔn)層層高2.9 米，該塔樓通過設(shè)置防裂縫與其他裙樓相隔，地面以上部分建筑物稱十字形輪廓。塔樓設(shè)計使用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)建筑使用要的功能要求，將7層頂板進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)裝換。梁板混凝土強(qiáng)度設(shè)計為C35、C30，豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度設(shè)計為C35-C60。剪力墻厚度設(shè)置為250-300毫米，框支柱截面設(shè)計為1000×1400毫米，主要裝換梁截面設(shè)計為800×2000毫米、1200×1800毫米、1400×2000毫米、1500×1600毫米等。

樓蓋使用現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)，設(shè)計塔樓核心筒內(nèi)樓板厚度為150毫米，標(biāo)準(zhǔn)層板厚為100毫米。對建筑應(yīng)力進(jìn)行分析，將建筑裝換層以及上下相鄰兩層樓板厚度增至150、180毫米，并根據(jù)實際情況將混凝土強(qiáng)度等級適當(dāng)提高，提高轉(zhuǎn)換層的整體穩(wěn)定性。對于凹凸程度較大且十字平面布置的建筑，其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會比較明顯，因而在設(shè)計時需結(jié)合建筑設(shè)計要求將L型剪力墻盡量布置在平面外輪廓的轉(zhuǎn)角處，將外框梁尺寸適當(dāng)增大，并盡量布置上層剪力墻在框支柱處，使豎向結(jié)構(gòu)能夠直接傳力，減小建筑剛度突變的幅度[3]。該塔樓共有20道需轉(zhuǎn)換的剪力墻，其中12道直接從柱位轉(zhuǎn)換，8道通過轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行了轉(zhuǎn)換。

結(jié)語：

所有的現(xiàn)代化進(jìn)程，都將推動高層建筑向更高、更為復(fù)雜、功能更為多樣化的結(jié)構(gòu)發(fā)展，以更好地適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢，就必須要加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計研究工作。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)中中，合理設(shè)計布置裝換層，分析整體結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)受力特點，做好高層建筑裝換層結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，實現(xiàn)高層建筑設(shè)計的又好又快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛喜山.帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].中華民居，2012，01：9+8.

[2]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[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013，S1：1284-1289.