淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中轉(zhuǎn)換層的設(shè)計

孫超++楊正余

摘 要：現(xiàn)在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們生活水平以及生活質(zhì)量在不斷提高，對建筑質(zhì)量也提出更高的要求，這對建筑行業(yè)提出新的要求與挑戰(zhàn)。本文首先對高層建筑轉(zhuǎn)換特點進(jìn)行分析，然后對其意義以及技術(shù)工藝進(jìn)行探究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；轉(zhuǎn)換層

一、高層建筑轉(zhuǎn)換層特點

樓層上部結(jié)構(gòu)以及下部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)之間的荷載力轉(zhuǎn)換是高層建筑在實際進(jìn)行轉(zhuǎn)換時的顯著特點，剛度大、應(yīng)力集中以及力的傳遞突變是實際進(jìn)行轉(zhuǎn)換時容易出現(xiàn)的主要問題，當(dāng)上述情況與荷載作用同時出現(xiàn)時機會引起水平位移現(xiàn)象的發(fā)生。轉(zhuǎn)換層梁柱以及梁上具有相當(dāng)多的節(jié)點，同時具有較為復(fù)雜的插筋以及鋼筋固錨等，為在真正意義上實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層工作的順利進(jìn)行必須對上述因素進(jìn)行保證。

施工技術(shù)對只轉(zhuǎn)換工作的順利進(jìn)行有直接影響，因此在實際施工過程中，相關(guān)部門以及工作人員必須提高對該項工作的重視程度，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行施工，同時加強監(jiān)督管理力度，從根本上對施工質(zhì)量進(jìn)行保證。引起裂縫以及撓度超出規(guī)范要求范圍等現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就是轉(zhuǎn)換層應(yīng)力集中，因此必須對上述問題進(jìn)行特別注意。相對于地震多發(fā)區(qū)域來說，為對建筑質(zhì)量以及建筑安全進(jìn)行保障，必須實現(xiàn)對建筑水平受力的合理控制，對樓層的剛度以及質(zhì)量進(jìn)行保障，促使其在發(fā)生變化時呈現(xiàn)出一種均勻的趨勢，這不僅對建筑行業(yè)自身長遠(yuǎn)健康發(fā)展有促進(jìn)作用，同時對人民群眾的生命安全以及財產(chǎn)安全進(jìn)行保障。建筑物薄弱層會對這個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成直接影響，在實際施工中必須結(jié)合實際情況以及工程要求對其進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，尤其是地震多發(fā)區(qū)域更是不能對該項工作進(jìn)行忽視。

二、轉(zhuǎn)換層的功能意義

1、上、下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換

為實現(xiàn)上部剪力墻與下部結(jié)構(gòu)之間的有效轉(zhuǎn)化，可對轉(zhuǎn)換層進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，同時該項結(jié)構(gòu)也可在框一剪與剪力墻之中進(jìn)行科學(xué)合理的運用，最終實現(xiàn)獲得較大內(nèi)部自由空間的目標(biāo)。

2、上、下層結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置的改變

轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)形式相同，通過它可以使下部結(jié)構(gòu)的柱距擴大，形成大柱網(wǎng)空間。多用于商住樓，以形成下部的大空間用于商場、停車場等。

3、同時轉(zhuǎn)換上、下層結(jié)構(gòu)類型和柱網(wǎng)布置

上部剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層變成框支剪力墻結(jié)構(gòu)的同時，上部剪力墻的軸線與下部柱網(wǎng)錯開，形成上下柱網(wǎng)不對齊的結(jié)構(gòu)。多用于辦公樓，上部用于小開間辦公室，下部用于停車場或者大廳等。

三、高層建筑施工中需要注意的技術(shù)問題

1、施工技術(shù)形式的選擇

高層建筑施工技術(shù)是建筑行業(yè)的重要組成部分，為實現(xiàn)建筑行業(yè)的良好發(fā)展，必須實現(xiàn)對高層建筑技術(shù)的合理應(yīng)用，這也可對國家建筑發(fā)展水平進(jìn)行衡量。高層建筑內(nèi)部施工層數(shù)與施工難度呈正相關(guān)，層數(shù)越多難度越大，施工技術(shù)會對建筑高度進(jìn)行一定的限制。因此在實際施工中必須對施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的選取。針對性以及安全性是高層建筑在實際施工過程需要滿足的首要條件，不僅可對工程質(zhì)量進(jìn)行保障，同時可保證相關(guān)工程的順利進(jìn)行。

2、施工管理體制的強化

現(xiàn)今我國的建筑工程管理水平已得到了極大的提升，但是不可否認(rèn)的是，在其管理體制方面還存在著些許問題。一個科學(xué)、合理的施工管理體制的落實實施能夠全面保障整個建筑工程的施工進(jìn)度及質(zhì)量。強化高層建筑施工管理體制的系統(tǒng)化改革是有效提升管理水準(zhǔn)的重要保障。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的轉(zhuǎn)換層設(shè)計原則

1、在轉(zhuǎn)換層設(shè)計過程中應(yīng)盡量減少結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，應(yīng)盡可能的多采用直接接地的構(gòu)件，其能有效避免建筑剛度的減小，對建筑物抗震性能的提升有著重要的作用。

2、轉(zhuǎn)換層的設(shè)計位置不能偏高，應(yīng)盡可能的靠近底層位置。主要是由于建筑框支剪力墻結(jié)構(gòu)的傳力途徑以及剛度發(fā)生變化時會直接造成轉(zhuǎn)換層成為薄弱層，很大程度上降低了建筑物的抗震性能。

3、在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的設(shè)計時應(yīng)注意傳力路徑的明確性，并且確保轉(zhuǎn)換層的剛度。由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)本身起到的是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用，所以應(yīng)保持其自身的受力平衡性。

4、要對剪力墻以及框支剪力墻的比例進(jìn)行綜合考慮，保證其橫向落地剪力墻的數(shù)目超過橫向墻的50%。

五、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層技術(shù)設(shè)計

（1）需要設(shè)計模板支撐系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)的安全出發(fā)，必須要通過軟件或者是人工的精確計算來得出支撐系統(tǒng)的安全參數(shù)和支撐鋼管的橫截面和跨度、空間間距，從材料的利用程度考慮，要可以滿足到模版的數(shù)次周轉(zhuǎn)和裝拆卸的便利；從結(jié)構(gòu)設(shè)計的方面考慮的話，要對比較難支膜的部分和隱蔽的分支節(jié)點要通過軟件得出詳細(xì)的設(shè)計圖。

（2）需要設(shè)計鋼筋的下料和綁扎方案。轉(zhuǎn)換梁縱筋直徑較大、數(shù)量較多、排數(shù)也多，箍筋直徑較大、肢數(shù)較多、一般全長加密，構(gòu)造腰筋須按受拉鋼筋的錨固要求錨固在兩端柱子內(nèi)，所以鋼筋的下料和綁扎比較困難。每一道梁式轉(zhuǎn)換層的鋼筋放樣和下的材料都應(yīng)該符合國際規(guī)定或者是本項目的行業(yè)規(guī)范和設(shè)計圖紙的要求，必須先進(jìn)行簡單的布局排列，找出符合實際操作的捆綁方式再進(jìn)行實際的操作，以此來防止下料之后沒有按照一定的規(guī)則安置鋼筋，使得鋼筋沒有捆綁好，作用力不強，影響到了混凝土的鼓搗密實程度。

2、桁架式轉(zhuǎn)換層設(shè)計

桁架式轉(zhuǎn)換層主要用于建筑不同功能區(qū)域上下部的連接，是由多榀鋼筋混凝土桁架組合而成的一種承重結(jié)構(gòu)。一般情況下桁架的下桿的截面面積較小并且高度較高，所以這一結(jié)構(gòu)形式的施工難度較大且工序較為復(fù)雜。在具體施工設(shè)計過程中，應(yīng)對轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，并對其受力情況進(jìn)行分析計算，從而保證設(shè)計符合建筑質(zhì)量要求。

六、設(shè)計中應(yīng)注意的幾點問題

1、轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度不宜過高

轉(zhuǎn)換層高度越高，使得轉(zhuǎn)換層對下部結(jié)構(gòu)的動力特性影響越明顯，同時傳力路線的突變越大，使得下部結(jié)構(gòu)更容易破壞；轉(zhuǎn)換層高度低的建筑，只需控制側(cè)向剛度比即可控制轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角；對于轉(zhuǎn)換層高度更高的建筑，還須控制轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)的等效剛度比。轉(zhuǎn)換層高度越高，轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形效應(yīng)就越大，轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比的作用也就越小。

2、柱宜直接落在轉(zhuǎn)換層主結(jié)構(gòu)上

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中第E.2.4條規(guī)定：轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。即上部密柱宜與轉(zhuǎn)換桁架斜腹桿的交點、空腹桁架的豎腹桿在位置上重合。這樣使得結(jié)構(gòu)的傳力路線明確，受力合理，且相鄰斜腹桿可形成拱效應(yīng)，與豎腹桿共同承受豎向力，同時有利于提高結(jié)構(gòu)抵抗地震豎向作用的能力。

七、結(jié)束語

總之，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計問題一直受到人們的高度關(guān)注，在進(jìn)行建筑設(shè)計的時候，要根據(jù)具體的實際情況，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在采取積極有效的應(yīng)用措施的技術(shù)上，不斷強化對轉(zhuǎn)換層設(shè)計的重視程度，使設(shè)計結(jié)構(gòu)更加符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，從根本上提高建筑的質(zhì)量和安全，延長建筑的使用壽命。

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