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

吳海霞

【摘要】高層建筑的功能多、類型多，需采用梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，滿足高層建筑的結(jié)構(gòu)需求。高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層有著重要的作用，提高了建筑施工的質(zhì)量，同時(shí)保障高層建筑的抗震能力，因此，本文主要探討高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;梁式轉(zhuǎn)換層;設(shè)計(jì)

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，高層建筑的功能越來(lái)越多，居住、娛樂、銷售等多個(gè)功能均集中體現(xiàn)到建筑工程中，這時(shí)就需要梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)劃建筑功能，確保高層建筑能夠滿足功能的需求。梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)在高層建筑中具有足夠的穩(wěn)定性，完善了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保高層建筑的整體安全性。

1、高層建筑對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層的功能需求

高層建筑對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)有一定的需求，高層建筑的功能決定了梁式轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用方法[1]。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，這樣能夠明確梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的實(shí)際應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了非常密集的下部結(jié)構(gòu)，雖然下部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較好，但是建筑的樓層越高受力就越不穩(wěn)定，尤其是上方受力密度會(huì)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，建筑整體上會(huì)有下密上疏的表現(xiàn)，上部結(jié)構(gòu)大多為辦公、居住的功能，不能有密度低和受力不均的情況，這種情況下高層建筑就應(yīng)該設(shè)計(jì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，梁式轉(zhuǎn)換層促使高層建筑上下結(jié)構(gòu)之間的傳力均衡，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，平衡高層建筑的內(nèi)部受力，同時(shí)還能把控好整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。

2、高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，梁式轉(zhuǎn)換層逐漸成為高層建筑中不可缺少的結(jié)構(gòu)，列舉梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)在高層建筑中的優(yōu)勢(shì)，如：（1）梁式轉(zhuǎn)換層施工簡(jiǎn)單，其可運(yùn)用簡(jiǎn)單的施工方法完成高層建筑中不同功能之間的過(guò)度，避免影響高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;（2）梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力明確，其在高層建筑中不會(huì)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(shì)，其可滿足高層建筑抗震設(shè)計(jì)方面的需求，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(shí)也保證了高層建筑壽命期中的穩(wěn)定度，預(yù)防振動(dòng)破壞。

3、高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層的形式分析

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中常見的形式有如下幾類，分別是：梁墻梁式結(jié)構(gòu)、厚板結(jié)構(gòu)、箱型結(jié)構(gòu)、斜桿支架式結(jié)構(gòu)、空腹支架式等幾類，高層建筑中有80%比例的工程項(xiàng)目中選用了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，高層建筑的底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)中大多都采用了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，目的是完善建筑功能，強(qiáng)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4、梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)

梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有3點(diǎn)，探討這3點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，如下：

4.1截面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的截面設(shè)計(jì)要根據(jù)梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)換層的受力，設(shè)計(jì)出柱型截面或者托墻型截面。截面設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算出截面的尺寸大小，規(guī)范設(shè)計(jì)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(jì)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，計(jì)算中要把剪力值乘上1.2，該數(shù)值為放大系數(shù)，梁式轉(zhuǎn)換層的主筋中不能設(shè)計(jì)接頭，需要有一半以上的主筋設(shè)計(jì)成貫穿狀態(tài)，截面的梁式轉(zhuǎn)換層上不能有開洞設(shè)計(jì)[2]。截面設(shè)計(jì)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(jì)，確保梁式轉(zhuǎn)換層能夠起到作用。截面設(shè)計(jì)時(shí)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，設(shè)計(jì)時(shí)不要運(yùn)用偏心受拉構(gòu)件，一定要確保截面設(shè)計(jì)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(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

框支柱在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的設(shè)計(jì)要注意建筑自身的地震級(jí)別，按照地震級(jí)別規(guī)劃框支柱級(jí)配，框支柱的設(shè)計(jì)參數(shù)需靈活調(diào)整，設(shè)計(jì)中參考一級(jí)軸力值和二級(jí)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)，建議一級(jí)為1.50，二級(jí)為1.25，在此基礎(chǔ)上計(jì)算框支柱數(shù)量。框支柱設(shè)計(jì)中要注意框支柱決定了梁式轉(zhuǎn)換層中的框支層?？蛑еO(shè)計(jì)時(shí)的受力總和不能超過(guò)地基受力的百分之二十，假如高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的框支柱超出10根，此時(shí)框支層可設(shè)計(jì)成1層、2層[3]?？蛑еO(shè)計(jì)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(jì)算出框支柱的設(shè)計(jì)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(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

框支梁在梁式轉(zhuǎn)換層中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)集中在受力分析和參數(shù)計(jì)算兩個(gè)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(jì)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(jì)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(jì)的參考，而高層建筑墻體厚度關(guān)系到框支梁的寬度數(shù)值，框支梁寬度可設(shè)計(jì)成墻體的兩倍，不能低于4m?？蛑Я涸O(shè)計(jì)時(shí)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(jì)框支梁的受力，準(zhǔn)確計(jì)算框支梁中的參數(shù)，發(fā)揮框支梁中級(jí)配受力的應(yīng)用。

5、梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)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(jì)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(shì)較多，比如剛度優(yōu)勢(shì)、承載優(yōu)勢(shì)等，這類結(jié)構(gòu)在高層建筑中并沒有普及起來(lái)，是未來(lái)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[4];（2）預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層，此類結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層中，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，而且預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的梁式轉(zhuǎn)換層有著輕量的優(yōu)勢(shì)，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(gè)大截面的桿件結(jié)合起來(lái)，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(yǔ)：

我國(guó)越來(lái)越多的高層建筑中使用了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，發(fā)揮梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)功能，優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在建筑工程中有著諸多的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也具有良好的發(fā)展前景，高層建筑中應(yīng)該根據(jù)自身的情況規(guī)劃好梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，明確梁式轉(zhuǎn)換層的使用目的，進(jìn)而滿足高層建筑的實(shí)際需求。

參考文獻(xiàn)：

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