帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

王冉

摘要：本文首先介紹高層建筑中帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用，其次對結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行分類，然后闡述結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的布置準(zhǔn)則，最后提出帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對策，希望能夠保障高層建筑的安全性和穩(wěn)定性，延長高層建筑的使用壽命。

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

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在一定程度上改變了人們的居住環(huán)境。為滿足人們對住房的要求，高層建筑使用帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)，不僅可以完善高層建筑的功能，而且還可以充分發(fā)揮高層建筑的價值。但在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，由于受到諸多因素的影響，使得設(shè)計(jì)質(zhì)量并未有所保障，存在嚴(yán)重的安全隱患。因此，需要對帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行深入了解，尋找具有針對性的管理對策，保障設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少安全隱患的發(fā)生。

1 高層建筑中帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用

高層建筑與普通建筑最大的區(qū)別就是，高層建筑中不同樓層之間的受力特點(diǎn)對建筑物安全性能有著非常重要的影響。通常情況下，高層建筑樓中間和下部的樓層受力比較大。另外，每個樓層的受力情況也有一定的差別。所以，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要使用能夠增加高層建筑下部結(jié)構(gòu)的剛度和橋梁等結(jié)構(gòu)作用效果，保障建筑物的使用壽命和質(zhì)量[1]。如果樓層增加時，相關(guān)設(shè)計(jì)人員通常都會采用減少墻、柱等結(jié)構(gòu)的數(shù)量，從而保障下部支撐能夠充分發(fā)揮其作用。因此，從高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特殊性來看，實(shí)際設(shè)計(jì)人應(yīng)要最大化拓寬下層結(jié)構(gòu)空間。另外，設(shè)計(jì)人需要對水平結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件方式進(jìn)行設(shè)置，從而保障高層建筑空間結(jié)構(gòu)的安全性，這在一定程度上也體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在高層建筑設(shè)計(jì)的重要意義。

2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的分類

根據(jù)高層建筑實(shí)際用途的不同，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)過程中會采用不同類別的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，而這些轉(zhuǎn)換層在實(shí)際應(yīng)用過程中會有一定的區(qū)別，需要從多個角度分析不同的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其主要包含以下幾個類型：（1）板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。由于高層建筑上下層之間柱網(wǎng)數(shù)量較多，所以需要板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，保障各層之間能夠均勻受力。而板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在實(shí)際應(yīng)用中，需要起到抗剪和抗切的作用，可以將厚度控制在2.5米內(nèi)，同時還應(yīng)要保障板式結(jié)構(gòu)的靈敏性。但由于自身稱重能力較大，需要較多的輔助材料。（2）框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層。在高層建筑中應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層最大的優(yōu)點(diǎn)就是擁有良好的抗震性，能夠達(dá)到高層建筑的抗震要求[2]。另外，框架結(jié)構(gòu)是以巨型柱的方式形成的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，對下層的柱體結(jié)構(gòu)要較高的要求。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，應(yīng)要選擇支撐能力較高的裝置加固在下層框架結(jié)構(gòu)的柱體結(jié)構(gòu)，從而可以使得方案更好地落實(shí)，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層會成為未來高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展主流。（3）梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。在高層建筑垂直轉(zhuǎn)換施工中通常會應(yīng)用梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)完成相關(guān)操作，這是一種應(yīng)用最為普遍的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)方式，可以使得高層建筑不同層受到均衡的作用力，保障高層建筑的穩(wěn)定性。在梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中最上層的受力可以以一定的方式傳遞給最下方的柱。梁式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是造價成本較高，并且高度應(yīng)要控制在0.8米～6.0米之間。

3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的布置準(zhǔn)則

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在使用過程中，很容易使得建筑豎向剛度出現(xiàn)下沉，從而會使得高層建筑的抗震性受到影響。所以，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置過程中，應(yīng)要遵循以下幾個準(zhǔn)則：（1）根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況，對不同層的受力能力進(jìn)行深入分析。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)受力的傳導(dǎo)性，選擇符合實(shí)際的受力結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)。這樣做有利于相關(guān)工作人員及時找出結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化層中存在的問題，并提出解決措施[3]。（2）在高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層垂直方向有著較為嚴(yán)重的剛度劇變問題，使得整個建筑安全性受到影響。所以，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在布置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層時，根據(jù)實(shí)際情況有效減少高層建筑的豎向構(gòu)件，將其設(shè)置在樓層最低的位置。另外，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員也應(yīng)要合理控制轉(zhuǎn)換層的剛度，保障高層建筑的穩(wěn)定性。

4 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對策

4.1 高層建筑轉(zhuǎn)換層抗震性設(shè)計(jì)

在高層建筑中，抗震性的高低與高層建筑所在的地質(zhì)環(huán)境有著十分密切的聯(lián)系，進(jìn)而在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)過程時，需要提高產(chǎn)品延伸性設(shè)計(jì)的重視度。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)要設(shè)置多層防控線，最大化減少地震災(zāi)害對房屋造成的影響。如果發(fā)生地震，第一道抗震防線有著至關(guān)重要的作用，當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€沖破之后，第二道抗震防線會繼續(xù)發(fā)揮抵抗作用，這樣在一定程度上會有效減少建筑的坍塌情況。因此，對抗震性的合理設(shè)置能夠保障帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑的穩(wěn)定性。除此之外，房屋在地震中出現(xiàn)坍塌可能是負(fù)荷量較大而引發(fā)的，所以在抗震性設(shè)計(jì)中也應(yīng)要提高負(fù)荷承載能力的重視度。

4.2 剪力墻設(shè)計(jì)

一般情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力與建筑高度成正比，即高度越高，應(yīng)力能力越小。而如果相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員想要保障結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這就需要對剪力墻框架支柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)[4]。只有保障剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，才可以使得結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層發(fā)揮最大作用。而結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層對剪力墻的設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)要求：（1）應(yīng)要最大化保障剪力墻、框柱的均衡，框架結(jié)構(gòu)之間的空留位置應(yīng)要與工程要求相適應(yīng)，通常會控制在11米左右。（2）對空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在差異的高層建筑而言，剪力墻的應(yīng)力能力設(shè)計(jì)和抗壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)要進(jìn)行合理的改進(jìn)。因此，在轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以采用三維空間方法，計(jì)算梁體結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力能力，從而使得剪力墻的受力更加符合實(shí)際。

4.3 豎向構(gòu)件剛度設(shè)計(jì)

在高層建筑中通常會存在很多的豎向構(gòu)件，并且這些構(gòu)件存在于建筑的不同結(jié)構(gòu)中。所以，對這些豎向構(gòu)件的剛度要求也有所不同，這種不同剛度構(gòu)件的存在應(yīng)用在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中也存在一定的穩(wěn)定性干擾。所以，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)要減少穩(wěn)定性干擾，使得結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中的豎向構(gòu)件剛度具有相同性，從而可以更好地控制剛度變化范圍。另外，還應(yīng)適量加厚落地墻結(jié)構(gòu)的厚度。在高層建筑結(jié)構(gòu)中有很大強(qiáng)度的剪力而言，應(yīng)要建立專門的承載結(jié)構(gòu)，保障受力在可承受范圍內(nèi)。

4.4 提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中受力情況的重視度

相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員在對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)要對各樓層之間的受力情況有一定的了解，并且對各樓層之間存在的受力差異進(jìn)行分析，具體而言：（1）在樓層中設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層時，最為重要的是能夠?qū)Ω鳂堑年P(guān)鍵位置的受力值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行合理的應(yīng)力分布總結(jié)[5]。另外，需要根據(jù)各樓層中的應(yīng)力分布情況，合理配置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中的鋼筋比例，從而保障高層建筑的剛度，為高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性提供保障。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程腳步的加快，城市人口數(shù)量的上升，土地面積在逐漸減少。因此，高層建筑成為緩解城市土地資源的重要方式。而帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式具有多樣化，在對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)要以保障高層建筑的安全性和穩(wěn)定性作為基礎(chǔ)條件，對轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析，并根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況，設(shè)置合理的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，從而使建筑的質(zhì)量和安全有所保障。

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