帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實踐方法

江軍

摘要：在我國經(jīng)濟迅速發(fā)展的影響下，促進了城市化進程發(fā)展，也使得人們居住環(huán)境不斷改善，進而致使對于高層建筑有著日益提升的要求。轉(zhuǎn)換層對于高層建筑結(jié)構(gòu)有著重要的價值與意義，其能夠用于不同結(jié)構(gòu)形式與上下間不同功能的轉(zhuǎn)換。本文分析了轉(zhuǎn)換層的作用，闡述了轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)類型，并探究了轉(zhuǎn)換層的構(gòu)件設(shè)計與施工設(shè)計，并提出了在高層建筑之中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體應(yīng)用。

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

一、轉(zhuǎn)換層的作用

轉(zhuǎn)換層有著重要的價值與作用，不僅能夠?qū)⒌讓咏ㄖ臻g有效增加，還能將出入口的數(shù)量與寬度增加。

（一）擴大底層建筑空間

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，促使越來越多的年輕人涌向一線城市，致使一線城市存在住房緊張的問題，因而為了將這一問題有效解決，國家開始建造大量的高層建筑。由于高層建筑有著較高的樓層，且其具備不同的上下功能，上部主要為小空間的住宅，下部主要為大空間的商業(yè)店鋪，進而下部建筑結(jié)構(gòu)需要轉(zhuǎn)換層，以滿足大空間實際需求。

（二）將出入口數(shù)量與寬度增加

現(xiàn)階段，一線城市的建筑物主要是高層建筑，然而一些高層建筑的出口寬度與數(shù)量較少，致使其安全系數(shù)較低，對人們進出產(chǎn)生一定影響，易存在擁堵的現(xiàn)象，建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層能夠?qū)⒔ㄖ鋈肟诘臄?shù)量與寬度增加，進而將人們進出便捷程度提高[1]。

二、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)類型

因高層建筑實際的功能要求不一樣，所以需要根據(jù)建筑功能具體要求進行選擇轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，較為常見的含有框架式、厚板式以及梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

（一）框架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

高層建筑中，框架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用范圍，主要因其具備良好的抗震性。其主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為巨型柱子，在實際應(yīng)用過程中，對于下層柱體結(jié)構(gòu)也有著較高要求。該轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具備諸多鮮明的優(yōu)勢，含有剛度較大、整體效果較好、轉(zhuǎn)換梁約束性較強以及上下部傳力均勻等，因而該類型轉(zhuǎn)換層能夠能作為高層建筑設(shè)備層。然而該轉(zhuǎn)換層具備復(fù)雜的施工過程，且需要諸多設(shè)備洞，導(dǎo)致其具備相對較高的造價，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)需要根據(jù)建筑用途和施工預(yù)算進行綜合考慮，恰當?shù)丶右允褂谩?/p>

（二）厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

該類型的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是對厚板加以運用，促使各個樓層間受力均勻。在該類型轉(zhuǎn)換層中，其上部結(jié)構(gòu)布局不會影響其下部柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由于厚板剛度相對較大，進而促使承臺的形成，具有良好的整體性，且也具備簡單的施工過程。然而因厚板有著較大的重量，在實際應(yīng)用的過程中，需要大量的輔助材料，并且抗震性能也有待提升。若想要實際運用這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，需要確保厚板式轉(zhuǎn)換層能夠滿足抗沖要求。

（三）梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的運用，可以滿足高層建筑的復(fù)雜功能要求。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)一般被用在底部具備大空間的框支剪力墻內(nèi)，在框架梁中設(shè)置上部剪力墻，再運用框支柱將框支梁結(jié)構(gòu)加以支撐。如今，該類型的轉(zhuǎn)換層主要因其能夠確保高層建筑整體的穩(wěn)定性，因而其運用空間相對較為廣闊。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)因其轉(zhuǎn)換次梁較多，所以其具備較為復(fù)雜的空間受力，在實際設(shè)計的時候，應(yīng)以綜合分析實際情況為基礎(chǔ)，促使設(shè)計趨于精細化方向發(fā)展。

三、轉(zhuǎn)換層的構(gòu)件設(shè)計

在設(shè)計轉(zhuǎn)換層的過程中，應(yīng)注重框支柱、樓板設(shè)計以及剪力墻設(shè)計，進而確保高層建筑的整體穩(wěn)定性與安全性。

（一）框支柱

在設(shè)計框支柱的過程中應(yīng)重點對軸壓比加以設(shè)計，促使其與設(shè)計需求相符合。應(yīng)運用“延性”對框支柱加以評價，應(yīng)對軸壓比加以控制，進而將因其延性較差帶來的影響有效減少。柱截面延性以及配箍率有著直接關(guān)系，如果框支柱性能較為一般，需將配箍率提高。在進行轉(zhuǎn)換層施工的時候，難以運用剪力墻端柱將框支柱加以代替，出現(xiàn)這種情況主要由于其配箍率而導(dǎo)致的，也將對高層建筑總體性能帶來影響的可能性提高。進行框支柱設(shè)計的時候，應(yīng)保障配箍率實際系數(shù)能夠達到相關(guān)的標準要求。

對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)而言，框支柱有著重要的地位與影響，因而應(yīng)將框支柱的安全性提高上去。剪力乘以其最大系數(shù)且柱端彎矩也與其最大系數(shù)相乘，進而促使每層框支柱所承受剪力是F1，并且建筑基地受到剪力總和為F2，并且F1為F2的十分之三。在具體計算的時候，假設(shè)樓板剛度等于無窮大，就需要通過豎向構(gòu)件計算出水平剪力具體剛度。與框支柱承載力相比，倘若建筑底部的剪力墻實際剛度更大，這種情況對框支柱剪力會產(chǎn)生巨大影響。除此之外，把商業(yè)區(qū)以及住宅區(qū)的實際連接狀態(tài)加以強化，可以促使住宅區(qū)框支柱的縱筋進一步深入墻體，繼而有效提高設(shè)計穩(wěn)定性[2]。

（二）樓板設(shè)計

運用轉(zhuǎn)換層能夠分割框支剪力墻，能夠?qū)⑵浞殖蓛蓚€區(qū)間，各區(qū)間具備不一樣的受力表現(xiàn)。住宅區(qū)域受到的承載力來自外部，通過剪力墻剛度向下層的商業(yè)區(qū)進行均勻分散，落地剪力墻具體剛度性能與框支架剛度存在異同性，導(dǎo)致處于水平方向的剪力會向剪力墻位置進行傳遞。轉(zhuǎn)換層樓板能夠有效劃分與調(diào)整兩個區(qū)域?qū)嶋H受到的剪力，在樓板將受力進行轉(zhuǎn)移的時候，其受到的壓力也相對較大，如果存在較嚴重的變形，對其功能會產(chǎn)生嚴重影響。因而需確保樓板具備相對較強的對抗剛性，繼而達到工程承載的具體要求。對于轉(zhuǎn)換層樓板，在進行其制作材料的選擇時，由于剛度屬性和材料息息相關(guān)，可以選擇C35混凝土。在進行具體設(shè)計時，需要提高樓板剛度，進而確保受剪力的劃分任務(wù)能夠高效完成。

（三）剪力墻設(shè)計

在剪力墻設(shè)計的過程中，應(yīng)對建筑實際情況加以考慮，結(jié)合實際要求，對剪力墻的位置與數(shù)量進行合理設(shè)置。不但可以將轉(zhuǎn)換層設(shè)計效率提高，還能將轉(zhuǎn)換層的作用充分發(fā)揮出來。應(yīng)對剪力墻框架結(jié)構(gòu)的疏密加以考慮，進行計算將剪力墻位置確定下來，再結(jié)合樓層受力情況設(shè)置恰當數(shù)量的剪力墻。想要將轉(zhuǎn)換層設(shè)計水平提高，應(yīng)在剪力墻之中鋼筋數(shù)量適當增加[3]。對于剪力墻之中不平整的位置，應(yīng)運用同種材料展開找平施工。在設(shè)計轉(zhuǎn)換大梁的過程中，應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)梁的兩端部分結(jié)構(gòu)，進而對剪力墻內(nèi)力與結(jié)構(gòu)的承受應(yīng)力加以有效控制。

四、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工設(shè)計

在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計之中，應(yīng)注重鋼筋施工、混凝土施工以及對轉(zhuǎn)換層裂縫加以控制，進而確保施工效果。

（一）鋼筋施工

需要水泥、混凝土等材料對鋼筋構(gòu)件結(jié)構(gòu)內(nèi)容加以強度控制，結(jié)合框架的含金屬量設(shè)計鋼筋的穩(wěn)定性，通過澆筑環(huán)節(jié)對鋼筋進行支撐與固定等工作，運用科學合理的操作達到構(gòu)架搭建的要求。將框支架內(nèi)容明確下來，并對鋼筋施工過程中材料數(shù)量與長度等加以控制，并通過安裝過程有效避免定位鋼筋發(fā)生變形情況，還應(yīng)以結(jié)構(gòu)支撐的位移情況對鋼筋綁扎加以控制，對于結(jié)構(gòu)中發(fā)生裂縫與變形等常見現(xiàn)象，應(yīng)及時查找出受力隱患。

（二）混凝土施工

在轉(zhuǎn)換層之中，應(yīng)根據(jù)質(zhì)量因素對混凝土施工進行設(shè)計，將高層固定結(jié)構(gòu)使用混凝土的量明確下來，通過模板使用對系統(tǒng)作用進行調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計過程將使用框架與支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求明確下來，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)易形成孔洞與裂縫等內(nèi)容展開工序的設(shè)計。對混凝土作用之下結(jié)構(gòu)強度位置與用量的標準加以設(shè)計，結(jié)合轉(zhuǎn)換層高度對流程設(shè)計與施工工具等方面進行控制，根據(jù)施工高度積極引入高新技術(shù)。

（三）控制轉(zhuǎn)換層裂縫

由于轉(zhuǎn)換層應(yīng)對上部結(jié)構(gòu)的樓層荷載進行承載，對于其性能需求與結(jié)構(gòu)強度有著較高的要求。因而應(yīng)注重裂縫問題，裂縫存在會對結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生嚴重破壞，因而應(yīng)加強系統(tǒng)、模板等方面的施工控制。在模板運用的過程中，應(yīng)結(jié)合設(shè)計版圖對軸線與尺寸進行控制，結(jié)合系統(tǒng)重要作用展開流程監(jiān)控。還應(yīng)將設(shè)計中材料應(yīng)用的用量與比例明確下來，以控制裂縫為前提對埋件位置進行設(shè)計，進而促使結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中預(yù)防隱患與安裝設(shè)備等功能可以順利進行。

五、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計在高層建筑之中的具體應(yīng)用

高層建筑對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)加以設(shè)計，需重點關(guān)注平面布局、布置設(shè)計、抗震設(shè)計以及計算要求。

（一）平面布局

由于高層建筑應(yīng)具有相對較多的底部功能，因而應(yīng)對框架以及剪力墻加以合理運用。對于高層建筑而言，其上部功能相對簡單，可以對純剪力墻結(jié)構(gòu)加以使用。而剪力墻實際的平面布置，應(yīng)盡量確保東西橫向處于對稱狀態(tài)，對于南北方向還應(yīng)盡可能促使剛度中心能夠重合于質(zhì)量中心，將結(jié)構(gòu)偏差較大的可能性有效降低[4]。對于核心，需要對筒體加以運用，布置其他剪力墻需要確保分散以及均勻，沿著周邊加以布置，能夠提升建筑實際的抗扭效果。在運用時，如果轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換部位附近就存在更明顯的剛度，若受地震力會致使內(nèi)力變化更為復(fù)雜，會給框支柱以及核心筒帶來巨大影響。在遇到地震的時候，就會被破壞，導(dǎo)致失去承載能力，轉(zhuǎn)換層越高就使得建筑物實際的抗震能力越差。

（二）布置設(shè)計

通常情況下，在高層建筑之中底層空間較大，上層空間相對較小。在對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)加以設(shè)計時，應(yīng)注重布置科學性的同時，還應(yīng)對下述兩方面問題加以關(guān)注。一方面，在設(shè)計過程中會選用厚板、大梁、箱型結(jié)構(gòu)等進行樓層間轉(zhuǎn)換，進而確保上層建筑具備良好的穩(wěn)定性。另一方面，因高層建筑自身具備一定結(jié)構(gòu)，因而布置設(shè)計之中，應(yīng)對高層建筑結(jié)構(gòu)加以明確。比如為筒體結(jié)構(gòu)，應(yīng)確保內(nèi)筒貫通落地，還應(yīng)將墻體厚度加大，進而確保筒體結(jié)構(gòu)的整體度以及剛度。

（三）抗震設(shè)計

因高層建筑含有轉(zhuǎn)換層，使得其抗震能力趨于復(fù)雜化發(fā)展，降低了整體結(jié)構(gòu)具體的抗震性能。首先，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計會對建筑物抗震性能產(chǎn)生影響，因而在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)完善與優(yōu)化抗震設(shè)計。在水平地震作用影響之下，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能夠?qū)β涞丶袅κ艿降牧α肯蛳逻M行傳遞，其作用明顯，但是并不會增加支撐框架受到的傾覆力矩。進而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換處存在薄弱環(huán)節(jié)，嚴重影響建筑實際安全性。在8級以下抗震設(shè)計時，需要考慮轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受到的垂直方向的力，展開嚴謹?shù)挠嬎悖瑢⑶‘數(shù)霓D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計出來，確保建筑物安全。

其次，在設(shè)計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的過程，應(yīng)控制軸壓比限值。由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)之中，支梁與支柱的內(nèi)交角位置有著明顯應(yīng)力，由于垂直以及水平負載，導(dǎo)致相對條件下，柱子具備較小的剪力以及彎矩，是因為框支柱對軸壓力承受力進行承受，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)墻體的水平與垂直負載通常能夠運用板平面進行傳遞至落地剪力墻，因而應(yīng)對框支柱的軸壓比進行嚴格控制。

（四）計算要求

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計之中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)雖然僅占一小部分，然而在設(shè)計過程中也應(yīng)嚴謹，不可存在馬虎情況，主要由于其與高層建筑物的整體穩(wěn)定性與安全性息息相關(guān)。因而，應(yīng)通過仔細地、精確地分析以及計算，運用高科技手段對計算結(jié)果展開多次演示，確保轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計具備安全性與可行性。在整體分析與計算完成后，對于轉(zhuǎn)換層還應(yīng)進行科學合理的計算與分析，進而確保計算可靠性，將其安全性提高上去。

結(jié)束語：

隨著對建筑質(zhì)量的要求不斷提升，應(yīng)對建筑整體質(zhì)量與功能進行完善，對于高層建筑而言，轉(zhuǎn)換層有著重要的價值與影響。因而應(yīng)對轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，保障建設(shè)的合理性與科學性，進而將高層建筑的舒適度與質(zhì)量提升上去。確保其能夠滿足高層建筑實際的功能需求，提升高層建筑整體的安全性、穩(wěn)定性，促進建筑行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]于濤. 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[J]. 城市住宅， 2020， 27（7）：2.

[2]崔寧. 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式分析[J]. 磚瓦世界， 2020， 000（010）：22.

[3]李秀才， 汪勝. 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 建筑技術(shù)開發(fā)， 2020， 47（23）：3.

[4]馬堃， 王冉. 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 中國室內(nèi)裝飾裝修天地， 2020， 000（002）：173.

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