帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議

張文強(qiáng)

摘要：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在建筑工程中應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于高層建筑，具有良好的發(fā)展前景。在帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，科學(xué)分配剪力狀態(tài)可以有效避免結(jié)構(gòu)安全隱患。通過(guò)對(duì)剪力墻、樓板等四個(gè)重要的設(shè)計(jì)和概念施工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)分析和研究，表明帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)和應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間，應(yīng)加強(qiáng)研究，確保高層建筑的整體安全。本文首先闡述了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的概述，然后分析了高層建筑中結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的常見(jiàn)類型，接著分析了帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，最后探討了帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)。希望能為相關(guān)人員提供有益的參考。

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

1高層建筑常見(jiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型

1.1梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層是高層建筑施工過(guò)程中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型，應(yīng)用范圍也比較廣。梁式轉(zhuǎn)換層施工時(shí)，應(yīng)在建筑原有的樓層結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)相應(yīng)的梁柱結(jié)構(gòu)，用以承載建筑樓層上部的剪力墻結(jié)構(gòu)和承重柱結(jié)構(gòu)，從而充分保證高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高其施工安全水平。梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的受力情況和傳力情況比較清楚。工程設(shè)計(jì)人員在計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中不需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，施工操作方式難度較小，應(yīng)用成本不高，因此很受歡迎。

1.2板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

一般來(lái)說(shuō)，高層建筑的上下層結(jié)構(gòu)通常包括大量的柱網(wǎng)。此時(shí)，為了保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需要設(shè)置板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，以平衡不同樓層之間的受力。在板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的施工過(guò)程中，技術(shù)人員需要特別注意相應(yīng)的抗剪要求，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層的整體厚度，最大不得超過(guò)2.8m。這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層靈活，但其自身重量較大，因此在施工過(guò)程中需要應(yīng)用許多輔助建筑材料。

1.3箱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

箱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層主要由雙向托梁結(jié)構(gòu)和單向托梁結(jié)構(gòu)組成，形成箱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。這種類型的轉(zhuǎn)換層剛度大，結(jié)構(gòu)比較完整，結(jié)構(gòu)受力比較均勻。但這種類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在設(shè)置過(guò)程中占用建筑面積較大，容易影響樓板本身的功能優(yōu)勢(shì)。因此，這種類型的轉(zhuǎn)換層通常用作設(shè)備層。轉(zhuǎn)換層中的豎向剪力墻結(jié)構(gòu)容易與建筑中的其他設(shè)備或管道設(shè)計(jì)發(fā)生沖突，施工難度相對(duì)較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于設(shè)計(jì)人員的計(jì)算分析，因此這種轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用頻率不是很高。

2帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1確保建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度

對(duì)于高層建筑的施工，要求低層墻體的剛度高于高層墻體，以保證低層建筑能起到牢固的支撐作用和整個(gè)高層建筑的牢固性。如果下層不夠堅(jiān)固，那么在建筑施工過(guò)程中，下層建筑很容易發(fā)生變形，這是一個(gè)很大的安全隱患。為了保證高層建筑的穩(wěn)定性，施工人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮剛度指標(biāo)的相關(guān)計(jì)算。同時(shí)，還考慮了剪力墻對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加精細(xì)，調(diào)整柱距，保證建筑結(jié)構(gòu)的剛度。

2.2梁式轉(zhuǎn)換層的模板結(jié)構(gòu)

在高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)模式是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的一種模式，在整個(gè)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)模式之所以被廣泛采用，是因?yàn)樗哂幸欢ǖ膬?yōu)點(diǎn)，如傳力路徑明確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力構(gòu)件承重效果好、施工方便等。梁式轉(zhuǎn)換層模型在使用過(guò)程中，應(yīng)注意上下部分的協(xié)調(diào)，并對(duì)結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行有效優(yōu)化，以有效提高建筑的穩(wěn)定性。如果高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)較高，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層上下部分連續(xù)性差，剛度不足，使其形成薄弱層。不利于高層建筑的抗震，底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)和抗震設(shè)計(jì)存在一定差異，施工過(guò)程中應(yīng)盡量采用型鋼混凝土。

3.3箱式轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)

在使用箱式轉(zhuǎn)換層模式時(shí)，主要目的是保證轉(zhuǎn)換層的整體性，有效分散上下構(gòu)件的壓力，各轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)模式都有一定的局限性。這種結(jié)構(gòu)模式會(huì)直接占用建筑面積，使整層成為單一功能的設(shè)備層。因此，其內(nèi)部分析復(fù)雜，施工和設(shè)計(jì)難度大。這種轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程應(yīng)用中的應(yīng)用還比較少。如果這種模式真的應(yīng)用到工程建設(shè)中，會(huì)形成剛度更大的箱式轉(zhuǎn)換層。

2.4確保施工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)施工過(guò)程中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，而轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證建筑穩(wěn)定性和居民生活質(zhì)量的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。因此，在施工組織設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卦O(shè)計(jì)整體施工方案，針對(duì)不同建筑類型采用不同的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，確定框架結(jié)構(gòu)與墻體的連接方式和間距，盡量增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性，合理拓展建筑空間，規(guī)范轉(zhuǎn)換層與高層建筑之間的構(gòu)造設(shè)計(jì)。

2.5轉(zhuǎn)換層的高度應(yīng)嚴(yán)格控制

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高度是指房屋上寫的兩層結(jié)構(gòu)層之間的垂直距離。為保證建筑的牢固性和規(guī)范性，應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層的高度。不同的建筑面積對(duì)轉(zhuǎn)換層的層數(shù)有不同的要求。設(shè)計(jì)人員應(yīng)仔細(xì)考慮建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇對(duì)建筑最有利的轉(zhuǎn)換層層數(shù)。不同位置對(duì)轉(zhuǎn)換層的高度要求不同。剪力墻和筒體底部應(yīng)設(shè)置厚墻，2-3層之間設(shè)框架牛腿。只有轉(zhuǎn)換層的高度應(yīng)嚴(yán)格控制。

2.6轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)合理

應(yīng)根據(jù)建筑的不同功能選擇不同的轉(zhuǎn)換層。因此，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮不同樓層的建筑功能，合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑物的功能和建筑物對(duì)承載力的要求。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層時(shí)，還應(yīng)考慮加強(qiáng)樓層和設(shè)備層的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)高低層之間的轉(zhuǎn)換，適當(dāng)增加屋頂梁板的尺寸，控制墻體厚度，避免樓板剛度分布不均，增加墻體受力面積。

2.7厚板與厚梁轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)

在厚板厚梁轉(zhuǎn)換模式的應(yīng)用中，主要是針對(duì)上下柱軸線結(jié)合不好，僅靠梁難以支撐的情況。因此，此時(shí)采用厚板厚梁的方法可以更好地滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。使用它的好處是可以靈活的進(jìn)行相關(guān)的安排工作，不需要和下層有直接的關(guān)系。但是在使用過(guò)程中也有很大的缺點(diǎn)，因?yàn)楹癜鍟?huì)產(chǎn)生比較大的壓力，在材料的使用上需要更多的投入。因此，在采用厚板梁轉(zhuǎn)換模式結(jié)構(gòu)的方法時(shí)，應(yīng)有效分析受力情況，認(rèn)真考慮利弊，加強(qiáng)配筋量，準(zhǔn)確計(jì)算內(nèi)力和配筋。

3帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)

3.1穩(wěn)定性

設(shè)計(jì)帶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析高層建筑的整體結(jié)構(gòu)。禁止商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)軟設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層。軟支撐不利于高層建筑長(zhǎng)期支撐的實(shí)際承載力，容易因承載力不足而倒塌。商業(yè)建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求難度，確保承載力滿足建筑要求。通過(guò)過(guò)渡層的作用，緩解了商圈的受力問(wèn)題，提高了高層建筑的整體穩(wěn)定性，保證了建筑的安全性。

3.2剛度

帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)，住宅建筑轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度應(yīng)與商業(yè)建筑一致，以便調(diào)整轉(zhuǎn)換層的剛度系數(shù)。剛度系數(shù)是保證高層建筑整體安全的關(guān)鍵。應(yīng)充分發(fā)揮轉(zhuǎn)換層的功能價(jià)值，利用其剛度調(diào)節(jié)功能，降低商業(yè)場(chǎng)地的實(shí)際承載力，合理分配兩個(gè)區(qū)域的承載力，使高層建筑處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。就剛度而言，這兩個(gè)區(qū)域不一定相同。小誤差是允許的，誤差可以盡量相似。

3.3高度

鑒于剪力墻底部轉(zhuǎn)換層剛度與高度的相互換算關(guān)系，施工轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)注意建筑物的剛度要求。根據(jù)建筑的剛度要求，科學(xué)調(diào)整轉(zhuǎn)換層的高度，保證建筑的整體穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)換層的高度是它的作用，也是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。轉(zhuǎn)換層高度的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)有利于發(fā)揮其作用，提高高層建筑的安全性。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)隨著高層建筑功能和實(shí)用性的要求而不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。為了不斷提高高層建筑的質(zhì)量和功能性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解高層建筑的工程概況，分析高層建筑的結(jié)構(gòu)，了解結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)設(shè)計(jì)要求和相關(guān)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)高層建筑的結(jié)構(gòu)性能和結(jié)構(gòu)框架要求，采用有效的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，最大限度地提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可靠性、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方案的規(guī)范性和可行性，為整體提高帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平奠定基礎(chǔ)。

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