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

張?jiān)讫?熊英豪

摘要：在當(dāng)前城市的建筑中，高層建筑的建設(shè)越來(lái)越廣泛，其功能性極強(qiáng)，多功能的建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布局。高層建筑在結(jié)構(gòu)方面，為了滿足特定的建筑功能，通常會(huì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。所以在高層建筑的設(shè)計(jì)施工中，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，以保證建筑的質(zhì)量和使用安全。

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

前言

雖然我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形勢(shì)良好，人們的日常生活質(zhì)量也在不斷提升，但是土地資源以及其他各種不同類型能源的消耗量也越來(lái)越大。在這種形勢(shì)下，建筑行業(yè)將高層建筑作為未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。在高層建筑建設(shè)過(guò)程中，都會(huì)利用帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)方法，該

設(shè)計(jì)方法不僅可以增強(qiáng)建筑物自身的功能，而且還可以將建筑物在實(shí)際應(yīng)用中的作用和價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。但是在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)師的專業(yè)技術(shù)水平并沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)還會(huì)受到各種不同類型因素的影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)質(zhì)量很難得到保證。

1建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用

1.1增加底層建筑空間

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度越來(lái)越快，隨之而來(lái)的是很多年輕人都涌向了一線城市，導(dǎo)致一線城市住房緊張，所以國(guó)家為了解決這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)始大量建造高層建筑。高層建筑顧名思義，就是它們的樓層比較高，又因?yàn)楦邔咏ㄖ纳舷鹿δ艽嬖诓灰粯拥臓顩r，下部為大空間商業(yè)店鋪，上部為小空間住宅，這就需要在下部設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，以滿足底層建筑功能大空間的需求。

1.2增加出入口的寬度和數(shù)量

目前，我國(guó)一線城市建筑基本上都是高層建筑，但是部分高層建筑并不安全，因?yàn)樗鼈兊某隹跀?shù)量和寬度都不夠，不利于人們的進(jìn)出，容易出現(xiàn)擁堵的情況，所以建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的另一個(gè)作用就是增加了出入口的寬度和數(shù)量，同時(shí)提升了人們進(jìn)出的便利性。

2高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型

2.1框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

此種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層最為突出的優(yōu)勢(shì)就是良好的抗震性能，應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層能夠滿足高層建筑工程對(duì)于抗震的實(shí)際需求。此種轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是巨柱型，在應(yīng)用過(guò)程中起到重要支撐作用的結(jié)構(gòu)主要是下層柱體。在工程施工期間，施工人員必須對(duì)轉(zhuǎn)換層的下方框架結(jié)構(gòu)實(shí)施加固處理，以滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求。當(dāng)前框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用效果比較突出，未來(lái)可能會(huì)發(fā)展成為業(yè)內(nèi)應(yīng)用主流。

2.2梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)換施工的時(shí)候，一般需要使用梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層也是應(yīng)用比較廣泛的類型，其具有良好的作用力傳遞性能，能夠應(yīng)用在不同樓層當(dāng)中，有效保障各樓層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在此種轉(zhuǎn)換層中，墻體上層位置的受力能夠通過(guò)不同結(jié)構(gòu)傳遞到柱體最下方。梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用成本相對(duì)較高，在應(yīng)用過(guò)程中占據(jù)了較大的市場(chǎng)份額。

2.3板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

在高層建筑中，上下樓層結(jié)構(gòu)之間存在較多柱網(wǎng)，此時(shí)必須要應(yīng)用板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來(lái)平衡各樓層之間的受力狀態(tài)。在應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的時(shí)候，需要注重工程的抗切和抗剪需求，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)厚度最多不得超過(guò)2.8m。板式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層具有良好的靈活性，但是其重量較大，應(yīng)用期間需要使用多種輔助材料。

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

3.1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型的選擇

轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)有以上多種形式，且具有各自的設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，箱型和板型過(guò)渡層的應(yīng)力相對(duì)復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)的計(jì)算要求較高，且混凝土施工成本較高，因此相比梁型轉(zhuǎn)換層作用力簡(jiǎn)單，從設(shè)計(jì)和施工及成本上來(lái)說(shuō)可優(yōu)先考慮?？傊谠O(shè)計(jì)過(guò)程中要科學(xué)確定轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的形式，結(jié)合高層建筑物的轉(zhuǎn)換層實(shí)際情況和施工成本控制來(lái)合理確定。

3.2結(jié)構(gòu)布置

高層建筑須注意對(duì)地震的防控，因?yàn)檗D(zhuǎn)換層超過(guò)3層時(shí)，易形成薄弱層，抗震性能會(huì)下降，因此要合理確定框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)地面上的空間層數(shù)，避免高位轉(zhuǎn)換，根據(jù)抗震等級(jí)劃分，8度區(qū)要低于3層，7度區(qū)低于5層，6度區(qū)樓層可適當(dāng)增加，豎向分段布置時(shí)，可形成大套小的巨型框架結(jié)構(gòu)，也可間隔布置成錯(cuò)列墻梁或桁架式框架結(jié)構(gòu)，平面布置時(shí)，形式較為多變，為擴(kuò)大底層入口，過(guò)渡上、下層柱列的疏密不一，可在周邊柱列和角筒上，也可縱橫向或與相鄰層錯(cuò)開(kāi)間隔布置，還可與建筑柱網(wǎng)協(xié)調(diào)布置，相鄰層互相垂直布置、懸挑布置，無(wú)論選用哪種形式，都應(yīng)保持與相鄰層柱網(wǎng)的統(tǒng)一性。

3.3構(gòu)件設(shè)計(jì)

框支柱設(shè)計(jì)，作為對(duì)結(jié)構(gòu)整體安全性有重大影響的結(jié)構(gòu)部分，其本身設(shè)計(jì)需考慮的因素也較多，為降低因裂縫和樓板形變而增加框支柱剪力的可能性，需參考相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)完善框支柱設(shè)計(jì)，提升框支柱抗剪能力，強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層的連接關(guān)系。

框支梁設(shè)計(jì)，框支梁截面的受力相對(duì)復(fù)雜，作為荷載的傳輸紐帶，受力也較大，設(shè)計(jì)時(shí)須充分考慮受力情況，通過(guò)精確計(jì)算確定剪壓比，以選定合適的框支梁截面尺寸和高度，并注意提高剪力墻配筋率的準(zhǔn)確度，合理平衡剪力墻的箍筋和縱筋數(shù)量，依照強(qiáng)剪弱彎的原則，充分發(fā)揮框支梁的減震、抗震性能，降低外力因素對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的影響，提高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層主體的穩(wěn)定程度和安全系數(shù)。

轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的上下部受力差異較大，通過(guò)轉(zhuǎn)換層可對(duì)框支剪力墻上、下剪力起到很好的分配作用。由于轉(zhuǎn)換層受力較大，因此須保證足夠的剛度，特別是當(dāng)高層建筑銜接層中有比較薄的樓板時(shí)，需合理控制轉(zhuǎn)換層樓板厚度來(lái)提高樓板的抗壓性，以確保轉(zhuǎn)換任務(wù)的完成。

3.4抗震設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的上下部的剛度會(huì)發(fā)生突變，在發(fā)生地震時(shí)這一缺點(diǎn)將明顯暴露，極大地危害房屋穩(wěn)定性，為此在考慮轉(zhuǎn)換層的抗震性能時(shí)需遵從以下2點(diǎn)設(shè)計(jì)原則。

（1）減少轉(zhuǎn)換。采用一些直接接地的設(shè)計(jì)，保證上部豎向結(jié)構(gòu)向下落地連續(xù)貫通可有效避免使用較多的豎向轉(zhuǎn)換構(gòu)件，如框架核心筒結(jié)構(gòu)中核心筒上下貫通，可減少其轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與剛度突變的數(shù)量，避免形成抗震薄弱層。

（2）優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。斜腹桿桁架、空腹桁架和扁梁等結(jié)構(gòu)形式在地震作用下的框支柱柱頂彎矩和柱剪力相對(duì)較小，當(dāng)建筑功能需以高位轉(zhuǎn)換時(shí)可優(yōu)先選用這幾種設(shè)計(jì)形式，并選擇傳力途徑清晰的形式，傳力直接，避免多級(jí)復(fù)雜轉(zhuǎn)換。

4加強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議

4.1分考慮不同層受力狀況對(duì)于轉(zhuǎn)換層的影響

由于高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素很多，而且在設(shè)計(jì)項(xiàng)目上很復(fù)雜。因此在設(shè)計(jì)時(shí)首先要進(jìn)行相應(yīng)的受力計(jì)算和受力分析，保障高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)能夠承受相關(guān)力的作用。承載力的計(jì)算對(duì)于建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，如果受力計(jì)算不合理，直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，在實(shí)際施工過(guò)程中就容易出現(xiàn)塌方師傅。

因此這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要，不斷加強(qiáng)對(duì)于轉(zhuǎn)化層的受力分析，同時(shí)對(duì)于帶結(jié)構(gòu)的高層轉(zhuǎn)換層的周圍壓力值精確計(jì)算，一定要保障這個(gè)設(shè)計(jì)的壓力值在允許的范圍內(nèi)?？梢栽诮Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中加入一定重量的鋼筋等剛度材料，從而提高轉(zhuǎn)換層的硬度和強(qiáng)度。為了更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要考慮施工材料和施工技術(shù)對(duì)于受力情況的影響，只有做到這樣才能更好開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。

4.2合理布設(shè)剪力墻，保證轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的合理性

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于剪力墻的布置是有相關(guān)要求的，它最重要的功能就是突出了轉(zhuǎn)換層的整體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中具體需要遵循以下幾個(gè)原則，第一要保障剪力墻框架柱的密度均勻，與轉(zhuǎn)換柱的之間的距離和角度都要控制一定的范圍之內(nèi)，一般情況下，剪力墻和轉(zhuǎn)換柱的之間的距離要控制在11米左右。根據(jù)高層建筑的整體空間布局，實(shí)際的設(shè)計(jì)方案需要滿足項(xiàng)目對(duì)于剪力墻的實(shí)際要求，只有設(shè)計(jì)好剪力墻，才能保障地下結(jié)構(gòu)的抗壓能力，從而更好的保障項(xiàng)目的最終質(zhì)量。另外在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換梁的過(guò)程中，必須保證梁體的整體結(jié)構(gòu)能夠承受相應(yīng)的應(yīng)力，控制短肢墻的內(nèi)力在合理的范圍內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前城市的建筑中，高層建筑的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍，高層建筑的設(shè)計(jì)和施工比較復(fù)雜，帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑的設(shè)計(jì)與施工更是復(fù)雜，因此在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]馮永勝.高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].河南建材，2019（02）：34-35.

[2]劉福旺.高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].建材與裝飾，2018（23）：110-111.

[3]姜?jiǎng)︼w.高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2017（40）：75-76.

[4]王建業(yè).高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].工程技術(shù)研究，2017（03）：223-224.