試議高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　試議高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，建筑領(lǐng)域也取得了全面的發(fā)展與進(jìn)步。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日益復(fù)雜化、多樣化，其中高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑行業(yè)一直關(guān)注和研究的問題。了解和分析高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對建筑行業(yè)的發(fā)展有著積極的作用。本文將對高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討，分析研究高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，供大家參考。 </p&g

2、t;<p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高，對居住環(huán)境的要求也越來越高，為了滿足人們對住宅的需求，復(fù)雜化、多樣化的建筑結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計(jì)在高層建筑過程中起到非常重要的作用，它能夠充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)部分使用功能，使高層建筑結(jié)構(gòu)更加完善。因此，不斷提高和完善高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是促進(jìn)建筑行業(yè)更好發(fā)展的前提條件。 </p><p>　　一、高層建筑中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相關(guān)問題概述 </p><p><b>　　1、含義 </b></p><p>　　由于高層建筑工程項(xiàng)目的下部樓層受力比

4、較大，上部樓層受力相對較小，而一般的結(jié)構(gòu)布置是下部剛度大，柱網(wǎng)密、 墻體多，到上部柱、墻的數(shù)量漸漸減少,從而擴(kuò)大柱網(wǎng)。所以,結(jié)構(gòu)的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。這就要求我們對結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行“反常規(guī)設(shè)計(jì)”,即將上部布置小空間,下部布置大空間;上部布置剛度大的剪力墻,下部布置剛度小的框架柱。為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置,就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)計(jì)水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件,即轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　2

5、、形式 </b></p><p>　　目前，高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)，主要采取箱、梁、板、柱、桁架、框架這幾種結(jié)構(gòu)形式，各種結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計(jì)中存在著顯著的差別，這些差別便是設(shè)計(jì)者在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵從的前提與依據(jù)。本文下面就對箱、梁、板以及框架幾種結(jié)構(gòu)加以分析： </p><p>　　1）梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（如下圖一所示托梁與雙向梁）常用于垂直轉(zhuǎn)換施工，它以上部墻到轉(zhuǎn)換梁再到下部柱的

6、途徑傳遞受力，傳遞路徑直接順暢，便于進(jìn)行受力計(jì)算以及工程分析，高度大致為0.8m-6.0m，造價(jià)比較低。箱式結(jié)構(gòu)（如下圖二所示）是在單項(xiàng)和雙向的托梁配合的基礎(chǔ)上，再與上層和下層樓板共同澆筑而成結(jié)構(gòu)，具有較高的剛度。 </p><p>　　2）板式結(jié)構(gòu)（如下圖三所示）應(yīng)用于上層和下層之間的柱網(wǎng)過多錯(cuò)開，且不具有規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，梁支托難以實(shí)施的樓層轉(zhuǎn)換，板的厚度約為2.0m到2.8m，需要能夠滿足抗剪與抗切的要求，且

7、此種結(jié)構(gòu)便于靈活布設(shè)，但是它具有較大的自重，需要耗費(fèi)諸多材料。 </p><p>　　3）框架結(jié)構(gòu)是以巨型柱或者豎向的筒體為大梁而構(gòu)成的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，具有較高的抗震性能，其下層的柱體結(jié)構(gòu)布設(shè)，必須考慮實(shí)際拉應(yīng)力的狀況來選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)件，且要在施工之前加設(shè)穩(wěn)固的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，為目前轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主要發(fā)展的趨勢。 </p><p><b>　　3、原則 </b></p>

8、<p>　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的存在，非常容易造成建筑物在豎向?qū)用娴膭偠韧蛔?，而不利于建筑對震害進(jìn)行抵抗，所以，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮這一問題，做好對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布設(shè)，其布設(shè)的原則如下：1）盡量將豎向的構(gòu)件適當(dāng)?shù)臏p少，以降低轉(zhuǎn)換層的剛度突變頻率，且盡量將轉(zhuǎn)換層設(shè)置于較低的樓層位置，剛度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制于較小的范圍。2）設(shè)計(jì)人員要充分考慮樓層的結(jié)構(gòu)受力狀況，根據(jù)其受力傳遞的途徑，選擇受力結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)男问阶鳛槠滢D(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)，以保證設(shè)

9、計(jì)人員對于結(jié)構(gòu)的分析及質(zhì)量的控制。 </p><p>　　二、高層建筑中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略 </p><p>　　1）設(shè)計(jì)人員在對轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須結(jié)合該建筑的具體設(shè)計(jì)方案，來選擇適當(dāng)?shù)牧菏?、箱式或桁架、框架式的結(jié)構(gòu)，以保證其轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和建筑整體結(jié)構(gòu)之間在設(shè)計(jì)方面的協(xié)調(diào)性，盡可能使質(zhì)量中心貼近于剛度中心。比如，建筑的上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)在柱網(wǎng)錯(cuò)開幅度過大或全部錯(cuò)開時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇梁式的轉(zhuǎn)

10、換層結(jié)構(gòu)，以使上部軸網(wǎng)和下部軸網(wǎng)之間盡可能多的對齊。2）設(shè)計(jì)人員還要認(rèn)真地做好對于落地構(gòu)件的對稱、均勻設(shè)計(jì)，并適當(dāng)提高其強(qiáng)度等級與截面尺寸，以鋼筋、混凝土材質(zhì)為材料，保證轉(zhuǎn)換層以下的抗側(cè)力構(gòu)件對于抗剪以及抗彎剛度需求的滿足。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要避免建筑豎向結(jié)構(gòu)剛度的過大差異，保證上層與下層二者的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)差值處于1左右，并適當(dāng)?shù)貙⒙涞貕Φ暮穸仍黾?，并縮小洞口的尺寸，或?qū)⒀a(bǔ)償剪力墻設(shè)置在結(jié)構(gòu)中，以使建筑具有適當(dāng)?shù)目臻g剛度。 </p&g

11、t;<p>　　3）設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)通過根據(jù)梁跨中部位支座的正彎矩與負(fù)彎矩二者減弱的速度規(guī)律（前者快后者慢），將下部的鋼筋設(shè)計(jì)為全部深進(jìn)錨固結(jié)構(gòu)的形式，可以取消彎筋設(shè)置，腰筋的直徑要保持在16以上，配置間距控制于200mm以內(nèi)。且，高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層不同于其他普通的薄壁桿件，它具有復(fù)雜的形狀及受力狀況，且需要承擔(dān)相對集中的應(yīng)力，因此，設(shè)計(jì)人員必須以整體計(jì)算作為基礎(chǔ)，認(rèn)真做好對于各部位構(gòu)件的局部應(yīng)力計(jì)算，并按照實(shí)際的應(yīng)力分布狀

12、況，為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)呐浣睢?</p><p>　　4）設(shè)計(jì)人員還要盡量做好對于建筑的空間布設(shè)，高層建筑中的結(jié)構(gòu)與設(shè)備的轉(zhuǎn)換層一般位于同一樓層，若樓層高度為2.9m，勢必會造成樓層空間的浪費(fèi)，若樓層高度小于2.2m，又會造成建筑扭轉(zhuǎn)剛度與側(cè)移剛度二者的增加，所以，為了應(yīng)對建筑豎向剛度的突變，設(shè)計(jì)者還要盡可能地避免其轉(zhuǎn)換層的過高設(shè)置（一般位于6層以下），并且可以適當(dāng)?shù)貙⒔Y(jié)構(gòu)與設(shè)備的轉(zhuǎn)換層分開設(shè)置，前者設(shè)置于2-3層

13、，而后者設(shè)置于4-5層。 </p><p>　　5）設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要使剪力墻某部分處于直接接地的布設(shè)狀況，且框架支柱必須均勻疏密，剪力墻與支柱二者時(shí)間的距離適合控制于12m以內(nèi)。同時(shí)，剪力墻應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇大開間的布置形式，并適當(dāng)?shù)貙⑾虏拷Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度提升。在對轉(zhuǎn)換大梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要保證梁體在承受框架柱的應(yīng)力的基礎(chǔ)上，必須能夠全面地承擔(dān)短肢墻誘發(fā)的內(nèi)力，為了達(dá)到這一目標(biāo)，以加腋法為轉(zhuǎn)換梁的兩端

14、進(jìn)行處理，以提升其結(jié)構(gòu)的抗剪力性能。 </p><p>　　6）設(shè)計(jì)人員必須要合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度。轉(zhuǎn)換層剛度過大會增加其材料用量，且造成地震反應(yīng)以及豎向剛度的突變，剛度過小則會誘發(fā)部分構(gòu)件的次應(yīng)力以及構(gòu)件之間的沉降差。所以，設(shè)計(jì)人員要在保證次梁具有合理的截面尺寸的基礎(chǔ)上，適當(dāng)控制主梁剛度，使其主梁剛度切實(shí)地達(dá)到結(jié)構(gòu)受力的設(shè)計(jì)要求，以避免次應(yīng)力的出現(xiàn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)販p少上層結(jié)構(gòu)的剛度，取消對剪力墻的

15、設(shè)計(jì)，并盡量在保證軸壓比的前提下，將墻肢剪短，并且適當(dāng)?shù)卦黾悠湎虏拷Y(jié)構(gòu)的剛度，合理設(shè)置落地足夠數(shù)量、適當(dāng)厚度的剪力墻（核心剪力墻厚度控制為400m，其他剪力墻則控制為350mm），并且在對各剪力墻進(jìn)行均勻布設(shè)的基礎(chǔ)上，盡可能地避免在其墻體上開設(shè)小洞。 </p><p>　　三、結(jié)束語：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑項(xiàng)目越來越多，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜化、多樣化，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用普遍。強(qiáng)化高層建筑轉(zhuǎn)

16、換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，提高轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的應(yīng)用能力，是建筑行業(yè)迫切需要解決的問題。因此，在未來高層建筑不斷增加的條件下，深入對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的分析和研究，是提高高層建筑技術(shù)含量和建設(shè)水平的有效依據(jù)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]王春偉.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題分析[J].黑龍江科技信息,2011(23) </p