對建筑轉換層結構設計相關問題的分析研究

1、<p>　　對建筑轉換層結構設計相關問題的分析研究</p><p>　　【摘 要】本文首先闡述了高層建筑轉換層概念，就轉換層設計原則和主要結構形式進行分析，并對設計轉換層結構過程中的幾個主要問題作重點探討，希望有所指導和幫助。 </p><p>　　【關鍵詞】建筑轉換層；設計；結構形式；探析 </p><p>　　現(xiàn)代高層建筑大多是具備辦公、購物、娛樂、停

2、車、餐飲以及住宅等多項功能的綜合性建筑，此類建筑中轉換層的應用較為普遍。在設計轉換層結構時應以工程實際情況為依據(jù)，并考慮驗算中不明確的受力狀態(tài)，確保設計方案的科學性、合理性以及全面性，最大程度地降低施工難度與風險，以此實現(xiàn)建筑成本投資的有效控制，節(jié)約能源消耗，使建筑單位面積利用率最大化，同時為居住著提供便宜、舒適的工作條件與生活環(huán)境，從而更好地與快節(jié)奏、高效率的現(xiàn)代化生活相適應。 </p><p>　　一、建筑轉

3、換層結構的概念 </p><p>　　就高層建筑來說，在其轉換層的設置過程中必然應對轉換層形式加以合理選擇，在布置結構的同時利用加強主要構件的設計來提高結構整體安全性能。高層建筑由于結構自重原因?qū)е缕湎虏繕菍映惺茌d荷極為龐大，而上部樓層承受載荷則相對較小，因而其結構布置一般應為下部柱網(wǎng)密、墻體多、剛度較大；上部柱、墻數(shù)量則逐漸減少，減小柱網(wǎng)密度。這種正常結構布置恰恰與建筑功能空間需求相悖。所以，在設計過程中為與建

4、筑功能需求相適應，設計師通過“反常規(guī)設計“解決了這一矛盾，即下部設計較大空間，上部則設計較小空間；將具有較大剛度的剪力墻布置在上部，剛度較小的框架柱則布置在下部。而要想實現(xiàn)上述結構布置，用于結構轉換的水平轉換構件——轉換層結構必不可少。 </p><p>　　二、幾種主要的轉換層結構形式 </p><p>　　（一）梁式轉換層。梁式轉換層具有直接而明確的傳力途徑，當承托層數(shù)相對較多、跨度較

5、大時，其截面高度一般取1.6～4.0m為宜；若承托層數(shù)較少、跨度較小時截面高度則以0.9～1.4m為佳。梁式轉換層構造簡單，施工快捷，具有可靠的工作性能，其轉換梁具有良好的受力性能。此外其結構計算也較為簡單。 </p><p>　?。ǘ╄旒苁睫D換層。桁架式轉換層同樣也具有清楚的傳力途徑。施工過程中可選擇輕質(zhì)建筑材料用于節(jié)間填充，從而有利于控制結構自重。與此同時，與轉換梁相比，其抗側力剛度明顯更小，因而經(jīng)梁式轉換

6、設計處理的高層建筑地震反應明顯要強于應用桁架式轉換設計的高層建筑。桁架式轉換層施工與構造都相對復雜，但轉換桁架有利于轉換層空間的充分利用，從而在管道和開洞大小、位置的設置方面更為靈活。此外根據(jù)實際施工可知，與梁式轉換層相比，桁架式轉換層施工用料及成本更為節(jié)約。 </p><p>　　（三）板式轉換層。板式轉換層受力較為復雜，傳力不明確，其上下相鄰兩層承受作用力較大?？紤]到抗沖切和抗剪因素，在地震作用下容易出現(xiàn)較為

7、強烈的反映。板式轉換層的板厚度通常在2.0～2.8m范圍內(nèi)，其結構計算較為困難，且在施工過程中上部結構布置存在困難，導致混凝土用量較大。而本身承受載荷較大，在設計下部構件時其承載力要求也隨之提高，因而需要三向配筋。 </p><p>　　三、建筑轉換層結構設計過程中的若干問題 </p><p>　　（一）配合建筑專業(yè)。在高層建筑設計過程中選擇轉換層結構形式時必須配合建筑專業(yè)，以此來適應建筑

8、需求。首先是選擇轉換層結構形式應結合建筑外觀，比如拱式轉換、巨型框架等受力性能良好，同時還較好地適應了建筑外觀需求；其次是轉換層結構必須為實現(xiàn)建筑功能而服務。在實際工程中轉換層通常由設備層兼之，這種情況下轉換層應預留出足夠通過設備管道的空間，若洞口尺寸大于開孔梁設計允許范圍時，則梁式轉換層應由空腹或者實心桁架轉換層取代。 </p><p>　?。ǘ┍苊飧呶晦D換，盡量低位轉換。通常來說，需要設置轉換層的高層建筑結

9、構都較為復雜，其結構在一定程度上存在豎向剛度突變，同時轉換層鄰近區(qū)域的變位、內(nèi)力以及剛度都可能存在突變，進而構成薄弱層，不利于高層建筑整體抗震性能的提高。因而轉換層位置的設置應遵循宜低不宜高的原則，將轉換層層位盡量降低，特別是抗震結構設計，一般應取三層以下，最高不應大于六層，盡量避免高位轉換。 </p><p>　?。ㄈ┝η笊舷螺S網(wǎng)部分對齊。當結構上下部軸網(wǎng)均出現(xiàn)錯位時，則只能選用厚板式作為轉換層結構形式。在各

10、類轉換層結構形式中，厚板式轉換層結構缺點最多。此類結構設計難度較高，受力性能較差，施工困難，且難以控制施工成本，與其他轉換層（如梁板式轉換層）相比缺乏經(jīng)濟性。因而應確保上下軸網(wǎng)之間部分對齊，同時兩部分軸網(wǎng)對齊部分越多，在設計轉換層結構時就越簡單，整體結構就具有更為明確的受力和更佳的經(jīng)濟效果。 </p><p>　　（四）合理布置剪力墻與框支柱。對于高層建筑來說，在設置結構轉換層后無論選擇哪種結構體系，剪力墻部分與

11、地面接觸是必須保證的；轉換層下部框支柱應保持疏密均勻的柱距，剪力墻與框支柱之間的距離通常應不應超出12m。在轉換層上方，應選擇大開間方案布置剪力墻。同時對下部進行強化，確保下部結構剛度、延性以及強度足夠，并具有良好的抗震能力。保持轉換層平面的規(guī)則性，確保轉換大梁的剛度以及出平面外部分的穩(wěn)定性。 </p><p>　?。ㄎ澹┖侠磉x擇轉換層結構剛度。在設計轉換層結構過程中，轉換層結構剛度的設定是設計人員所要解決的重要

12、問題。若轉換層具有較大的結構剛度，則結構豎向剛度增大，引起地震反應，上下部轉換層受力狀態(tài)則更為不利；此外又增加了材料用量，其結構也缺乏經(jīng)濟性。而過小的轉換層結構剛度則會導致上部框支部分豎向構件同鄰近豎向構件之間出現(xiàn)沉降差，進而導致次應力較為明顯，需要增加配筋。 </p><p><b>　　結語： </b></p><p>　　在當前的各類高層建筑中，由于建筑功能需求

13、等原因，設計人員需要設置轉換層用于上下樓層不同結構體系的轉換，從而出現(xiàn)各種各樣的轉換層設計方案，本文對建筑轉換層結構設計相關問題展開分析研究，希望有所指導和幫助。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]沈朝勇，羅學海，黃襄云等.高層建筑轉換層結構的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].四川建筑科學研究，2010，36（2）：20-24. &

14、lt;/p><p>　　[2]張敏，王慶華.水平反復荷載作用下拱式轉換層結構滯回性能研究[J].建筑科學，2011，27（9）：1-6. </p><p>　　[3]梁炯豐，楊澤平，王慶華等.預應力混凝土拱式轉換層結構靜力彈塑性分析[J].世界地震工程，2012，28（3）：15-18. </p><p>　　[4]鄧護勇.高層建筑轉換層結構施工監(jiān)理控制要點探討[J].

15、城市建設理論研究（電子版），2013，（7）. </p><p>　　[5]吳玉華，樓文娟，葉小剛等.大跨度鋼桁架轉換層結構的豎向地震反應分析[J].地震工程與工程振動，2011，31（4）：89-93. </p><p><b>　　作者簡介： </b></p><p>　　樊一杰 ，內(nèi)蒙古人，就職于巴彥淖爾市臨河天成建筑設計有限公司，助理工