關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的探討

1、<p>　　關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的探討</p><p>　　摘要：由于建筑功能的需要，形成了建筑上層的結(jié)構(gòu)形式與下層的結(jié)構(gòu)形式不一樣；或上下層結(jié)構(gòu)形式一樣，但上下層結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)的尺寸不一樣。為解決這一矛盾，就采用了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，本文對(duì)不同幾種轉(zhuǎn)換層進(jìn)行闡述以及布置受力進(jìn)行分析研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；形式 </p><p>

2、　　1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn) </p><p>　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的突出特點(diǎn)主要有兩個(gè)方面：一是轉(zhuǎn)換層通常設(shè)置在建筑 </p><p>　　物的下部，在它的上面承受著幾十層的荷載，受力復(fù)雜，它的破壞將會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難 </p><p>　　性的后果。由于設(shè)計(jì)時(shí)分析方法的限制，對(duì)各種形式轉(zhuǎn)換層難以做到精確分析； </p><p>　　另一方面是轉(zhuǎn)換層部位

3、地震反應(yīng)強(qiáng)烈。由于轉(zhuǎn)換層承受荷載巨大，導(dǎo)致其截面超 </p><p>　　出常規(guī)，鋼材耗用量大、剛度大，重量也較一般樓層顯著加大。 </p><p>　　⑴轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常具有數(shù)倍于上部結(jié)構(gòu)的跨度，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向撓度成為嚴(yán)格控制的目標(biāo)。 </p><p>　?、平Y(jié)構(gòu)中由于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑有大的改變，這決定了

4、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。 </p><p>　?、寝D(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的連續(xù)施工強(qiáng)度大，有的施工過(guò)程復(fù)雜，有一定的難度。 </p><p>　?、绒D(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件常常承受其上部結(jié)構(gòu)傳下來(lái)的巨大豎向荷載或懸掛下部結(jié)構(gòu)的多層荷載，使得轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力很大，因此，豎向荷載成了控制轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要因素。 </p><p>　　2高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念 </

5、p><p>　　近年來(lái)國(guó)內(nèi)外高大建筑的數(shù)量越來(lái)越多，其建筑及結(jié)構(gòu)形式向著體型復(fù)雜、功能多樣的方向發(fā)展，其目的在于為人們提供良好的生活環(huán)境和工作條件。在同一座建筑中，沿房屋高度方向建筑功能要發(fā)生變化，上部樓層布置旅館、住宅，中部樓層用作辦公用房，下部樓層作商場(chǎng)、餐館和文化娛樂(lè)設(shè)施之用，由于上下樓層建筑功能的不同，所以需相應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)布置形式。 </p><p>　　因建筑功能需要，上部小空間

6、，下部大空間，上部部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，而通過(guò)水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與下部豎向構(gòu)件連接，這樣構(gòu)成的高層建筑結(jié)構(gòu)稱為帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　從建筑功能上看，上部樓層需要采用小開(kāi)間的軸線和布置較多的墻體以滿足旅館和住宅的功能需求，中部樓層則需要小的或中等大小的室內(nèi)空間，可以在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)量的墻體以滿足辦公用房的功能需求，下部樓層則需要采用盡可能大的自由靈活的室內(nèi)空間，要求柱網(wǎng)尺寸大、墻體

7、盡量少，以滿足商場(chǎng)、餐館等公用設(shè)施的功能需求。這種要求與結(jié)構(gòu)的合理、自然布置正好相反，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)下部樓層受力很大，即正常應(yīng)當(dāng)下部剛度大、墻多、柱網(wǎng)密，到上部逐漸減少。這樣，結(jié)構(gòu)的正常布置與上述建筑功能對(duì)空間的需求正好相互矛盾。 </p><p>　　為了滿足建筑功能的要求，結(jié)構(gòu)必須以與常規(guī)方式相反進(jìn)行布置，上部小空間，布置剛度大的剪力墻，下部大空間，布置剛度小的框架柱。由于不同的建筑使用功能要求不同的空間劃分布置，

8、相應(yīng)地，要求不同的結(jié)構(gòu)形式，如何將他們之間通過(guò)合理地轉(zhuǎn)換過(guò)渡，沿豎向組合在一起，就成為多功能綜合性高層建筑結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵技術(shù)。為此，必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)換層概念，主要是指在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系中，合理解決豎向結(jié)構(gòu)的突變性轉(zhuǎn)化和平面的連續(xù)性變化的結(jié)構(gòu)單元體系。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是上下兩層的結(jié)構(gòu)不一樣，必需設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)換層來(lái)“承上啟下”。 </p><p>　　3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布置原則 <

9、/p><p>　　3.1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用 </p><p>　　一般而言，當(dāng)高層建筑下部樓層豎向結(jié)構(gòu)體系或形式與上部樓層差異較大，或者下部樓層豎向結(jié)構(gòu)軸線距離擴(kuò)大或上、下部結(jié)構(gòu)軸線錯(cuò)位時(shí)，就必須在結(jié)構(gòu)改變的樓層布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。因此，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處?kù)`活布置（也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層），且自身的這個(gè)空間既可

10、作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過(guò)于懸殊。對(duì)大底層多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。 </p><p><b>　　3.2豎向布置 </b></p><p>　?、賾?yīng)避免高位轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換層位于3層以上時(shí)，層間位移角、剪力的分配及傳力途

11、徑發(fā)生急劇突變，易形成薄弱層，抗震非常不利。對(duì)部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過(guò)第5層；8度區(qū)不宜超過(guò)3層。轉(zhuǎn)換層位置超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)作專門研究并采取有效措施，6度時(shí)其層數(shù)可適當(dāng)增加；底部帶轉(zhuǎn)換層的框架―核心筒結(jié)構(gòu)和外筒為密柱框架的筒中筒結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置可適當(dāng)增加。 </p><p>　?、诓贾眯问?。沿高層建筑方向轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以是分段布置，形成大框架套小框架的巨型框架結(jié)構(gòu)；可以間隔布置

12、，形成錯(cuò)列墻梁或朽架式框架結(jié)構(gòu)，這種情況是要求沒(méi)有支撐障礙的寬敞內(nèi)部空間，它必須采用大跨度樓蓋結(jié)構(gòu)，即采用一組三層水平構(gòu)件的梁系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)換大梁來(lái)支撐主梁，再由主梁支撐次梁。這里的轉(zhuǎn)換大梁起到解決大跨度樓蓋和改變各主梁間距的作用，與用它來(lái)改變柱列是同一實(shí)質(zhì)；錯(cuò)列剪力墻結(jié)構(gòu)也可設(shè)置于建筑物的頂部，懸掛下部結(jié)構(gòu)的荷載；疊層承托析架結(jié)構(gòu)及多梁承托結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　3.3結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層 </

13、b></p><p>　　當(dāng)建筑物較高柔（例如框架―簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)），整體剛度有可能不足時(shí)，在結(jié)構(gòu)豎向的一定部位設(shè)置水平剛性樓層（即加強(qiáng)層），人為地加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體彎曲效應(yīng)，這時(shí)轉(zhuǎn)換層可同建筑物的加強(qiáng)層、設(shè)備層等統(tǒng)一考慮。 </p><p>　　4高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及分類 </p><p>　　4.1轉(zhuǎn)換層的布置形式 </p><p>　　

14、⑴底部結(jié)構(gòu)形式為大空間的轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　底部數(shù)層結(jié)構(gòu)形式設(shè)置為大空間在高大建筑中是最常見(jiàn)的情況，這時(shí)可有兩種基本做法：①轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)跨越底層建筑平面的兩端，把荷載傳到底層結(jié)構(gòu)的幾個(gè)支撐點(diǎn)上，這一做法稱為橋式結(jié)構(gòu)。②轉(zhuǎn)換層中部支撐在一個(gè)強(qiáng)勁的筒體上，四周向外懸挑，由此創(chuàng)造底部數(shù)層的大空間（層），使之成為一個(gè)大商場(chǎng)、停車場(chǎng)、展覽廳或者城市廣場(chǎng)的一部分。 </p><p>　?、仆獠?/p>

15、形成大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于筒中筒結(jié)構(gòu)的建筑而言，其內(nèi)筒結(jié)構(gòu)布置從上到下不需作什么變化，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置轉(zhuǎn)換的主要是外筒。外框筒為了布置大的入尸，常常要求在下部樓層布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件以在建筑底部擴(kuò)大柱距、形成大的開(kāi)間。外筒的轉(zhuǎn)換主要通過(guò)轉(zhuǎn)換梁（或墻梁）、轉(zhuǎn)換析架、轉(zhuǎn)換空腹析架、多梁轉(zhuǎn)換、合柱以及轉(zhuǎn)換拱等轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行，按結(jié)構(gòu)功能，轉(zhuǎn)換層可分為三類：①上層和下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換。多用于剪力墻

16、結(jié)構(gòu)和框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，它將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架，以創(chuàng)造一個(gè)較大的內(nèi)部自由空間。②上、下層的柱網(wǎng)、軸線改變。轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但是通過(guò)轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)，并常用于外框筒的下層形成較大的入口。③同時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線布置。 </p><p>　　4.2轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)形式有：梁式（墻

17、梁式）、空腹析架式、斜桿精架式、箱形和板式等。其中梁式轉(zhuǎn)換層應(yīng)用最為廣泛，它設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)單，受力明確，一般應(yīng)用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中。轉(zhuǎn)換梁可沿縱向或橫向平行布置；當(dāng)需要縱、橫向同時(shí)設(shè)置時(shí)，可采用雙向梁的形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置。單向托梁、雙向托梁連同上、下層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。當(dāng)上、下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較多，難以用梁直接承托上下結(jié)構(gòu)布置的轉(zhuǎn)換時(shí)，則需將樓板做成厚板，形成板式轉(zhuǎn)換。板式轉(zhuǎn)換層的上下結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)可以進(jìn)行靈

18、活布置，毋需與上層結(jié)構(gòu)對(duì)齊，但自重很大，且材料耗用較多。 </p><p><b>　　5結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作，既關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，又關(guān)系到建筑的適用性和經(jīng)濟(jì)性，因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作是十分重要的。因此，工程人員在工作中應(yīng)事無(wú)巨細(xì)，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，才能將高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)工作做