董彥粉 石文山

【摘 要】引言現(xiàn)階段，城市中建筑項(xiàng)目的高度逐步增大，因而轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)質(zhì)量對于高層建筑的整體設(shè)計(jì)效果有著重要的影響。具體設(shè)計(jì)工作中，要對建筑項(xiàng)目的具體狀況進(jìn)行全面分析，選取合理的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式，對關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，提高轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)質(zhì)量?；诖?，以下對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑中的應(yīng)用分析進(jìn)行了探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用分析

中國分類號：TU973 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

隨著城市化進(jìn)程的急劇加快，城市中建筑項(xiàng)目的體量與高度不斷增加。在進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)工作時(shí)，做好轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對于提高建筑的安全性、穩(wěn)定性有著極其重要的意義。作為高層建筑的核心結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層有著承上啟下的連接作用。為了真正滿足建筑物基本功能的需求，那么就必須要反常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建筑物上部結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置高剛度剪力墻，而其下部結(jié)構(gòu)則需要取消一部的分剪力墻結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)設(shè)置一些剛度較小的框架柱結(jié)構(gòu)。對于上部結(jié)構(gòu)而言它起到了基礎(chǔ)性作用，對于建筑下部結(jié)構(gòu)它又發(fā)揮著頂板作用。

1轉(zhuǎn)換層的主要功能

雖然高層建筑通常都有密集的下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但是隨著建筑高度不斷增加，上部結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件密度逐漸下降，建筑整體內(nèi)部構(gòu)件呈現(xiàn)出上疏下密的特點(diǎn)；高層建筑的下部一般為商業(yè)區(qū)域，上部建筑則主要為居住區(qū)域，由于使用功能差異較大，因此上下部結(jié)構(gòu)的受力情況也存在很大區(qū)別，上下部結(jié)構(gòu)在應(yīng)力傳導(dǎo)方面可能會出現(xiàn)受力不均衡、應(yīng)力過于集中的問題。梁式轉(zhuǎn)換層的主要作用就是改善高層建筑的內(nèi)部受力情況，其可以將上部小開間豎向結(jié)構(gòu)荷載傳導(dǎo)至底端大開間豎向結(jié)構(gòu)處，以提高荷載分布的均衡性，從而提高整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性。

2高層建筑常用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式以及特點(diǎn)研究

3.1桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

一般來說，桁架結(jié)構(gòu)根據(jù)形式的不同，可以細(xì)分為兩種不同的類型：①空腹桁架；②實(shí)腹桁架。與梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)不同點(diǎn)是，這一類型的結(jié)構(gòu)在受力方面更加明確，并且可以提供更大的使用空間。此外，結(jié)構(gòu)的自重相對較小，有著良好的抗震性能。但是，由于該結(jié)構(gòu)有著一定的復(fù)雜性，因而設(shè)計(jì)工作難度較大，尤其在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要引起設(shè)計(jì)人員的重點(diǎn)關(guān)注。具體設(shè)計(jì)工作中，要嚴(yán)格遵循“強(qiáng)斜腹桿、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的重要原則。另外，在節(jié)點(diǎn)位置處，受力狀態(tài)較為復(fù)雜，并且容易出現(xiàn)剪切脆性破壞等問題。因而，設(shè)計(jì)時(shí)要注重配筋計(jì)算。采用這一轉(zhuǎn)換層，還存在著施工不便、桁架轉(zhuǎn)換性能受限等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑的具體狀況合理選用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式。

2.2梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

梁式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)的出現(xiàn)和運(yùn)用，得益于高層建筑技術(shù)水平的不斷提高，是在已有技術(shù)基礎(chǔ)上做出的突破和改進(jìn)，屬于一種新型的高層建筑施工技術(shù)。其運(yùn)用價(jià)值主要表現(xiàn)為：通過運(yùn)用梁式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)，對高層建筑上下層結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的管理，能夠使樓層結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，使來自上層結(jié)構(gòu)的壓力得到合理分配，規(guī)避可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題。高層建筑自有其特殊性，在建設(shè)過程中，隨著樓層的增高，下部樓層承受的壓力會越來越大，而越往上的樓層受到的壓力則越小，從而導(dǎo)致高層建筑整體的受力狀況缺乏均衡性，給建筑設(shè)施的后期使用留下了安全隱患?；诖?，梁式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它的運(yùn)用成功地改善了高層建筑的受力狀況，保障了建筑的穩(wěn)定性和安全性。

2.3板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)工作中要將其做成厚板結(jié)構(gòu)，最終形成板式轉(zhuǎn)換層。設(shè)計(jì)中由于需要對建筑的抗剪、抗沖切強(qiáng)度進(jìn)行考慮，因而轉(zhuǎn)換板的厚度相對較大，轉(zhuǎn)換板的厚度往往會控制在2.0～2.8m之間。但是，在進(jìn)行板式轉(zhuǎn)換層下層柱的設(shè)計(jì)工作時(shí)，可以進(jìn)行靈活布置，但由于結(jié)構(gòu)自重較大，因而對于材料的消耗量較大，并且施工難度顯著增加。

3梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 框支柱設(shè)計(jì)

在具體的建筑項(xiàng)目中可以根據(jù)高層建筑所承受的地震級別設(shè)計(jì)框支柱的級配，框支柱以一級與二級軸力值為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況對實(shí)際系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，放大受力，一級軸力值擴(kuò)大系數(shù)取1.50，二級軸車值擴(kuò)大系數(shù)1.25，根據(jù)該數(shù)值即可計(jì)算出梁式轉(zhuǎn)換層框支柱的數(shù)量?？蛑拥念愋?、層數(shù)均由框支柱決定，如果某高層建筑使用框支柱大于10根，框支層取一層或兩層，所有框支柱的受力總合應(yīng)不大于基地受力的20%，才能將梁式轉(zhuǎn)換層的穩(wěn)定性價(jià)值充分發(fā)揮出來。框支柱的結(jié)構(gòu)不同，其對于框支層、受力、剪力等均有差異，因此具體設(shè)計(jì)中要根據(jù)框支柱的設(shè)計(jì)情況得出梁式轉(zhuǎn)換層的各項(xiàng)參數(shù)。

3.2轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸應(yīng)由剪壓比計(jì)算確定，以避免發(fā)生脆性破壞，同時(shí)確保截面具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%，轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長貫通，下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。

3.3截面設(shè)計(jì)

截面設(shè)計(jì)要先合理分析梁的受力性能及轉(zhuǎn)換層的受力形式，轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)包括柱型與托墻型兩種形式，柱型式轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)除了要準(zhǔn)確計(jì)算截面尺寸外，還要充分考慮配筋問題。具體設(shè)計(jì)過程中可根據(jù)剪壓比計(jì)算轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸，可有效避免脆性破壞的問題，截面必須保證有合適的含箍率，可用剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1.2，且轉(zhuǎn)換梁中主筋不得有接頭，上部主筋至少50%全長貫通全梁，上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%，下部主筋要全部貫通伸入柱內(nèi)。確定上弦桿、下弦桿的箍筋。盡量避免在轉(zhuǎn)換梁上開洞，如不可避免可在梁中及軸附近開洞，且洞口、下弦桿等位置要加密箍筋，以提高結(jié)構(gòu)的抗剪能力；如洞口內(nèi)力較大則需采用型鋼構(gòu)件加強(qiáng)。轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級至少C30以上。如建筑上部墻體出現(xiàn)滿跨則城要進(jìn)行深梁設(shè)計(jì)，才能保證框架轉(zhuǎn)換梁與墻體之間共同發(fā)揮作用。計(jì)算框架轉(zhuǎn)換梁跨中部分的軸向拉力時(shí)，不能采用普通梁的設(shè)計(jì)及計(jì)算方法，要適當(dāng)提高縱筋配筋量，且不能按照偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行處理。

3.4梁轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)

對于轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作而言，由于豎直方向的構(gòu)建不能實(shí)現(xiàn)貫通落地，這就要求設(shè)計(jì)工作中選用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換構(gòu)件，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。一些設(shè)計(jì)工作中也有用到斜撐以及箱形、厚板結(jié)構(gòu)等。如果高層建筑的轉(zhuǎn)換層采用了筒體結(jié)構(gòu)，那么要確保該結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒要滿足貫通落地的要求。同時(shí)，還要適當(dāng)?shù)脑黾訅Ρ诮Y(jié)構(gòu)的厚度。這樣一來，才能改善筒體結(jié)構(gòu)的剛度與整體性效果。相比于筒體結(jié)構(gòu)來說，如果轉(zhuǎn)換層采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，那么也要確保剪力墻滿足貫穿落地的要求，同時(shí)也需要對墻壁進(jìn)行適當(dāng)?shù)募雍裉幚怼?/p>

結(jié)束語

綜上所述，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，能夠確保高層建筑的受力狀況更加協(xié)調(diào)。同時(shí)，由于該結(jié)構(gòu)在施工方面有著較大的便利性，因而在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)功能轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]霍泳琴.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑中的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾，2019（23）：115-116.

[2]楊一洋.探究轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑工程中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2019（11）：107-108.

[3]郭夢莉.鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析[D].西安工業(yè)大學(xué)，2017.

[4]呼延競飛.帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（10）：116-117.

[5]易廣智.框支框架結(jié)構(gòu)受力性能及其轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式改進(jìn)的研究[D].湖南大學(xué)，2006