邱龍斌

廈門中福元建筑設(shè)計(jì)研究院（361009）

關(guān)于高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

邱龍斌

廈門中福元建筑設(shè)計(jì)研究院（361009）

梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到高層建筑的穩(wěn)定性。高層建筑單位必須明確梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才可滿足高層建筑的需求，避免產(chǎn)生不利點(diǎn)。因此，這里通過對梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，分析其在高層建筑中的應(yīng)用。

高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑是我國建筑事業(yè)的發(fā)展趨勢，緩解了我國用地緊張的現(xiàn)狀，越來越多的高層建筑投入到建設(shè)和使用中，人們更加關(guān)注高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用質(zhì)量。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)促使建筑工程合理應(yīng)用高層建筑的空間結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)高層建筑靈活的設(shè)計(jì)方式，而且有利于均衡受力，推進(jìn)高層建筑安全、穩(wěn)定的發(fā)展，滿足人們的生活需求。

1 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)原則

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需遵循一定的設(shè)計(jì)原則，才可發(fā)揮基礎(chǔ)能力[1]。主要的設(shè)計(jì)原則為:

1）盡量降低豎直構(gòu)件的使用數(shù)量，避免豎直構(gòu)件影響轉(zhuǎn)換效果。豎直構(gòu)件是剛度突變的主要來源，需嚴(yán)格控制豎直構(gòu)件的使用數(shù)量。

2）梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),需嚴(yán)格按照比例分配,保障內(nèi)部力度傳輸?shù)钠胶庑裕l(fā)揮轉(zhuǎn)換層力度均衡的優(yōu)勢，有效承擔(dān)高層建筑的內(nèi)力。

3）高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需通過縝密的計(jì)算，以公式計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合高層建筑的實(shí)際受力，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的受力準(zhǔn)確。

4）控制梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度分配。強(qiáng)度可以提高轉(zhuǎn)換層的適應(yīng)力，但是應(yīng)該結(jié)合高層建筑的基礎(chǔ)受力，不能隨意分配強(qiáng)度?？刂屏菏睫D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度可以保障梁式轉(zhuǎn)換層的性能,優(yōu)化轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的應(yīng)用。高層建筑梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)原則的要求下,才可發(fā)揮高效的作用，提高高層建筑空間轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)能力，提升建筑水平。

2 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)分析

近幾年,我國對高層建筑的發(fā)展提出新的要求，促使高層建筑朝向多空間、靈活性的方向發(fā)展。為達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),高層建筑充分應(yīng)用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，連接每個樓層空間。實(shí)際轉(zhuǎn)換層的類型比較多，其中梁式轉(zhuǎn)換層屬于常用結(jié)構(gòu),能夠滿足高層建筑對空間、連接設(shè)計(jì)的需求。

2.1 框支柱的設(shè)計(jì)分析

框支柱設(shè)計(jì)應(yīng)用在地震組合情況下，建筑單位根據(jù)高層建筑所承受的地震級別得出梁式轉(zhuǎn)換層框支柱的級配，一級與二級軸力值為框支柱參數(shù)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上調(diào)整系數(shù)，放大受力，一級軸力值的擴(kuò)大系數(shù)為1.50，二級軸力值為1.25，以此來確定梁式轉(zhuǎn)換層框支柱的數(shù)量[2]?？蛑е鶝Q定框支層的類型、層數(shù)，例如高層建筑所使用的框支柱在10根以上，此時框支層的數(shù)量取一層或兩層，所有框支柱的受力總和，應(yīng)控制在基地受力的20%以內(nèi)，由此發(fā)揮梁式轉(zhuǎn)換層的穩(wěn)定價(jià)值。不同框支柱對應(yīng)的框支層、受力、剪力均有不同，建筑單位需要根據(jù)框支柱的設(shè)計(jì)分析，得出梁式轉(zhuǎn)換層的各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 框支梁的設(shè)計(jì)分析

梁式轉(zhuǎn)換層的框支梁設(shè)計(jì)具有一定難度，主要是參數(shù)和受力分析比較復(fù)雜，影響框支梁的設(shè)計(jì)效率。框支梁截面的設(shè)計(jì)關(guān)系到梁體的穩(wěn)定性，尺寸由剪壓比得出。分析框支梁的設(shè)計(jì)參數(shù)高度需考慮框支梁的跨度，一般取1/6為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；寬度由高層建筑的墻體決定,需大于兩倍的墻體厚度，最主要的是不能小于400 mm?？蛑Я撼惺芨邔咏ㄖ亩喾搅Χ?，無法準(zhǔn)確辨別受力來源，一方面承載來自高層建筑雙層結(jié)構(gòu)的載荷力，另一方面?zhèn)鬏斂蛑Я旱膬?nèi)部受力。建筑單位通過框支梁的設(shè)計(jì)優(yōu)勢，穩(wěn)定高層建筑的剪力墻,提高剪力墻的抗震能力。雖然框支梁屬于梁式轉(zhuǎn)換層內(nèi)的復(fù)雜構(gòu)件，但是其安全性能比較高,建筑單位必須嚴(yán)格規(guī)劃框支梁的設(shè)計(jì)，達(dá)到級配要求，符合框支梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確?？蛑Я耗軌虬l(fā)揮極大的級配受力。

2.3 轉(zhuǎn)換層樓板的設(shè)計(jì)分析

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)與高層建筑的剪力墻設(shè)計(jì)存在密切的關(guān)系，而剪力墻同樣可以作為梁式轉(zhuǎn)換層的框支墻，確保轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)處于受力均衡的狀態(tài)[3]。例如，某高層建筑在設(shè)計(jì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時，需全面分析轉(zhuǎn)換層的受力情況，因?yàn)橄虏繕菍哟嬖谑芰Σ町?，促使過多的水平力集中在剪力墻上，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層的受力面臨突變威脅；相反，上部樓層水平力分配較合理，平均分布于剪力墻，所以該建筑重點(diǎn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的樓板，利用轉(zhuǎn)換層樓板，實(shí)現(xiàn)力度均分。該建筑利用剛度較高的樓板，構(gòu)成轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)部分。剛度可以提高該建筑所能承受的力度，穩(wěn)定建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，支持該建筑的整體穩(wěn)定。

3 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

分析高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn),提升轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平,達(dá)到強(qiáng)度級配。

3.1 豎向布置設(shè)計(jì)

高層建筑側(cè)向方面的受力處于不均衡狀態(tài)，下方受力要遠(yuǎn)大于上方，容易引發(fā)剛度突變，但是高層建筑內(nèi)的梁式轉(zhuǎn)換層不符合此類型的受力規(guī)律，所以梁式轉(zhuǎn)換層的豎向布置有以下幾種方式:

1）適當(dāng)減少梁式轉(zhuǎn)換層的豎向受力，將上方剪力墻作為研究對象，控制豎向受力。例如，某工程保持原有剪力墻的數(shù)量,削減每個剪力墻的厚度，減輕豎直方向的承載力,降低梁式轉(zhuǎn)換層的豎向承載力。

2）提升梁式轉(zhuǎn)換層的穩(wěn)定程度,采用高級配的混凝土材料,保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。C40屬于比較穩(wěn)定的混凝土,利用C40達(dá)到級配要求。

3）控制核心筒厚度，核心筒位于剪力墻內(nèi)。核心筒的厚度在400 mm以上，可以有效穩(wěn)定轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)。

3.2 平面布局設(shè)計(jì)

梁式轉(zhuǎn)換層的平面布局設(shè)計(jì)比較簡單。高層建筑一般采用對稱的設(shè)計(jì)方式,控制對稱兩側(cè)的誤差，可降低受力偏心率，穩(wěn)定轉(zhuǎn)換層的重心。平面布局設(shè)計(jì)需要圍繞梁式轉(zhuǎn)換層的周邊進(jìn)行，以此增強(qiáng)轉(zhuǎn)換層的強(qiáng)度，保障高層建筑在扭轉(zhuǎn)的過程中能夠保持高度穩(wěn)定的性能。梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可促使高層建筑在水平方向發(fā)生位移,控制位移距離，達(dá)到扭轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)、提高高層建筑的扭轉(zhuǎn)能力。因此，梁式轉(zhuǎn)換層的平面布局設(shè)計(jì)需要滿足高層建筑的實(shí)際需要，必須利用可靠的控制途徑，嚴(yán)格管控平面布局的每一項(xiàng)數(shù)據(jù)，避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)誤差，影響高層建筑的穩(wěn)定性。

3.3 地震等級設(shè)計(jì)

在高層建筑施工設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)換層處于承上啟下的部分。轉(zhuǎn)換層以下是框架式的剪力墻，以上全部為剪力墻，復(fù)雜程度較高，所以高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層面臨的地震等級的設(shè)計(jì)問題。梁式轉(zhuǎn)換層的基本設(shè)計(jì)需對應(yīng)規(guī)范的地震級配，必須保障地震等級符合梁式轉(zhuǎn)換層的需求，保持一致的力度分配。普通的梁式轉(zhuǎn)換層按照對應(yīng)的地震等級設(shè)計(jì)，針對比較特殊的轉(zhuǎn)換層，需要明確地震等級，例如高位轉(zhuǎn)換層應(yīng)主動提高地震等級，因?yàn)楦呶晦D(zhuǎn)換層處于高層建筑結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)區(qū)，屬于關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部分，承擔(dān)全部地震受力，所以必須根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提高等級級別。

4 結(jié)語

梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑施工中發(fā)揮著主要作用，可提高建筑工程的建設(shè)指標(biāo),保障高層建筑的穩(wěn)定性。梁式轉(zhuǎn)換層在所有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，屬于效益明顯的一類。建筑單位對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用梁式轉(zhuǎn)換層,確保高層建筑具備穩(wěn)定的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。建筑單位在梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，需要嚴(yán)格遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，優(yōu)化高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

[1]馬亮.淺談梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2011(09): 89～91.

[2]黃志勇.論某高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].廣東科技, 2012(06):90～92.

[3]曾秋寧.淺談高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè),2012(07):112.