高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用探索

葉永紅

(重慶應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 401520)

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用探索

葉永紅

(重慶應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 401520)

近年來，隨著城市可利用土地面積的逐漸縮小，高層建筑在城市建設(shè)中也越來越普遍，它的建筑結(jié)構(gòu)形式、建筑規(guī)模以及使用功能等都出現(xiàn)了翻天覆地的變化，在高層建筑中增加轉(zhuǎn)換層就成為其中較為典型的案例。而梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)也因其施工簡單、經(jīng)濟(jì)效果明顯以及計(jì)算過程簡潔等優(yōu)勢(shì)，被廣泛的運(yùn)用于高層建筑轉(zhuǎn)換層建設(shè)中。因此，為了保證高層建筑轉(zhuǎn)換層的施工質(zhì)量，就必須要對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理以及應(yīng)用加以研究，從而為之后高層建筑行業(yè)的良性發(fā)展提供參考依據(jù)。

高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原理；應(yīng)用；研究

引言：在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)以及城市人口迅速增長的時(shí)代背景下，為了在有限的城市土地上獲得更多的生活以及工作空間，建筑物就不得不向著高空發(fā)展，這也為高層建筑以及超高層建筑創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展前景。想要在高層建筑中實(shí)現(xiàn)不同功能區(qū)的分隔，就必須運(yùn)用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，而梁式轉(zhuǎn)換層作為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的一種，在高層建筑中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，要加大對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的研究力度，對(duì)它的設(shè)計(jì)原理以及實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)深入了解，從而確保它能在實(shí)際使用中發(fā)揮它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及作用。

一、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

經(jīng)過長期的實(shí)踐研究表明，高層建筑結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層位置越高，則整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能就越差，而怎樣在高層建筑中布置梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，就成為現(xiàn)階段所有業(yè)內(nèi)人士需要關(guān)注的重點(diǎn)問題。其中，相關(guān)施工企業(yè)可以從以下幾個(gè)方面入手：

1、對(duì)稱布置

在梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要保證剪力墻以及轉(zhuǎn)換柱之間始終保持對(duì)稱，防止梁柱的柱腳出現(xiàn)轉(zhuǎn)角問題。一旦轉(zhuǎn)角現(xiàn)象嚴(yán)重，就會(huì)讓立柱發(fā)生內(nèi)力超筋現(xiàn)象。

2、豎向布置

在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，豎向結(jié)構(gòu)會(huì)影響到整棟建筑的抗震性能，它會(huì)極大降低轉(zhuǎn)換層的剛度。因此，在設(shè)計(jì)中要盡可能的沿著較高位置來進(jìn)行布置，也可以結(jié)合建筑的特殊要求，在布局設(shè)計(jì)中布置轉(zhuǎn)換層，并減少豎向構(gòu)件的使用率。

3、高度設(shè)置

梁式轉(zhuǎn)換層的高度要合理，可以偏低但不能偏高，一旦高度過高，就會(huì)影響到轉(zhuǎn)換層周圍內(nèi)力的抗震性能，同時(shí)也會(huì)從另一個(gè)角度影響到建筑的抗震設(shè)計(jì)。在高位轉(zhuǎn)換過程中，要對(duì)下段框支結(jié)構(gòu)的柔軟度加以重視，并防止剪切等問題的出現(xiàn)。為了對(duì)低層間的內(nèi)力突變以及位移力進(jìn)行有效控制，要讓每個(gè)剛度的效率都保持一致。此外，在設(shè)計(jì)間距時(shí)，也要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)行事。

4、計(jì)算要準(zhǔn)確

在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果無法保證數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，那么整個(gè)設(shè)計(jì)方案就談不上科學(xué)有效。打個(gè)比方來說，借助構(gòu)建相應(yīng)的計(jì)算模型來模擬高層建筑的具體受力變形情況，需要采取三維空間的整體結(jié)構(gòu)來對(duì)其進(jìn)行研究，并通過現(xiàn)有手段實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)局部的有效計(jì)算，從而保證整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算過程的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性。

5、結(jié)構(gòu)剛度設(shè)置

帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑，如果轉(zhuǎn)換層自身的剛度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，就會(huì)對(duì)整個(gè)建筑的抗震性能造成影響，保證結(jié)構(gòu)剛度也是梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性原理之一。在設(shè)計(jì)中，梁的高度通常要超過其跨度的 12%左右；而高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層要盡量選用性能等級(jí)較高的混凝土進(jìn)行施工，以此來保證它的剛度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并在這一基礎(chǔ)上為功能性轉(zhuǎn)換工作的順利進(jìn)行提供保障。

二、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用以及要點(diǎn)

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜程度較高的工作，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中，除了要嚴(yán)格遵循以上設(shè)計(jì)原理之外，還要對(duì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)加以重視，以此來確保整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性以及穩(wěn)定性。

1、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

（1）鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

在我國科技技術(shù)不斷更新?lián)Q代的時(shí)代背景下，高層建筑的高度也由原來的幾十層逐漸增加到現(xiàn)在的上百層，這也就對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的承載力提出了更高的要求，轉(zhuǎn)換構(gòu)件的尺寸以及材質(zhì)也較過去有了很大的不同，這就在一定程度上對(duì)建筑的層高以及可利用空間做出了限制。在這種情況下，就急需一種新型材料來取代原來的轉(zhuǎn)換構(gòu)件材料，鋼骨混凝土就走入了設(shè)計(jì)人員的視野。鋼骨混凝土在實(shí)際使用中，會(huì)大大縮小轉(zhuǎn)換梁的截面大小，同時(shí)又能進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換梁的承載力以及剛度，它的抗震性能也會(huì)得到很大提高。與此同時(shí)，在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工時(shí)，運(yùn)用鋼骨混凝土還能大大節(jié)省施工周期，將支模以及綁扎鋼筋環(huán)節(jié)所需的時(shí)間以及人工大大減少。也正是由于鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換構(gòu)件的種種優(yōu)勢(shì)，使得它在很多底部大空間結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)盡管在我國還沒有被廣泛普及，但是在一些廣為人知的建筑中可以看到它的身影。舉例來說，位于北京國際貿(mào)易中心的國際旅館就是其中較為典型的代表，在這棟高達(dá)26層的建筑中，第四層的轉(zhuǎn)換層就是采用的鋼骨混凝土構(gòu)件，并為建筑上段的二十層起到了很好的承載作用。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層

運(yùn)用在高層建筑中的預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，即截面較小、鋼材用量小、混凝土用量小以及自重輕等，與此同時(shí)，它還具有很大的跨度。但是由于目前這項(xiàng)技術(shù)的不成熟，使得預(yù)應(yīng)力材料的成本居高不下，相應(yīng)的施工流程也較為復(fù)雜，相信在未來的科技發(fā)展過程中，這些問題將被一一解決。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，它的造價(jià)與上述的鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的造價(jià)差別不大，這也使它在我國目前的高層建筑施工中運(yùn)用的較為普遍，其中最具代表性的就是北京人民檢察院，它的建造過程就合理的運(yùn)用了這一技術(shù)。

2、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的要點(diǎn)

（1）在高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了提高它的利用率，通常會(huì)將轉(zhuǎn)換層當(dāng)作設(shè)備層來使用，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要對(duì)腹部開口位置以及開口大小進(jìn)行綜合考慮；

（2）在保證高層建筑正常使用功能的前提下，下段結(jié)構(gòu)的截面大小可以適當(dāng)增加，相應(yīng)的剪力墻以及混凝土的強(qiáng)度等級(jí)也要增加，避免轉(zhuǎn)換層與下段結(jié)構(gòu)豎向剛度產(chǎn)生突變。通常情況下，轉(zhuǎn)換層混凝土的強(qiáng)度要始終控制在C30以上；

（3）在確保施工方案可行性以及滿足建筑外觀要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還要綜合考慮以下內(nèi)容，比如為了滿足住宅建筑中衛(wèi)生間降板需要，轉(zhuǎn)換層可以考慮整體降板，一方面保證的施工的簡單快捷，另一方面還能確保樓板的連續(xù)性。

三、結(jié)語

綜上所述，在我國建筑業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，建筑技術(shù)以及建筑水平也較之以往有了很大進(jìn)步。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為我國高層建筑中不可或缺的一部分，它的合理利用不僅可以進(jìn)一步擴(kuò)大高層建筑的使用空間，同時(shí)還能通過靈活運(yùn)用多種結(jié)構(gòu)形式，來更好地滿足它的安裝需求。另外，在高層建筑中運(yùn)用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)還能有效改善現(xiàn)有的建筑受力情況，并在一定程度上降低工程的施工難度。因此，對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理以及應(yīng)用加以研究，對(duì)我國整體建筑業(yè)來說，具有至關(guān)重要的意義。

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[2]楊薇.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2015,(17):7461-7461.

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1007-6344（2016）07-0113-01

葉永紅 女 1990年8月 助教 大學(xué)本科 重慶應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 土木工程專業(yè)