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      結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的研究與應(yīng)用

      2019-10-21 00:49:31蘆彬
      科海故事博覽·上旬刊 2019年5期
      關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)換層高層建筑應(yīng)用

      蘆彬

      摘要 時代發(fā)展與社會的進(jìn)步支持著我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展,在發(fā)展過程中高層建筑的數(shù)量越來越多。本文主要對高層建筑中的轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用展開研究。

      關(guān)鍵詞 高層建筑;轉(zhuǎn)換層;應(yīng)用

      引言:在我國高層建筑發(fā)展的初期,大多數(shù)高層建筑都是單用途設(shè)計和建造的,如高層住宅、辦公樓等,通過上下結(jié)合各類功能性建筑單元,給人們良好的居住和工作條件,適應(yīng)現(xiàn)代社會高效、快速生活的需要,集中緊湊的建筑設(shè)計,可以實(shí)現(xiàn)建筑面積的最大利用;相應(yīng)的集中緊湊的管理促進(jìn)了建筑投資和能耗的節(jié)約,也促進(jìn)了土地管理。

      一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

      高層建筑水平荷載對施工高度影響很大。水平移動是施工管理的主要目標(biāo)之一,高度越高。因此,水平荷載(包括由風(fēng)和地震引起的荷載)所占的比例越大,水平荷載所占的比例就越大。這是決定庫存結(jié)構(gòu)、材料消耗和成本的關(guān)鍵因素。這主要是由于快速增長的橫向運(yùn)動和內(nèi)部力量,增加了高度。 世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,快速增長人口以及城市用地的需求越來越少,城市建設(shè)不得不向高空發(fā)展。新的設(shè)備和技術(shù)使人們能夠在更高的水平上生活和工作,這體現(xiàn)在國家或城市的高層建筑技術(shù),以及降低市政建設(shè)投資的效益,用垂直交通代替水平交通,減輕城市交通負(fù)擔(dān)。

      二、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式的設(shè)計需要

      城市建設(shè)的逐步發(fā)展,高層建筑的多功能發(fā)展是高層建筑的趨勢,由于建筑功能和要求的不同,對建筑結(jié)構(gòu)和位置提出了不同的要求。商業(yè)要求、娛樂設(shè)施主要位于建筑物的底層,住宅和其他房屋通常位于建筑物的地上方,其覆蓋范圍和群體網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)太大,以適應(yīng)這種結(jié)構(gòu)變化和建筑物的變化。

      三、在高層建筑的設(shè)計原則

      1、親近性原則

      考慮到建筑物本身的規(guī)模,高層建筑的設(shè)計和建造理念離得較遠(yuǎn)。在以人為中心的建筑方面,親近性必須是建造高層建筑的基本先決條件,必須充分考慮到人民對高層建筑的需要。現(xiàn)代尺度將視覺感知作為第一,實(shí)際上,完全感知的高層建筑的理解,基于人類情感。根據(jù)美學(xué)要求,尺寸應(yīng)與大多數(shù)的尺度因素相聯(lián)系,在相應(yīng)的細(xì)節(jié)中,如樓梯,窗戶,陽臺,柱子,裝飾等尺寸。

      2、協(xié)調(diào)性原則

      建筑的總面積,包括高層建筑的各部分,如主樓、上層建筑等部門的相對尺寸匹配等,都應(yīng)考慮在內(nèi)。重視高層建筑的協(xié)調(diào)性。

      3、實(shí)用性原則

      這座建筑物具有上層和許多居民的特點(diǎn)。因此,諸如建筑物的穩(wěn)定性、抗震性、耐火性、各種電氣設(shè)備的安裝等實(shí)際問題,在建筑設(shè)計中應(yīng)考慮空間位置,對于建筑物的樓梯和總體分類的合理程度,只有依據(jù)實(shí)用科學(xué)的原則,才能使整個高層建筑得到發(fā)展效益。

      4、環(huán)保性原則

      在高層建筑的設(shè)計和規(guī)劃中,也要注意節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用要素,一方面要優(yōu)先考慮地域結(jié)構(gòu)的物理和地理環(huán)境,如交通便利等,通過節(jié)能建筑的設(shè)計和設(shè)計,合理利用太陽能電池板等先進(jìn)環(huán)保技術(shù),建立高水平的節(jié)能體系,一方面創(chuàng)造低成本、能源需求、舒適的居住環(huán)境和利用外層空間還應(yīng)包括節(jié)能和環(huán)保;占領(lǐng)高層建筑中最合理的建筑空間

      5、整體性原則

      要注意高層建筑與城市環(huán)境的整體性,要注意環(huán)境維度的恰當(dāng)實(shí)施,環(huán)境維度包括考慮高層所在城市的地理位置、城市規(guī)模、街道環(huán)境、要求等在建筑的輪廓等方面,必須根據(jù)具體的環(huán)境份額,建造高層建筑。

      四、轉(zhuǎn)換層的四種主要結(jié)構(gòu)

      設(shè)計和施工簡單,受力和經(jīng)濟(jì)性清楚使梁式轉(zhuǎn)換層被用于約80%的高層建筑中當(dāng)需要同時進(jìn)行垂直和水平轉(zhuǎn)移時,通常接受雙向圓形;板式轉(zhuǎn)換層,當(dāng)頂墻復(fù)雜時,頂墻和底墻要另外拆除,用發(fā)射梁的設(shè)計很難直接維護(hù),但梁體受力復(fù)雜,需要板厚的結(jié)構(gòu),不受結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的限制。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)件本身就很重要,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,材料消耗高,不暴露;箱形轉(zhuǎn)換層,上下兩層厚度較大且與中梁共同工作的地方,對于上下結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換,柱的方形尺寸的延長和軸的位移;桁架式轉(zhuǎn)換層,當(dāng)下面的柱子面積較大時,轉(zhuǎn)換的橫截面也較大,經(jīng)常達(dá)到整個樓層的高度。如果沒有孔,樓蓋不能使用,目前可以采用桁架式轉(zhuǎn)換層,但結(jié)構(gòu)和施工復(fù)雜,特別是節(jié)點(diǎn)。

      五、轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)

      在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中最常使用的是梁式轉(zhuǎn)換層,具有結(jié)構(gòu)合理、受力容易、策劃容易、傳遞能力強(qiáng)等益處。梁式轉(zhuǎn)換層被廣泛應(yīng)用于商場及酒店、住宅高層的頂部。當(dāng)然,他也存在一些問題。由于底部空間較大,傳輸距離非常大,要求梁具有較強(qiáng)的彎曲和折減能力強(qiáng)。這只能通過增加傳輸梁的橫向部分來實(shí)現(xiàn),從而對建筑物的外觀產(chǎn)生一定的影響。另外,當(dāng)重量增加時,容易形成上下剛度的突變,這對抗震非常不利。

      與梁式轉(zhuǎn)換層相比,桁架式轉(zhuǎn)換層具有更清晰的受力狀態(tài),應(yīng)用樓層結(jié)構(gòu)進(jìn)行管道的轉(zhuǎn)換施工可以安全進(jìn)行,但在節(jié)點(diǎn)的施工中桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工比較困難,這在建筑技術(shù)中并不常用。高度超過3m的轉(zhuǎn)換層,應(yīng)用桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)較為合適。

      箱式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計是將轉(zhuǎn)換層的兩層樓加厚后連接到一個實(shí)腹桿上。箱式轉(zhuǎn)換層的面內(nèi)剛度高,其重量介于厚板和厚板之間。這種結(jié)構(gòu)可以承受網(wǎng)絡(luò)上下柱變化較大,建筑布局非常靈活的情況。但缺點(diǎn)是上下柱剛度大,施工難度大,造價高。

      板式轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格能夠滿足墻體層的需要。在一個非常復(fù)雜的建筑中,厚板的使用會產(chǎn)生很好的效果。厚板轉(zhuǎn)換的缺陷是一個復(fù)雜的荷載,所以很難確定能量的傳遞方式,板本身是有限的,如果是這樣,很難保證建筑物的抗震性能,所以在設(shè)計和施工中要慎重選擇這樣。

      六、結(jié)語

      轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)形式,它的出現(xiàn)促進(jìn)了建筑及其結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展,為科學(xué)建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)。合理的結(jié)構(gòu)水平和豎向定位,可以構(gòu)成一個良好的整體抗震體系,保證建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

      隨著時間的推移,未來高層建筑的結(jié)構(gòu)將越來越復(fù)雜,但隨著我們研究和試驗(yàn)水平的提高,它將能夠及時應(yīng)對變化,但對動力特性和地震指標(biāo)的持續(xù)研究仍然不足,樓層需要多樣化,結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)需要完成。經(jīng)過不斷的努力,這絕對是設(shè)計與施工的完美結(jié)合。

      參考文獻(xiàn):

      [1]唐興榮,何若全高層建筑中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]蘇州城建環(huán)保學(xué)院學(xué)報,2001,(9)

      [2]魯瑛.豎向荷載作用下鋼筋混凝土斜拄一薄壁柱局部轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)研究[D]重慶大學(xué),2003.

      [3]唐興榮.多、高層建筑中預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究和理論分析[D]東南大學(xué),1998

      [4]徐承強(qiáng),李樹昌.高層建筑結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]建筑結(jié)構(gòu),2003.(2).

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