對(duì)有梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探究

摘 要 如今，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，現(xiàn)代城市規(guī)模也在原來(lái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的擴(kuò)展，人們的生活質(zhì)量和水平明顯提升，從而對(duì)高層建筑的使用功能提出了更高的要求。目前，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中為了滿(mǎn)足盡可能大的空間要求，梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是主要的一種結(jié)構(gòu)形式之一，它具有傳力明確，構(gòu)造設(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)單，施工方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著城市的發(fā)展，高層建筑更加注重其使用功能，梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)也成為高層建筑功能轉(zhuǎn)換的一種常用方法。本文主要針對(duì)有梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的分析，并且通過(guò)某市的主次梁轉(zhuǎn)換層的高層建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，希望能為相關(guān)人員提供合理的參考依據(jù)。

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

目前，在現(xiàn)代化城市建設(shè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，高層建筑也開(kāi)始面向綜合性以及體型復(fù)雜性的方向不斷發(fā)展。在一座建筑物當(dāng)中，其中每一個(gè)樓層所要發(fā)揮出的功能都具有明顯的差異，比如，上部樓層可能主要是辦公使用，中間樓層則用于酒店或者是住宅，而下面的樓層可能是用于商場(chǎng)或大跨的公共空間。同樣，建筑功能對(duì)于空間方面的要求與結(jié)構(gòu)布置要求具有非常明顯的差異，針對(duì)這種現(xiàn)象，需要運(yùn)用轉(zhuǎn)換構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的構(gòu)建。梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為一種垂直轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)形式，不但傳力明確，同時(shí)還能保證施工工作的順利開(kāi)展，因此，在高層建筑施工中實(shí)現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用[1]。

1項(xiàng)目工程的具體概況

在某個(gè)城市的商業(yè)住宅樓項(xiàng)目，屬于有梁式轉(zhuǎn)換層高層建筑，其自身具體的位置在城市的主要道路旁邊，緊緊依靠著城市的主要街道，主要由2座塔樓組成，具體的樓層數(shù)為26層以及24層，其中，塔樓下面1～2層為商業(yè)，3層及以上是居住的住宅層，地下室用作地下車(chē)庫(kù)及設(shè)備用房，建筑的占地面積約為6885平方米，其中地面以上的空間面積為37175平方米，在地下的空間面積約為6835平方米，其中商業(yè)的面積約為13285平方米。

2工程結(jié)構(gòu)的布置及結(jié)構(gòu)分析

本工程根據(jù)建設(shè)方及建筑使用功能的要求，1～2層的商業(yè)部分及地下車(chē)庫(kù)的要求，柱網(wǎng)需要不少于7.8m×8.1m（凈空），而塔樓屬于剪力墻結(jié)構(gòu)，因此，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，在建筑物的3樓的樓面上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，綜合多種方案，選擇采取主梁以及次梁轉(zhuǎn)換的方式，使用這種方式，可以清晰地明確傳力途徑。在對(duì)有梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是將上部結(jié)構(gòu)中不能落地剪力墻的由下部的框架梁及次梁來(lái)支撐，部分豎向構(gòu)件不連續(xù)，這就造成轉(zhuǎn)換層上下樓層的剛度發(fā)生明顯的改變，在高層建筑轉(zhuǎn)換層應(yīng)力集中的基礎(chǔ)上，會(huì)造成整個(gè)結(jié)構(gòu)在受力方面呈現(xiàn)出非常明顯的復(fù)雜性[2]。如果是在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，軟弱層可能會(huì)逐漸變?yōu)楸∪鯇?，最終造成整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌。針對(duì)這種現(xiàn)象，在有梁式轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展中，一定要對(duì)轉(zhuǎn)換層的上下剛度、構(gòu)件水平布置以及轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)等工作引起足夠的重視，轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度之比滿(mǎn)足規(guī)范要求，同時(shí)可能多的讓上部豎向結(jié)構(gòu)能向下落地連續(xù)貫通。另外，在對(duì)有梁式轉(zhuǎn)換層位置進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其設(shè)計(jì)結(jié)果在一定程度上也會(huì)直接影響到高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，當(dāng)高層建筑底部轉(zhuǎn)換層的位置越高時(shí)，將會(huì)增加轉(zhuǎn)換層上下發(fā)生突變的概率，從而轉(zhuǎn)換層的傳力也會(huì)呈現(xiàn)出非常明顯的復(fù)雜性，同時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)換層的位置越高時(shí)，剪力墻可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的彎曲或者是裂縫問(wèn)題，使剪力墻的剛度逐漸呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，也正是因?yàn)檫@些問(wèn)題的存在，高層建筑的框支柱及轉(zhuǎn)換梁將會(huì)承受非常大的內(nèi)力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形，整體結(jié)構(gòu)安全得不到保證。因此，在有梁式轉(zhuǎn)換層高層建筑施工過(guò)程中，在轉(zhuǎn)換層位置越高的情況下，其抗震效果則會(huì)明顯降低，因此盡可能降低轉(zhuǎn)換層的高度，采用低位轉(zhuǎn)換。

結(jié)合目前的實(shí)際情況來(lái)看，在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，通常情況都是采用的梁式轉(zhuǎn)換方法，可以實(shí)現(xiàn)豎向構(gòu)件上下部分的有效轉(zhuǎn)換。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，當(dāng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，首先可以將轉(zhuǎn)換的上部結(jié)構(gòu)作為剪力墻，其次也可以將上部結(jié)構(gòu)作為框架，并且這兩種方法都是在有梁式轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

2.1 工程中有梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置

結(jié)合相關(guān)的調(diào)查結(jié)果可以了解到，當(dāng)轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，通常情況下與底部轉(zhuǎn)換層位置高度之間有著密切的聯(lián)系，當(dāng)轉(zhuǎn)換層的位置越高時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)很容易發(fā)生裂縫受彎現(xiàn)象，如果是保證框支柱內(nèi)力的不斷增加，那么轉(zhuǎn)換層上部的墻體就會(huì)因此受到一定的破壞現(xiàn)象。在高層建筑的底部設(shè)置了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，在設(shè)置過(guò)程中必須保證具有一定的安全性，同時(shí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中要嚴(yán)肅、認(rèn)真，保證設(shè)計(jì)的安全性及準(zhǔn)確性。

在對(duì)有轉(zhuǎn)換層的高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其中涉及不同的轉(zhuǎn)變層，這對(duì)于建筑的剛度可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響，從而造成傳力方向發(fā)生改變，在豎向承載力上不具備連續(xù)性，使高層建筑有層轉(zhuǎn)換的抗震性能無(wú)法實(shí)現(xiàn)明顯的提升。針對(duì)這種現(xiàn)象，為了可以進(jìn)一步提升高層建筑的抗震性能，一定要提升轉(zhuǎn)換構(gòu)件震作用下的內(nèi)力，并且在這一過(guò)程中一定要對(duì)較大的地震影響力進(jìn)行全面的考慮。

2.2 豎向轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)

在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，一定要結(jié)合實(shí)際情況完成相應(yīng)的布置工作，在這一過(guò)程中必須保證轉(zhuǎn)換層具備足夠的剛度，這樣才能對(duì)一些過(guò)度懸殊問(wèn)題實(shí)現(xiàn)有效的控制。比如，在對(duì)多塔樓商業(yè)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該將轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在裙房的屋面層，在此基礎(chǔ)上就能防止中間樓層的高度較小，并且還能在很大程度上提升大梁板的尺寸與厚度，從而使高層建筑的抗震性能實(shí)現(xiàn)明顯的提升。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題

在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，相比傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，帶有梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)會(huì)相對(duì)困難一些，在實(shí)際的項(xiàng)目施工中，需要涉及的方面也比普通混凝土結(jié)構(gòu)多。另外，在進(jìn)行有梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)時(shí)，還需要將設(shè)計(jì)方案與計(jì)算的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，才有助于我們進(jìn)行結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)工作，關(guān)鍵工程構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

3.1 框支柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在對(duì)框支柱截面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，框支柱盡量對(duì)稱(chēng)布置，上部的剪力墻或者框架柱的傳力到框支柱盡量簡(jiǎn)潔，盡量采用主梁直接轉(zhuǎn)換，少用二級(jí)次梁轉(zhuǎn)換，避免采用三級(jí)次梁轉(zhuǎn)換。框支柱的截面一般按軸壓比控制;在地震作用下，還要對(duì)框支柱的內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整，然后在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的配筋工作。另外，這對(duì)于高層建筑而言，還應(yīng)該完成對(duì)剪力墻的調(diào)整工作。

3.2 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

轉(zhuǎn)換梁與框支柱截面中線(xiàn)宜重合，轉(zhuǎn)換梁的截面高度不宜小于跨度的1/8，但是，在對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，宜設(shè)置十轉(zhuǎn)換梁，少采用單向梁。盡量不要進(jìn)行開(kāi)洞，如果是在條件比較特殊的情況下，可以在轉(zhuǎn)換梁上進(jìn)行開(kāi)洞，將洞口的位置設(shè)置在軸和梁中附近。對(duì)于洞口上下弦桿應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)縱向鋼筋和抗剪箍筋，在此基礎(chǔ)上可以保證剪力能力在原來(lái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提升，同時(shí)需要對(duì)洞口削弱部位進(jìn)行受力計(jì)算，滿(mǎn)足承載力的要求。

3.3 轉(zhuǎn)換梁截面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

如果是在轉(zhuǎn)換梁墻體沒(méi)有開(kāi)洞的情況下，可以保證上部墻體與轉(zhuǎn)換梁工作的同時(shí)開(kāi)展，在這一過(guò)程中可以對(duì)截面設(shè)計(jì)方法或者是應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行充分的利用，在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的計(jì)算工作之后，可以對(duì)具體的分配位置進(jìn)行明確。在這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)換梁的內(nèi)力就會(huì)明顯的提升，所以底部縱向鋼筋不可以出現(xiàn)截?cái)喱F(xiàn)象，應(yīng)該將鋼筋全部放置在支座當(dāng)中。如果是使用小墻肢對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行承載時(shí)，可以采用普通的界面設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行，從而完成相應(yīng)的計(jì)算工作[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有梁式轉(zhuǎn)換層已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。如今，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，梁式結(jié)構(gòu)的高層建筑已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注，只有在保證設(shè)計(jì)工作合理性的基礎(chǔ)上，才能為有梁式轉(zhuǎn)換層建筑的安全性以及可靠性提供良好的保障，從而有效保證高層建筑的使用性能。

參考文獻(xiàn)

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[2] 黃丹裕.層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工實(shí)例探討[J];中外建筑，2017，（24）：126-74.

[3] 余智.淺談建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];建材與裝飾（下旬刊），2018，（1）：15-63.

作者簡(jiǎn)介

李聰（1985-），男，湖南邵東;學(xué)歷：本科，工程師，現(xiàn)就職單位：景森設(shè)計(jì)股份有限公司長(zhǎng)沙分公司，研究方向：主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。