探析高層建筑結構轉換層設計問題

1、探析高層建筑結構轉換層設計問題【摘要】隨著社會的發(fā)展以及人們生活的需求，城 市高樓越來越多，為了方便使用，很多高樓都會設置轉換層。 轉換層設計作為高層建筑結構設計的關鍵，直接影響到高層 建筑結構轉換層設計質量與水平?！娟P鍵詞】高層建筑；結構轉換層；設計問題近年來，隨著我國經濟持續(xù)快速發(fā)展，人們對高層建筑 功能要求趨向于多樣化、綜合化，較為常見的形式是以上部 為小開間的民用住宅，下部為大開間的商場或公共娛樂場 所。為滿足建筑要求，在上下不同結構體系轉換的樓層設置 轉換層，轉換層建筑結構應運而生。本文主要研究高層建筑 結構轉換層類型，以某工程為例探討高層建筑結構轉換層設 計要點，為建筑工程設計單位

2、在高層建筑結構轉換層設計方 面的進一步開展提供借鑒。1常見高層建筑結構轉換層類型不同的建筑結構，其對于建筑結構轉換層的需求類型是 不一樣的，在實際的建筑結構轉換層設計過程中，設計單位 需要根據本工程或者本建筑的實際需求，采用不同的建筑結 構轉換層，從而提高建筑工程的需求質量。筆者根據多年的 建筑結構轉換層設計經驗，對于建筑結構轉換層常見的類型 進行了匯總?？傮w來講，常見的建筑結構轉換層主要是是以 下兩大類型：1.1梁式轉換層梁式轉換層是一種常見常用的高層建筑結構轉換層類 型，它主要是將上部剪力墻結構設計在框支梁上，然后通過 框支柱的支撐作用，使得框支柱可以最大限度的支撐起框支 梁，從而形成一種

3、完整的結構受力體系。梁式轉換層分為兩 種，一種是縱向轉換，一種是橫向轉換，特殊情況下，甚至 還存在著縱橫向同時轉換的現象，對于這種縱橫向同時轉換 的情況，設計單位需要采用雙向梁布置的方式。這種縱橫向 同時轉換方式，是具有著巨大的優(yōu)點的，無論是對于設計還 是對于施工來說，都是比較簡單易行的，而且它的傳力放向 也是較為準確的，正是因為如此，這種梁式轉換層設計結構 逐步受到廣大建筑設計單位的追捧，是當前我國高層建筑結 構轉換層設計中，最為常用的結構轉換層形式之一。在實際 的設計過程中，一般是需要采用較大空間的框支剪力墻結構 體系來完成，從而提高梁式轉換層設計質量。1.2箱式轉換層箱式轉換層是另一種常

4、見常用的高層建筑結構轉換層 類型，它主要是適用于轉換梁截面過大的情況。轉換梁截面 過大，很容易使得樓板滿足建筑結構的剛性需求，采用梁式 結構的話，容易出現設計理論與實際需求相脫節(jié)的問題出 現。為了避免這種情況發(fā)生，箱式轉換層也就應用而生。箱 式轉換層主要受在轉換梁梁頂部與轉換梁的底部，同時設置 一層樓板，這就是箱式轉換層結構。箱式轉換層結構不同于 梁式轉換層結構，它具有著梁式轉換層所不具有的優(yōu)點。箱 式轉換層結構的關鍵在于轉換梁，它的轉換梁的剛度比較 大，而且約束性比較強，因此，箱式轉換層結構的整體性受 力效果也是很好的，尤其是在受力方面，箱式轉換層結構上 下部受力都是比較均勻的。同時，值得注

5、意的是箱式轉換層 結構也是存在著缺陷的，那就是滋工比較復雜而且它的施工 工期比較長，施工成本也是比較大。1.3其他類型的轉換層除了以上兩種最為常見的轉換層之外，還有其他類型的 轉換層，例如厚板式轉換層、桁架式轉換層等，這些轉換層 結構由于無論是在施工上還是在設計上，無論是在經濟效益 還是在施工質量上，都存在著眾多的缺陷，因此這些轉換層 的運用都是比較少的。2某工程高層建筑結構轉換層設計2. 1工程概況該工程處于某城市的市中心，屬于高層建筑商業(yè)住樓， 建筑面積在2.8萬平方米。該高層建筑商業(yè)住樓地上有22 層，地下有2層，建筑的總體高度是70.4米。該建筑的平 面較為復雜，一層和二層主要是由于空

6、間比較大，主要是大 型的商場，三層以上則主要是住宅用房，地下二層是設備備 用房，地下一層是汽車房。該建筑的結構轉換層主要是設置 在二層頂樓，轉換層以下為框支剪力墻機構，轉換層以上為 剪力墻結構。2.2計算模型對于該工程進行高層建筑結構轉換層設計，選擇力學計 算模型至關重要。力學計算模型直接關系到轉換層設計的精 確度與準確度。在實際的高層建筑結構轉換層設計過程中， 可以選用三種常用的力學計算模型，包括空間桿系模型、平 面墻板模型、空間墻板模這三種。該建筑結構的計算模型主 要是采用的tbsa空間分析程序，通過運用tbsa空間分析程 序對于該建筑的整個建筑結構進行分析，其中的分析方法便 是空間桿系模

7、型。該建筑由于實際工程為空間結構，用平面 墻板模型有其局限性，應采用空間墻板模型計算，用空問有 限單元法分析，鑒于目前尚無空間有限元分析程序，可以在 平面有限元分析結果的基礎上乘以一個小于1的空間作用分 配系數。2. 3轉換層設計該建筑的轉換層設計，需要嚴格按照規(guī)范，將剪力墻設 置在框支架梁上，但是需要注意的是，轉換層的上下部軸網 不能出現重合，否則很容易影響到轉換層的設計質量。該建 筑則將其設計成高交叉框支主梁，從而滿足實際建筑需求。 該建筑框支梁的計算采用的是satwe程序，同時采用feq程 序進行復核。關于鋼筋的配筋率，該建筑采用的配筋率是 0. 3%,斷面是800mm x 1800mm

8、,樓板厚度在180mm以上。通 過以上數據監(jiān)測，這些數據可以滿足該建筑結構的實際需 求。2.4設計注意事項保證大空間層有足夠的剛度，防止沿豎向剛度變化過于 懸殊，嚴格控制轉換層上下結構側向剛度比；結構布置盡量 左右對稱，加強薄弱部位樓板的厚度及配筋；在結構整體分 析中，考慮薄弱部位樓板平面內變形對結構受力的影響；控 制風荷載和地震作用下結構層間位移角，地震作用要滿足規(guī) 范對地震基底剪力與重力荷載代表值限制；控制結構底部加 強區(qū)剪力墻及其他部分剪力墻、框支柱及非框支柱軸壓比。3總結綜上所述，轉換層結構較為復雜且工程量較大，設計人 員首先應注重概念設計，這樣可以少走彎路；其次通過上述 計算和分析可以得知，此類建筑在平面布置上應盡可能規(guī) 則、對稱，減少偏心，優(yōu)化調整轉換層上下結構的布置和剛 度；同時應注意框支梁、框支柱等構件的特殊性；最后也應 考慮施丁難度大的因素，在設計時盡量考慮施工可行性，以 達到最為合理的設計。參考文獻：1 茍佳超高層建筑結構轉換層的設計研究j.門窗，2013 (05).2 周理，黃勇復雜高層建筑結構轉換層的靜力分析j.貴州大學學報(自然