高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

1、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在我國高層建筑發(fā)展的早期階段， 所設(shè)計建造的高層建筑大 都為單一用途，例如高層住宅、高層旅館、高層辦公樓等。近年來高 層建筑發(fā)展迅速，建筑朝體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展，因 而相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式也復(fù)雜多樣。 后來陸續(xù)開始在高層住宅底層設(shè)置生 活福利設(shè)施，并且開始大量興建集吃、住、辦公、購物、停車等為一 體的多功能綜合性高層建筑， 尤其是在城市主干道兩側(cè)， 并已成為現(xiàn) 代高層建筑的一大趨勢。高層建筑功能綜合化的優(yōu)點：（1）將各種使用功能的建筑單元集中布置并上下組合在一 起，使用上更方便省時，為人們提供良好的生活環(huán)境和工作條件，適 應(yīng)現(xiàn)代社會高效率、快節(jié)奏生活的需要；（2）集中

2、緊湊的建筑布置，達(dá)到建筑面積最高利用率，相 應(yīng)集中緊湊的管道線路， 有利于節(jié)約建設(shè)投資及減少能源消耗， 也有 利于物業(yè)管理，節(jié)約管理經(jīng)費；（3）可減少建筑占地面積，節(jié)約土地費用，增加城市的綠 化面積。一、多功能綜合性高層建筑結(jié)構(gòu)體系的特點從建筑使用功能而言， 在設(shè)計中，通常將大柱網(wǎng)的購物商場、 餐廳、娛樂設(shè)施設(shè)于多功能綜合性高層建筑的下層部分， 而將較小柱 網(wǎng)、較小開間的住宅、公寓、旅館、辦公功能的建筑設(shè)于中、上層部分。這種建筑使用功能的特點相應(yīng)決定了多功能綜合性高層建筑結(jié)構(gòu) 體系的特點。 由于不同建筑使用功能要求不同的空間劃分布置， 相應(yīng) 地，要求不同的結(jié)構(gòu)形式， 如何將他們之間通過合理地轉(zhuǎn)

3、換過渡，沿 豎向組合在一起， 就成為多功能綜合性高層建筑結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵技術(shù)。 這對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了新的問題， 需要設(shè)置一種稱為 “轉(zhuǎn)換層” 的結(jié)構(gòu)形式，來完成上下不同柱網(wǎng)、 不同開間、不同結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換， 簡單地說，就是上下兩層的結(jié)構(gòu)不一樣，必需設(shè)置一個轉(zhuǎn)換層來“承 上啟下”。結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)換層概念，主要是指在整個建筑結(jié)構(gòu)體系中， 合理解決豎向結(jié)構(gòu)的突變性轉(zhuǎn)化和平面的連續(xù)性變化的結(jié)構(gòu)單元體 系。它在主要滿足結(jié)構(gòu)安全功能要求的同時， 多數(shù)情況下解決一些特 殊技術(shù)性建筑功能要求。 比如在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層空間內(nèi)布置管道、 設(shè)備等 等。這種轉(zhuǎn)換層廣泛應(yīng)用于剪力墻結(jié)構(gòu)及框架剪力墻等結(jié)構(gòu)體系中。二、轉(zhuǎn)換層的類

4、型及其工程實例 按照不同的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換功能，轉(zhuǎn)換層可分為三種類型：1、高層建筑上層與下層的結(jié)構(gòu)形式不同，通過轉(zhuǎn)換層完成 其從上層至下層不同結(jié)構(gòu)形式的變化。1）工程實例之一北京南洋飯店。地面以上 24 層，總高度 為85m.第14層為框架結(jié)構(gòu)，第6層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)，第5層為 轉(zhuǎn)換層，剪力墻的托梁高度為4.5m，底層柱最大直徑為1.6m;2）工程實例之二廣東肇慶星湖大酒店，34 層，總高度為118.4m， 6 層以上客房采用剪力墻結(jié)構(gòu)， 5 層處設(shè)置轉(zhuǎn)換大梁，截面尺寸為O.5mx 2.5m，轉(zhuǎn)換為下層的框架結(jié)構(gòu)2、高層建筑上層與下層的結(jié)構(gòu)形式不變，但通過轉(zhuǎn)換層完 成其從上層到下層不同柱網(wǎng)軸線布置的變

5、化。1) 工程實例之一香港新鴻基中心， 51 層，總高度為 178.6m，筒中筒結(jié)構(gòu)體系。14層為大空間商業(yè)用房，5層以上為辦公樓。夕卜 框筒柱距為2.4m，為解決底層大柱網(wǎng)入口處上、下不同結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)軸 線的轉(zhuǎn)換，采用截面尺寸為2.0mx 5.5米的預(yù)應(yīng)力混凝土大梁，將下 層柱距擴(kuò)大為16.8m和12m2) 工程實例之二香港康樂中心， 52 層，總高度為 178.7m， 筒中筒結(jié)構(gòu)體系，外筒為薄壁剪力墻筒，墻厚由底部的500mn變化到 頂部的150mm墻上開由圓形的窗洞。在底層入口進(jìn)行了轉(zhuǎn)換：通過采用截面尺寸為2.2mx 3.56m的預(yù)應(yīng)力混凝土大梁作為轉(zhuǎn)換大梁，將 外筒全部豎向荷載通過 10

6、根外柱傳至下部基礎(chǔ)。3、通過轉(zhuǎn)換層同時完成高層建筑上層與下層結(jié)構(gòu)形式與柱 網(wǎng)軸線布置的變化。1)工程實例香港 Harber Road Development 大廈。 49 層， 總高度為180m上層為小柱距框筒結(jié)構(gòu)，通過截面尺寸為1800m(b) x 4250m (b)的預(yù)應(yīng)力混凝土大梁的轉(zhuǎn)換，將下層柱距擴(kuò)大為 9.6m 和 12m.三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式為實現(xiàn)高層建筑內(nèi)部上、 下層結(jié)構(gòu)形式與柱網(wǎng)的變化， 可以用以下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式：1、梁式轉(zhuǎn)換由于它受力明確， 設(shè)計與施工簡單， 一般用于上層為剪力墻 結(jié)構(gòu)，下層為框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)縱、橫向同時需要轉(zhuǎn)換時，可采用雙向梁 布置的轉(zhuǎn)換方式。

7、 前述的北京南洋飯店， 廣東肇慶星湖大酒店都是采 用梁式轉(zhuǎn)換層。2、板式轉(zhuǎn)換層 當(dāng)上、下柱網(wǎng)、軸線有較大錯位，不便用梁式轉(zhuǎn)換層時，可 以采用板式轉(zhuǎn)換方式。 板的厚度一般很大，以形成厚板式承臺轉(zhuǎn)換層。 它的下層柱網(wǎng)可以靈活布置，不必嚴(yán)格與上層結(jié)構(gòu)對齊，但板很厚， 自重很大，材料用量很多。3、箱式轉(zhuǎn)換層當(dāng)需要從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換時， 若采用梁式或 板式轉(zhuǎn)換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉(zhuǎn)換層。它 很像箱形基礎(chǔ)，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向 托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大 空間、較大荷載的轉(zhuǎn)換。4、桁架式轉(zhuǎn)換層這種形式的轉(zhuǎn)換層受力

8、合理明確，構(gòu)造簡單，自重較輕，材 料節(jié)省，能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換， 雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相 對較小，但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。5、空腹桁架式轉(zhuǎn)換層這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點相似， 但空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉(zhuǎn)換層則具有斜撐竿。 空腹桁架式轉(zhuǎn)換層在室內(nèi)空間上比桁架式轉(zhuǎn)換層好， 比箱式轉(zhuǎn)換層更 好。四、外圍結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式前述轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式主要用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的上、 下層轉(zhuǎn)換。 對 于外圍結(jié)構(gòu)， 往往由于建筑功能的需要在底部擴(kuò)大柱距， 一般采用梁 式轉(zhuǎn)換、絎架式轉(zhuǎn)換、墻式轉(zhuǎn)換、間接式轉(zhuǎn)換、合柱式轉(zhuǎn)換、拱式轉(zhuǎn) 換。美國紐約世界貿(mào)易中心采用合柱式轉(zhuǎn)換。以下介紹

9、兩種形式的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換：1、V形柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換重慶銀星商城，總建筑面積 49800m2地上28層，總高度 101.2m,為商住、商貿(mào)綜合樓，19層為商場，基本柱網(wǎng)為7.80m x 7.80m及7.80mX 9.30m,第10層為技術(shù)層及物業(yè)管理，第 1126 層為住宅, 第 27 層及第 28 層為電梯技術(shù)間及水箱間。 由于上部住宅 的柱網(wǎng)、 軸線與下部商場不能完全重合, 對前述的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式都 不適合該工程的特點, 而且材料用量及造價均較高。 后來在第 9 層與 第10層利用兩層空間設(shè)置了 4根V形柱來完成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。在該設(shè)計中V形柱占據(jù)兩層空間。其斜度為1/5.3，在上面 一層為兩肢對稱的斜柱,

10、 到下面一層合成為實腹的倒梯形狀, 雙斜柱 的截面積之和不小于下面倒梯形柱的截面積。 在斜柱的頂部用拉梁互 相聯(lián)結(jié)，同時在斜柱的外跨框架梁采取加腋措施。 采用V形柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換時，該層梁的剪力及彎矩要小的多， 同時節(jié)省了材料用量及比較2、斜柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換沈陽華利廣場大廈，33層，總高度115m框架核心筒結(jié) 構(gòu)體系。7層以上用作寫字間、公寓，環(huán)繞圓形核筒設(shè)有 16根走廊 柱，目的是為了減小呈輻射狀平面布置的主梁的跨度， 并相應(yīng)減小層 高，然而，在 7層以下，這 1 6根環(huán)狀布置的柱對商場的布置是不需 要的，應(yīng)予去除，這就構(gòu)成了上、下層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的問題。在設(shè)計中，采用了斜柱雙環(huán)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。將轉(zhuǎn)換層以上 1

11、6根 環(huán)狀平面布置的豎直柱， 在兩層樓高范圍內(nèi)， 一律向核心筒方向轉(zhuǎn)折， 最終予核心筒相交。魚油核心筒內(nèi)設(shè)有電梯、樓梯、管道井、樓板， 樓板開洞較多，這 16根斜柱內(nèi)力的水平分量主要由核心筒外的圓環(huán) 形樓板來承受。 在斜柱頂部的樓層梁板出現(xiàn)環(huán)向拉力， 在斜柱底靠近 核心筒的樓層梁板則出現(xiàn)環(huán)向壓力， 。于是，相應(yīng)分別在斜柱頂與斜 柱底設(shè)置了抗拉環(huán)梁與抗壓環(huán)梁，在設(shè)計中將環(huán)梁、樓板、斜柱頂主 環(huán)梁的中心置于同一水平面上。由于斜柱在其與豎柱相交處產(chǎn)生水平分力作用于樓層， 對該 水平力最好的處理辦法是設(shè)法在最短的傳力途徑上予以平衡消失。 就 這點來說，斜柱宜成對稱設(shè)置。如重慶銀星商城大廈。而沈陽華利廣 場大廈雖用的是單斜柱， 但它對核心筒呈對稱環(huán)狀分布，