帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、    帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    摘要：建筑行業(yè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對(duì)帶有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了很大的積極影響，為了更好的改變樓層的建筑功能，通常對(duì)于垂直結(jié)構(gòu)樣式或柱網(wǎng)格、軸或甚至兩者都需要進(jìn)行改變。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層;高層建筑;設(shè)計(jì);施工進(jìn)度;空間結(jié)構(gòu)社會(huì)的不斷進(jìn)步為改善人們的生活環(huán)境質(zhì)量提供了可靠的保證，高層建筑結(jié)構(gòu)的下層比上層承受更大的力，因此結(jié)構(gòu)布局下方的剛度通常較高，并且具有更多的墻體。但是，布局和建筑功能能夠滿足空間的基本要求不同，因此，為了確保能夠更好的使用建筑功能，對(duì)于水平轉(zhuǎn)換的構(gòu)件需要布置在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上。下文主要介紹

2、了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的常見類型和受力機(jī)理，包括高層轉(zhuǎn)換層的布局和設(shè)計(jì)原理以及帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑的抗震性能，還有新的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，從而解決轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的不同問題。1 高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的相關(guān)內(nèi)容1.1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用通常，高層建筑的較高樓層的壓力較小，而較低和中層的壓力較高。同時(shí)，每一層的受力情況都是不同的，所以，設(shè)計(jì)人員在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中一定要采取措施，最大程度上提高高層建筑下部結(jié)構(gòu)的剛度，柱等結(jié)構(gòu)效果，以保證此類建筑物在實(shí)際使用中的質(zhì)量和可靠性。1.2 主要類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層主要有兩種類型存在，（1）板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。由于高層建筑上下兩層之間存在很多柱網(wǎng)，因此有必要依靠平板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用來

3、確保層之間力的均勻性。板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在實(shí)際應(yīng)用過程中需要滿足抗剪性的特定要求，并且板狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的最大厚度不應(yīng)超過2.8m。同時(shí)，板結(jié)構(gòu)的柔韌性比較突出，但其自重較大，需要很多輔助材料。（2）梁類型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。在高層建筑的垂直轉(zhuǎn)換施工過程中，需要依靠梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來完成相關(guān)的操作。這種傳輸結(jié)構(gòu)更為常見，它能夠在高層建筑的不同樓層之間傳遞力，并確保高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型的選擇轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式通?？梢苑譃槿N基本類型：梁型，板型和箱型。箱型和板型過渡層的應(yīng)力相對(duì)復(fù)雜，該設(shè)計(jì)只能在使用三維空間計(jì)算程序執(zhí)行整體力分析并且使用有限元方法執(zhí)行局部分析之后才能執(zhí)行。同時(shí)，箱式和板式轉(zhuǎn)換層的混

4、凝土消耗量非常大，成本也很高。另一方面，梁型轉(zhuǎn)換層具有簡(jiǎn)單的作用力，施工十分便捷，混凝土用量少，成本低，因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)的存在最終被高層建筑轉(zhuǎn)換層廣泛的使用。3 具有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題各種類型的高層建筑在特定的設(shè)計(jì)過程中需要考慮很多問題，主要是確保不影響整個(gè)施工的進(jìn)度。其中，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑設(shè)計(jì)中存在一些需要高度注意的常見問題：首先，確保大空間層具有一定的剛度，并且對(duì)轉(zhuǎn)換層的上下結(jié)構(gòu)的橫向剛度比進(jìn)行良好的控制，同時(shí)將等效橫向剛度控制在1.0-1.3之間。其次，為了消除外力對(duì)框支剪力墻的影響，十分必要增加剪力墻的豎向構(gòu)件的加固率。第三，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位移角度對(duì)高層建筑的整體結(jié)

5、構(gòu)造成了很大的影響，所以必須采用可靠的技術(shù)手段對(duì)位移角度進(jìn)行控制，以確保高層建筑基礎(chǔ)上的重力載荷滿足一定的抗震要求。最后，為了增強(qiáng)弱層的抗壓能力，有必要加強(qiáng)厚度約220mm的現(xiàn)澆混凝土層，并在相鄰層之間設(shè)置厚度約150mm的層，結(jié)構(gòu)布置相應(yīng)對(duì)稱，薄弱層的厚度和加固應(yīng)予以加強(qiáng)。4 高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)優(yōu)化策略4.1 減小過渡層垂直結(jié)構(gòu)的剛度差異在具有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑物的實(shí)際使用中，轉(zhuǎn)換層的垂直結(jié)構(gòu)的剛度突然改變，這嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的安全問題。所以，在高層建筑過渡層的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)減少過渡層雙向結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)于上下過渡層的剛度之間的差異進(jìn)行良好的控制，適當(dāng)增加層厚度，并在相關(guān)結(jié)

6、構(gòu)中設(shè)置安全系數(shù)的補(bǔ)償剪切力，以確保某些高層建筑結(jié)構(gòu)的空間剛度。4.2 充分考慮不同層應(yīng)力條件對(duì)千轉(zhuǎn)換層的影響高層建筑結(jié)構(gòu)的過渡層具有特殊性，為了更好的確保高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員一定要掌握梁跨部位支撐件正、負(fù)彎矩速度的變化主要規(guī)律，以確保梁的合理性。設(shè)計(jì)人員還可以將梁部位下端的鋼筋設(shè)計(jì)為完全埋入的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到減少鋼筋彎曲的影響并提高結(jié)構(gòu)過渡層的安全性能的效果。4.3 合理布置剪力墻高層建筑的轉(zhuǎn)換層對(duì)千剪力墻的合理布局具備一定要求，主要是強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)換層作為整體結(jié)構(gòu)的作用。通常，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，剪力墻的框架柱之間的空間一定要保持均勻，并且兩者之間的距離應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)。5 重疊后

7、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)5.1 設(shè)計(jì)原則作為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換柱具有混凝土消耗少，重量輕，建筑空間充分利用以及上下層的剛性低的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意，重疊柱上方的樓板較弱，因此應(yīng)加強(qiáng)其剛度。5.2 搭接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的工作原理通過重疊塊連接的地梁的承載力和軸向剛度的控制是重疊柱過渡結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性的保證。在層的承載力和剛度足夠大之后，需要控制好疊置柱的次級(jí)內(nèi)力和變形問題，因此，關(guān)鍵在于控制疊置砌塊相連層的承載力和軸向剛度。5.3 落地框架結(jié)構(gòu)的工作特性作為主要的橫向抗力部件，芯管必須保證其承載能力，延展性和橫截面尺寸。當(dāng)緩凝粘土的強(qiáng)度等級(jí)從上到下變化，并且橫截面尺寸和匹配度發(fā)生變化時(shí)，這種變化將擴(kuò)展到搭接柱橫截面的上層，立

8、柱過渡會(huì)對(duì)的局部剛度產(chǎn)生一定的影響，必須進(jìn)行弱化以確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力不會(huì)有太大變化。5.4 搭接接頭過渡結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析計(jì)算和分析主要可以通過satwe和pmsap之類的軟件來執(zhí)行。6 新的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)6.1 斜撐轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)包括清晰的力傳遞路徑，合理的接收方法以及比變化范圍小的剛性。因此，在水平地震的作用下，能夠大大減小層之間的剪切力的變化范圍和構(gòu)件的內(nèi)力。6.2 寬光束轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)其優(yōu)點(diǎn)是有利于建筑設(shè)備的使用，降低轉(zhuǎn)換層的高度，對(duì)建筑功能的使用影響較小，并且對(duì)轉(zhuǎn)換梁的應(yīng)力較大。根據(jù)建筑物功能的需要，選擇合適的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，能夠大大降低成本，更好地展現(xiàn)建筑物的美感。7 結(jié)構(gòu)計(jì)算框架支撐

9、剪力墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析分為兩個(gè)步驟：首先，使用三維空間的方式對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的內(nèi)力分析，以獲得各個(gè)構(gòu)件的內(nèi)力和鋼筋;第二，對(duì)轉(zhuǎn)換梁（框架支撐梁）附近進(jìn)行詳細(xì)的平面有限元分析，從而獲得詳細(xì)的應(yīng)力分布，接著確定過渡梁（框架支撐梁）和附近墻壁的加固，根據(jù)平面有限元分析范圍選擇底部框架和框架支撐層上方的墻，對(duì)底部框架處支撐梁和柱的有限元進(jìn)行分配，在梁和柱的整個(gè)橫截面高度下將其分為五個(gè)相等的部分。對(duì)于帶有轉(zhuǎn)換層的高層建筑，由于轉(zhuǎn)換層下層的空間要求大，一些垂直的側(cè)向阻力構(gòu)件是不連續(xù)的，并且側(cè)向剛度會(huì)突然改變，通常情況下小于轉(zhuǎn)換層上層的剛度。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要采取措施來減少剛度和承載力的改變，并確保滿足抵抗

10、風(fēng)和地震設(shè)計(jì)的要求，底部具有轉(zhuǎn)換層的薄弱地板的地震剪切力應(yīng)乘以1.15的增加因子。分析結(jié)果表明，框架梁在大多數(shù)情況下是偏心的受拉構(gòu)件，可以承受較大的剪切力。當(dāng)在框架支撐梁的壁上設(shè)置側(cè)孔時(shí)，形成小壁肢，該小壁肢的應(yīng)力集中特別顯著，并且在側(cè)門開口處的框架支撐梁的應(yīng)力急劇增加。在水平載荷下，上部有邊門洞的框架梁的彎矩約為上部無邊門洞的框架梁的彎矩的3倍，剪力大概也是3倍。除了較小的墻壁外，還應(yīng)加強(qiáng)門洞部位框架梁的抗剪承載力，并應(yīng)加固箍筋。在此項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，應(yīng)通過在橫梁末端增加軸來提高抗剪能力，并應(yīng)加固箍筋。8 結(jié)語：過渡層結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，工程量也非常大。設(shè)計(jì)師需要把注意力放在概念設(shè)計(jì)上，這樣可以避免走彎路。其次，通過以上詳細(xì)的分析結(jié)果，能夠得知，針對(duì)一些建筑物在建筑物的布局中必須盡可能規(guī)則和對(duì)稱，減少偏心率，優(yōu)化和調(diào)整上下層的布局和剛度轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)使它們彼此靠近。同時(shí)，還需要注意框架梁和框架柱等組件的特殊性。最后，必須要仔細(xì)考慮施工過程中產(chǎn)生困難的因素。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能考慮施工的可行性，最終更好的實(shí)現(xiàn)最合理的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)：1張博，高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)