關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)探析

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1、關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)探析　　摘要：本文闡述了轉(zhuǎn)換層的概念及設(shè)計(jì)原則，介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要特點(diǎn)，提出了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的工程設(shè)計(jì)方法，供同行參考。關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；設(shè)計(jì)；探討中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1轉(zhuǎn)換層的概念及設(shè)計(jì)原則近年來，高層建筑也迅猛發(fā)展，并向著體型復(fù)雜、功能多樣和內(nèi)部空間多變的綜合性方向發(fā)展。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)工程已成為現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨向之一。1.1定義一般情況下，位于高層建筑結(jié)構(gòu)的下部受力較大，而上部結(jié)構(gòu)受力相對(duì)較小，因此為了保證整個(gè)建筑的安全性，必須確保下部結(jié)構(gòu)牢靠，因此通常在下部結(jié)構(gòu)布置的剛度大、墻體多、柱網(wǎng)密，越往上部

2、建造，所需的墻、柱數(shù)量都相應(yīng)減少，從而擴(kuò)大柱網(wǎng)。導(dǎo)致整體的建筑物出現(xiàn)上部的活動(dòng)空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)比下部的活動(dòng)空間要大，不符合建筑功能對(duì)空間的需求。為了實(shí)現(xiàn)建筑功能需求，必須打破原有的常規(guī)設(shè)計(jì)，在創(chuàng)新的過程中，就會(huì)使用到轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，其功能主要是在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)計(jì)水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，使得整個(gè)建筑符合其使用功能。71.2設(shè)計(jì)原則因在建筑物中設(shè)置轉(zhuǎn)換層可使其豎向剛度發(fā)生突變，降低了結(jié)構(gòu)的抗震能力，為了防止這種情況的出現(xiàn)，應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則：在設(shè)置轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)盡量選用直接落地的豎向構(gòu)件，因?yàn)樾杞Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件能夠引起剛度突變，影響結(jié)構(gòu)的抗震能力；另外，應(yīng)在高層建筑豎向位置較低的地方設(shè)置轉(zhuǎn)換

3、層結(jié)構(gòu)，把握宜低不宜高的原則；對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保證選用的換層結(jié)構(gòu)型式具有明確的傳力路徑，有利于結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和保證施工量；轉(zhuǎn)換剛度不可過大，在考慮建筑物安全和經(jīng)濟(jì)的前提下，堅(jiān)持宜小不宜大的方法。2高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的主要特點(diǎn)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(gòu)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(shì)。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層具有以下幾方面的特點(diǎn)：2.1轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要承受其上部結(jié)構(gòu)

4、所傳下來的巨大豎向荷載或懸掛下部結(jié)構(gòu)的多層荷載，使得轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力很大，豎向荷載成了控制轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要因素。2.27轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常具有數(shù)倍于上部結(jié)構(gòu)的跨度，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向撓度成為嚴(yán)格控制的目標(biāo)。因此為保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸不可避免地高而大。2.3結(jié)構(gòu)中由于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑有大的改變，為豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，這決定了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。3結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的工程設(shè)計(jì)方法3.1轉(zhuǎn)換層的豎向布置帶有轉(zhuǎn)換的高層結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的路徑，可以沿高層建筑的

5、高度方向一處或多處靈活布置；也可根據(jù)建筑的使用功能要求，在樓層某些局部布置相應(yīng)的轉(zhuǎn)換層，可根據(jù)自身的特點(diǎn)作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，在轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)中應(yīng)確保轉(zhuǎn)換層具有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證豎向剛度不能過大。如果對(duì)大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房與塔樓的交接樓面處，并加大樓面轉(zhuǎn)換梁、板的尺寸和厚度，目的是和上下樓層的剛度保持接近，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，進(jìn)而地震對(duì)高層建筑的危害。若對(duì)部分框支剪力墻的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是，應(yīng)特別注意轉(zhuǎn)換層的設(shè)置位置，根據(jù)《高層建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。如果轉(zhuǎn)換層位置超過上

6、述規(guī)定時(shí)，應(yīng)作專門研究并采取有效措施。73.2轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的合理選擇在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度合理值的問題。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過大時(shí)，一方面引起地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)豎向剛度的突然增大，使轉(zhuǎn)換層上下層處于更加不利的受力狀態(tài)，另一方面材料用量增加，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性不合理。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過小時(shí)，上部框支部分的豎向構(gòu)件與其它豎向構(gòu)件之間可能出現(xiàn)較大的沉降差，從而在上部結(jié)構(gòu)中與該部分豎向構(gòu)件相連的水平構(gòu)件中產(chǎn)生明顯的次應(yīng)力，導(dǎo)致其配筋增加。這一點(diǎn)在正交主次轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換次梁中表現(xiàn)最為突出，此時(shí)不僅轉(zhuǎn)換次梁要選用合適的截面尺寸，還要保證轉(zhuǎn)換主梁具有足夠的剛度，以減小因轉(zhuǎn)換主梁

7、撓度引起轉(zhuǎn)換次梁的支座沉降而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的次應(yīng)力。3.3轉(zhuǎn)換層樓板以轉(zhuǎn)換層為界，框支剪力墻被分為上下兩部分，且這兩者的受力情況是有差異的。上部樓層中，外荷載產(chǎn)生的水平力具有一定的分配原則，是根據(jù)各片剪力墻的等效剛度比例來進(jìn)行的；下部樓層中，框支柱的剛度不同于落地剪力墻間的剛度，水平剪力主要由后者承擔(dān)，即在轉(zhuǎn)換層處荷載分配不均勻。轉(zhuǎn)換層樓板的任務(wù)較重，主要負(fù)責(zé)完成上下部分剪力重分配，且因轉(zhuǎn)換層樓板自身存在的受力大、變形大特點(diǎn)，必須要有足夠的剛度來支撐其任務(wù)的完成。3.4轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)7在進(jìn)行轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意對(duì)轉(zhuǎn)換大梁與上部結(jié)構(gòu)共同工作程度的