高層建筑內(nèi)部與外圍結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換設(shè)計

1、<p>　　高層建筑內(nèi)部與外圍結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換設(shè)計</p><p>　　摘要：目前，根據(jù)建筑使用的多樣性，同一棟建筑需滿足建筑的多功能使用要求，以現(xiàn)有的高層建筑為例，底層為臨街或主干道，作為住宅以達(dá)不到它的最大使用價值，需要建筑功能多樣性的綜合性方向發(fā)展，因而相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式也復(fù)雜多樣。高層建筑為滿足上部結(jié)構(gòu)的使用空間，房間不露柱、露梁且滿足底層設(shè)置商鋪、餐飲、辦公、購物、停車等為一體的多功能綜合性高層建筑，尤其

2、是在城市商業(yè)街，并已成為現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展趨勢。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：外圍結(jié)構(gòu) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)高層建筑 轉(zhuǎn)換層 梁式轉(zhuǎn)換 板式轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　中圖分類號：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　引言：高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)使用的優(yōu)點(diǎn)：①同一棟建筑可以滿足不同的使用功能，在豎向構(gòu)件不連續(xù)的情況下，滿足抗震與受力要求；②將各種

3、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；③集中緊湊的建筑布置，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(fèi)；④可減少建筑占地面積，節(jié)約土地費(fèi)用，增加城市的綠化面積。 </p><p>　　高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)使用的缺點(diǎn)：①轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度突變較大，抗震設(shè)計

4、時計算難度較大，不利于結(jié)構(gòu)整體抗震；②轉(zhuǎn)換梁對上下結(jié)構(gòu)起承上啟下的作用，對轉(zhuǎn)換梁與框支柱的剛度要求很高，從而提高了整個結(jié)構(gòu)的工程造價。 </p><p>　　1多功能綜合性高層建筑結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn) </p><p>　　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

5、分。這種建筑使用功能的特點(diǎn)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(diǎn)。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)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)

6、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。 </p><p>　　2轉(zhuǎn)換層的主要定義與功能 </p><p>　　2.1將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部框架，

7、這種轉(zhuǎn)換多用與剪力墻與框架剪力墻中，以獲得較大的內(nèi)部空間。 </p><p>　　2.2上下結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)與軸網(wǎng)改變。通過轉(zhuǎn)換使建筑的下部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)擴(kuò)大，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的出入口。 </p><p>　　2.3上部剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層改變?yōu)榭蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)的同時，下部柱網(wǎng)與上部剪力墻的軸網(wǎng)錯開，形成上下軸網(wǎng)不對其的布置。 </p><p>　　3內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8、采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　為實(shí)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： </p><p><b>　　3.1梁式轉(zhuǎn)換 </b></p><p>　　該結(jié)構(gòu)是目前高層建筑中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常見的結(jié)構(gòu)形式，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

9、轉(zhuǎn)換時，可采用雙向梁布置的轉(zhuǎn)換方式。從轉(zhuǎn)換梁功能上可分為托墻與托柱梁，從轉(zhuǎn)換梁形式上可分為加腋與不加腋，從轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)從用上可分為鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼骨混凝土與鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換梁應(yīng)滿足上、下部縱向鋼筋的最小配筋率在抗震設(shè)計時一級、二級分別不應(yīng)小于0.5%、0.4%，針對偏心手拉的轉(zhuǎn)換梁的支座上部縱向鋼筋至少有50%沿梁全長貫通，下部縱向鋼筋應(yīng)全部直通到柱內(nèi)，沿梁腹板高度應(yīng)配置間距不大于200mm、直徑不小于16mm的腰筋。

10、</p><p><b>　　3.2板式轉(zhuǎn)換層 </b></p><p>　　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。厚板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的剛度很大，可視為剛性轉(zhuǎn)換，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。厚板轉(zhuǎn)換一方面給上部結(jié)構(gòu)帶來方便，另一方面也使板的傳力途徑變得不清楚，因而也非常模糊，

11、結(jié)構(gòu)計算也相當(dāng)困難，但板很厚，自重很大，材料用量很多，板式轉(zhuǎn)換對建筑高度控制嚴(yán)格，實(shí)際工程采用較少。 </p><p><b>　　3.3箱式轉(zhuǎn)換層 </b></p><p>　　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

12、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。 </p><p>　　3.4桁架式轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　這種形式的轉(zhuǎn)換層受力合理明確，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。 </p><p>　　3.5空腹桁架式轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　

13、這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)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。 </p><p>　　4外圍結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　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)

14、換、間接式轉(zhuǎn)換、合柱式轉(zhuǎn)換、拱式轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　以下介紹斜柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換： </p><p>　　西部大廈，28層，總高度96m，框架－核心筒結(jié)構(gòu)體系。6層以上用作住宅，環(huán)繞圓形核筒設(shè)有15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6層以下，這15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。 </p

15、><p>　　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15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15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

16、柱頂主環(huán)梁的中心置于同一水平面上。 </p><p>　　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(diǎn)來說，斜柱宜成對稱設(shè)置。但它對核心筒呈對稱環(huán)狀分布，在斜柱頂部的環(huán)向拉力及斜柱底部的環(huán)向壓力分別由抗拉環(huán)梁與抗壓環(huán)梁來承擔(dān)。斜柱穿越的層數(shù)最少是一層，也可根據(jù)需要穿越2～3層，增多穿越的層數(shù)可使斜柱對樓層的水平分力大為降低。 </p&g

17、t;<p><b>　　5結(jié)語 </b></p><p>　　由于帶轉(zhuǎn)換層的高層住宅設(shè)計并不完善，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意以下問題：①轉(zhuǎn)換下部結(jié)構(gòu)剛度要足夠大，在滿足建筑的施工功能下加抗震墻。②應(yīng)是轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，接近下部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，避免上下層發(fā)生剛度突變。③轉(zhuǎn)換樓板厚度不得小于180mm，足夠厚的樓板可傳遞水平力。④若底部轉(zhuǎn)換層位置越高，則轉(zhuǎn)換層上下剛度突變越大，轉(zhuǎn)換