關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的探討

1、<p>　　關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的探討</p><p>　　摘要：由于建筑功能的需要，形成了建筑上層的結(jié)構(gòu)形式與下層的結(jié)構(gòu)形式不一樣；或上下層結(jié)構(gòu)形式一樣，但上下層結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)的尺寸不一樣。為解決這一矛盾，就采用了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，本文對不同幾種轉(zhuǎn)換層進行闡述以及布置受力進行分析研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；形式 </p><p>

2、　　1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點 </p><p>　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的突出特點主要有兩個方面：一是轉(zhuǎn)換層通常設(shè)置在建筑 </p><p>　　物的下部，在它的上面承受著幾十層的荷載，受力復(fù)雜，它的破壞將會導(dǎo)致災(zāi)難 </p><p>　　性的后果。由于設(shè)計時分析方法的限制，對各種形式轉(zhuǎn)換層難以做到精確分析； </p><p>　　另一方面是轉(zhuǎn)換層部位

3、地震反應(yīng)強烈。由于轉(zhuǎn)換層承受荷載巨大，導(dǎo)致其截面超 </p><p>　　出常規(guī)，鋼材耗用量大、剛度大，重量也較一般樓層顯著加大。 </p><p>　?、呸D(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格控制的目標(biāo)。 </p><p>　?、平Y(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受到很大的破壞，力的傳遞途徑有大的改變，這決定了

4、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)來進行分析和設(shè)計。 </p><p>　?、寝D(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的連續(xù)施工強度大，有的施工過程復(fù)雜，有一定的難度。 </p><p>　?、绒D(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件常常承受其上部結(jié)構(gòu)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，因此，豎向荷載成了控制轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計的主要因素。 </p><p>　　2高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念 </

5、p><p>　　近年來國內(nèi)外高大建筑的數(shù)量越來越多，其建筑及結(jié)構(gòu)形式向著體型復(fù)雜、功能多樣的方向發(fā)展，其目的在于為人們提供良好的生活環(huán)境和工作條件。在同一座建筑中，沿房屋高度方向建筑功能要發(fā)生變化，上部樓層布置旅館、住宅，中部樓層用作辦公用房，下部樓層作商場、餐館和文化娛樂設(shè)施之用，由于上下樓層建筑功能的不同，所以需相應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)布置形式。 </p><p>　　因建筑功能需要，上部小空間

6、，下部大空間，上部部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，而通過水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與下部豎向構(gòu)件連接，這樣構(gòu)成的高層建筑結(jié)構(gòu)稱為帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　從建筑功能上看，上部樓層需要采用小開間的軸線和布置較多的墻體以滿足旅館和住宅的功能需求，中部樓層則需要小的或中等大小的室內(nèi)空間，可以在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)量的墻體以滿足辦公用房的功能需求，下部樓層則需要采用盡可能大的自由靈活的室內(nèi)空間，要求柱網(wǎng)尺寸大、墻體

7、盡量少，以滿足商場、餐館等公用設(shè)施的功能需求。這種要求與結(jié)構(gòu)的合理、自然布置正好相反，因為結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大，即正常應(yīng)當(dāng)下部剛度大、墻多、柱網(wǎng)密，到上部逐漸減少。這樣，結(jié)構(gòu)的正常布置與上述建筑功能對空間的需求正好相互矛盾。 </p><p>　　為了滿足建筑功能的要求，結(jié)構(gòu)必須以與常規(guī)方式相反進行布置，上部小空間，布置剛度大的剪力墻，下部大空間，布置剛度小的框架柱。由于不同的建筑使用功能要求不同的空間劃分布置，

8、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)。為此，必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。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。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”。 </p><p>　　3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布置原則 <

9、/p><p>　　3.1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用 </p><p>　　一般而言，當(dāng)高層建筑下部樓層豎向結(jié)構(gòu)體系或形式與上部樓層差異較大，或者下部樓層豎向結(jié)構(gòu)軸線距離擴大或上、下部結(jié)構(gòu)軸線錯位時，就必須在結(jié)構(gòu)改變的樓層布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。因此，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置（也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層），且自身的這個空間既可

10、作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對大底層多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。 </p><p><b>　　3.2豎向布置 </b></p><p>　?、賾?yīng)避免高位轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換層位于3層以上時，層間位移角、剪力的分配及傳力途

11、徑發(fā)生急劇突變，易形成薄弱層，抗震非常不利。對部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層；8度區(qū)不宜超過3層。轉(zhuǎn)換層位置超過上述規(guī)定時，應(yīng)作專門研究并采取有效措施，6度時其層數(shù)可適當(dāng)增加；底部帶轉(zhuǎn)換層的框架―核心筒結(jié)構(gòu)和外筒為密柱框架的筒中筒結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置可適當(dāng)增加。 </p><p>　?、诓贾眯问?。沿高層建筑方向轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以是分段布置，形成大框架套小框架的巨型框架結(jié)構(gòu)；可以間隔布置

12、，形成錯列墻梁或朽架式框架結(jié)構(gòu)，這種情況是要求沒有支撐障礙的寬敞內(nèi)部空間，它必須采用大跨度樓蓋結(jié)構(gòu)，即采用一組三層水平構(gòu)件的梁系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)換大梁來支撐主梁，再由主梁支撐次梁。這里的轉(zhuǎn)換大梁起到解決大跨度樓蓋和改變各主梁間距的作用，與用它來改變柱列是同一實質(zhì)；錯列剪力墻結(jié)構(gòu)也可設(shè)置于建筑物的頂部，懸掛下部結(jié)構(gòu)的荷載；疊層承托析架結(jié)構(gòu)及多梁承托結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　3.3結(jié)構(gòu)加強層 </

13、b></p><p>　　當(dāng)建筑物較高柔（例如框架―簡體結(jié)構(gòu)），整體剛度有可能不足時，在結(jié)構(gòu)豎向的一定部位設(shè)置水平剛性樓層（即加強層），人為地加強結(jié)構(gòu)的整體彎曲效應(yīng)，這時轉(zhuǎn)換層可同建筑物的加強層、設(shè)備層等統(tǒng)一考慮。 </p><p>　　4高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及分類 </p><p>　　4.1轉(zhuǎn)換層的布置形式 </p><p>　　

14、⑴底部結(jié)構(gòu)形式為大空間的轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　底部數(shù)層結(jié)構(gòu)形式設(shè)置為大空間在高大建筑中是最常見的情況，這時可有兩種基本做法：①轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)跨越底層建筑平面的兩端，把荷載傳到底層結(jié)構(gòu)的幾個支撐點上，這一做法稱為橋式結(jié)構(gòu)。②轉(zhuǎn)換層中部支撐在一個強勁的筒體上，四周向外懸挑，由此創(chuàng)造底部數(shù)層的大空間（層），使之成為一個大商場、停車場、展覽廳或者城市廣場的一部分。 </p><p>　?、仆獠?/p>

15、形成大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　一般來說，對于筒中筒結(jié)構(gòu)的建筑而言，其內(nèi)筒結(jié)構(gòu)布置從上到下不需作什么變化，需要進行結(jié)構(gòu)布置轉(zhuǎn)換的主要是外筒。外框筒為了布置大的入尸，常常要求在下部樓層布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件以在建筑底部擴大柱距、形成大的開間。外筒的轉(zhuǎn)換主要通過轉(zhuǎn)換梁（或墻梁）、轉(zhuǎn)換析架、轉(zhuǎn)換空腹析架、多梁轉(zhuǎn)換、合柱以及轉(zhuǎn)換拱等轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式進行，按結(jié)構(gòu)功能，轉(zhuǎn)換層可分為三類：①上層和下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換。多用于剪力墻

16、結(jié)構(gòu)和框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，它將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架，以創(chuàng)造一個較大的內(nèi)部自由空間。②上、下層的柱網(wǎng)、軸線改變。轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但是通過轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距擴大，形成大柱網(wǎng)，并常用于外框筒的下層形成較大的入口。③同時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線布置。 </p><p>　　4.2轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)形式有：梁式（墻

17、梁式）、空腹析架式、斜桿精架式、箱形和板式等。其中梁式轉(zhuǎn)換層應(yīng)用最為廣泛，它設(shè)計和施工簡單，受力明確，一般應(yīng)用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中。轉(zhuǎn)換梁可沿縱向或橫向平行布置；當(dāng)需要縱、橫向同時設(shè)置時，可采用雙向梁的形式進行結(jié)構(gòu)布置。單向托梁、雙向托梁連同上、下層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。當(dāng)上、下柱網(wǎng)軸線錯開較多，難以用梁直接承托上下結(jié)構(gòu)布置的轉(zhuǎn)換時，則需將樓板做成厚板，形成板式轉(zhuǎn)換。板式轉(zhuǎn)換層的上下結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)可以進行靈

18、活布置，毋需與上層結(jié)構(gòu)對齊，但自重很大，且材料耗用較多。 </p><p><b>　　5結(jié)語 </b></p><p>　　高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項繁重而又責(zé)任重大的工作，既關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，又關(guān)系到建筑的適用性和經(jīng)濟性，因而結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是十分重要的。因此，工程人員在工作中應(yīng)事無巨細，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，才能將高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)工作做