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帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
摘要：文章結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗，就帶轉(zhuǎn)換層高層建筑進(jìn)行概述，分析其設(shè)計中應(yīng)注意的事項，并對帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了自己的幾點看法，以供同行參考。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換層；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑概述
1.1 基本含義。轉(zhuǎn)換層主要是指采用水平轉(zhuǎn)換的方式連接建筑上半部分與下半部分的樓層，是高層建筑的一個過渡地段。其重要是由水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件和其以下的豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成，包括了轉(zhuǎn)換桁架、轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換板等內(nèi)容。轉(zhuǎn)換層的上半部分往往是墻體較多的小空間，可用于居住或辦公，而轉(zhuǎn)換層的下半部分通常是墻體較少的大空間，可用作于大型商業(yè)網(wǎng)點。在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，帶轉(zhuǎn)換層高層建筑可以有效滿足建筑物多功能方向發(fā)展的需求。
1.2 主要用途。在高層建筑中設(shè)置轉(zhuǎn)換層，可以有效連接建筑的上半部分與下半部分，創(chuàng)造更多的可利用空間，提升建筑的實際利用效率，滿足人們多元化的需求，有效解決城市土地面積緊缺的問題。其次，設(shè)置轉(zhuǎn)換層還可以有效降低高層建筑鋼筋使用率，大大節(jié)約高層建筑的施工材料。
2 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項
2.1 加強轉(zhuǎn)換層下半部分設(shè)計。對高層建筑而言，優(yōu)良的質(zhì)量離不開良好的穩(wěn)定性、強抗震能力以及大剛度等特性，而這些特性正是建筑工程下半部分所必備的。由此可見，建筑工程下半部分對高層建筑具有極其重要的意義。因而，在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了最大程度確保其安全、穩(wěn)定以及質(zhì)量等符合要求，設(shè)計人員必須通過采取針對性設(shè)計在提升穩(wěn)定性與剛度的前提下，提高高層建筑下半部分結(jié)構(gòu)承載能力。
2.2 科學(xué)合理設(shè)置轉(zhuǎn)換層數(shù)量。對高層建筑來說，設(shè)置轉(zhuǎn)換層可以極大程度的提升其利用效率，然而這并不意味著轉(zhuǎn)換層設(shè)置的越多越好。一旦設(shè)計人員沒有科學(xué)合理的設(shè)置轉(zhuǎn)換層數(shù)量，將會導(dǎo)致高層建筑的整體性、連貫性因過多的轉(zhuǎn)換層分割而降低。因此，這就要求廣大設(shè)計人員在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須充分結(jié)合建筑實際，科學(xué)合理地設(shè)置轉(zhuǎn)換層數(shù)量，從而在確保轉(zhuǎn)換層數(shù)量達(dá)到要求情況下，最大程度保障高層建筑設(shè)計質(zhì)量。
2.3 提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)運算的準(zhǔn)確性。加強轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)計算的準(zhǔn)確性是提高轉(zhuǎn)換層設(shè)計可靠性與準(zhǔn)確性的重要依據(jù)。因此：首先，應(yīng)結(jié)合建筑實際情況與自身特點來科學(xué)分析、計算轉(zhuǎn)換層；其次，應(yīng)以準(zhǔn)確的計算結(jié)果為依據(jù)來構(gòu)建合理的模型，提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性；最后，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求來進(jìn)行建設(shè)，以整體提升高層建筑的使用性能。
2.4 對轉(zhuǎn)換層內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。除了上述設(shè)計原則外，在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了有效地保障其建設(shè)質(zhì)量，設(shè)計人員還需要遵循轉(zhuǎn)換層內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化原則。對高層建筑而言，優(yōu)化轉(zhuǎn)換層內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠促使建筑結(jié)構(gòu)剛度、抗震能力等提升，從而為良好的建筑質(zhì)量打下堅實基礎(chǔ)。需要注意的是，由于轉(zhuǎn)換層高度較高，這就要求現(xiàn)場采取相應(yīng)的施工安全保障措施，以此確保施工人員在開展轉(zhuǎn)換層內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化作業(yè)過程中的安全。
2.5 優(yōu)化設(shè)計方案。設(shè)計方案直接關(guān)系著帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣，因此，在設(shè)計過程中應(yīng)進(jìn)行多方案設(shè)計，反復(fù)推敲與研究設(shè)計出來的方案，并進(jìn)行不斷優(yōu)化，從中挑選出最為合適的設(shè)計方案。此外，設(shè)計方案的優(yōu)化還應(yīng)從計算結(jié)果與實際情況著手，不斷提升設(shè)計方案的實效性與合理性。
3 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的建議
3.1 優(yōu)化高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，下半部分的轉(zhuǎn)換層，其位置與其上下高度的突變程度成正比關(guān)系。隨著其位置的高度的增加，其上下內(nèi)力傳遞途徑就會加劇，從而極易導(dǎo)致落地筒體與剪力墻出現(xiàn)裂縫，同時，框架的支柱內(nèi)力也不斷增大，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層附近或上部的墻體受到損壞。因此，如果轉(zhuǎn)換層位置過高，會降低高層建筑的抗震性能。所以，高層建筑轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)建可以采用后板、斜撐、轉(zhuǎn)換大梁或箱形結(jié)構(gòu)等形式來優(yōu)化其抗震性能。通常情況下，地震區(qū)較少使用轉(zhuǎn)換厚板。而部分非地震區(qū)，尤其是空間較大的地下室，由于其周圍受到約束作用力的影響，且其地震反應(yīng)也小于其上部框支結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，因此，在七至八度的地震設(shè)計中，部分地下室可以選用厚板轉(zhuǎn)換層的形式。值得注意的是，禁止在轉(zhuǎn)換層的下半部分設(shè)置柔軟層，否則將極易導(dǎo)致高層建筑發(fā)生坍塌事故。
3.2 加強高層建筑轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)計。為了更好地提升高層建筑抗震能力，設(shè)計人員需要加強對轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。綜合實踐來看，該設(shè)計重點應(yīng)圍繞剪力墻與框支柱開展。首先，設(shè)計人員需對一些位置超過三層且抗震等級未達(dá)到特一級的剪力墻與框支柱底部進(jìn)行加強設(shè)計，從而提升這兩者的抗震等級。其次，除了將剪力墻與框支柱底部抗震等級提升外，設(shè)計人員還需要檢查該底部框架外圍是否已經(jīng)采用了密柱框架，如果沒有采用，則需要對底部框架進(jìn)行抗震完善設(shè)計。最后，設(shè)計人員必須對轉(zhuǎn)換層構(gòu)件在水平及豎向地震作用下的內(nèi)力進(jìn)行驗證，一旦發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移層構(gòu)件內(nèi)力不符合要求，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)方法對其開展抗震設(shè)計，以此將轉(zhuǎn)換層構(gòu)件內(nèi)力提升至八度抗震設(shè)計。
3.3 合理控制高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的過度受力與軸壓比。在帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，樓層的柱面和梁面與轉(zhuǎn)換層的構(gòu)架內(nèi)力和豎向負(fù)載能力息息相關(guān)。在進(jìn)行高層建筑施工時，特別是在轉(zhuǎn)換層構(gòu)架和若干層構(gòu)架同時出現(xiàn)在施工階段時，其框架內(nèi)力變化極為明顯。因此在設(shè)計過程中需采取相應(yīng)措施，避免由于施工結(jié)果轉(zhuǎn)換構(gòu)件的過度受力而導(dǎo)致高層建筑施工進(jìn)度拖延的現(xiàn)象出現(xiàn)。此外，由于高層建筑的轉(zhuǎn)換層軸壓力大多依靠框支柱來進(jìn)行支撐，轉(zhuǎn)換層上半部的墻體水平負(fù)載與豎向負(fù)載幾乎都可以通過板平面內(nèi)的剛度來傳送給落地剪力墻，因此，設(shè)計過程中還應(yīng)合理控制軸壓比率。
3.4 做好高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置。對帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了上述建議外，設(shè)計人員還必須特別注意轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布置。對此，筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面著手：第一，為了確保高層建筑上層剪力可以有效地傳導(dǎo)至落地剪力墻，設(shè)計人員必須對轉(zhuǎn)換層承載能力及剛度進(jìn)行設(shè)計，從而促使上層剪力能在轉(zhuǎn)換層達(dá)標(biāo)前提下順利傳導(dǎo)至落地剪力墻；第二，設(shè)計人員還需要在設(shè)計中為建筑功能布置預(yù)留出足夠的高層建筑底部空間，并確保其剛度符合要求，以避免剛度突變。對此，設(shè)計人員可以從做好高層建筑底部落地剪力墻設(shè)計入手。首先，設(shè)計人員在底部大空間層設(shè)計中要采用高強度混凝土；其次，為其設(shè)計厚度大、數(shù)量多的落地剪力墻，并且盡量確保該墻的完整性，如果非要開洞則應(yīng)采取開小洞處理，從而最大程度地保障落地剪力墻的剛度。
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