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帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設計論文
摘要：文章結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗，就帶轉(zhuǎn)換層高層建筑進行概述，分析其設計中應注意的事項，并對帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設計提出了自己的幾點看法，以供同行參考。
關鍵詞：轉(zhuǎn)換層；高層建筑；結(jié)構(gòu)設計
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)設計的注意事項
2.1 加強轉(zhuǎn)換層下半部分設計。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，設計人員必須通過采取針對性設計在提升穩(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 科學合理設置轉(zhuǎn)換層數(shù)量。對高層建筑來說，設置轉(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)換層設置的越多越好。一旦設計人員沒有科學合理的設置轉(zhuǎn)換層數(shù)量，將會導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，這就要求廣大設計人員在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設計中必須充分結(jié)合建筑實際，科學合理地設置轉(zhuǎn)換層數(shù)量，從而在確保轉(zhuǎn)換層數(shù)量達到要求情況下，最大程度保障高層建筑設計質(zhì)量。
2.3 提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)運算的準確性。加強轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)計算的準確性是提高轉(zhuǎn)換層設計可靠性與準確性的重要依據(jù)。因此：首先，應結(jié)合建筑實際情況與自身特點來科學分析、計算轉(zhuǎn)換層；其次，應以準確的計算結(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)設計的科學性；最后，應嚴格按照設計要求來進行建設，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)進行優(yōu)化。除了上述設計原則外，在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，為了有效地保障其建設質(zhì)量，設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。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)化設計方案。設計方案直接關系著帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的優(yōu)劣，因此，在設計過程中應進行多方案設計，反復推敲與研究設計出來的方案，并進行不斷優(yōu)化，從中挑選出最為合適的設計方案。此外，設計方案的優(yōu)化還應從計算結(jié)果與實際情況著手，不斷提升設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)換層的下半部分設置柔軟層，否則將極易導致高層建筑發(fā)生坍塌事故。
3.2 加強高層建筑轉(zhuǎn)換層抗震設計。為了更好地提升高層建筑抗震能力，設計人員需要加強對轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)抗震設計。綜合實踐來看，該設計重點應圍繞剪力墻與框支柱開展。首先，設計人員需對一些位置超過三層且抗震等級未達到特一級的剪力墻與框支柱底部進行加強設計，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行抗震完善設計。最后，設計人員必須對轉(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，設計人員應根據(jù)相關方法對其開展抗震設計，以此將轉(zhuǎn)換層構(gòu)件內(nèi)力提升至八度抗震設計。
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)力和豎向負載能力息息相關。在進行高層建筑施工時，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。因此在設計過程中需采取相應措施，避免由于施工結(jié)果轉(zhuǎn)換構(gòu)件的過度受力而導致高層建筑施工進度拖延的現(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行支撐，轉(zhuǎn)換層上半部的墻體水平負載與豎向負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，設計過程中還應合理控制軸壓比率。
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)設計中，除了上述建議外，設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至落地剪力墻，設計人員必須對轉(zhuǎn)換層承載能力及剛度進行設計，從而促使上層剪力能在轉(zhuǎn)換層達標前提下順利傳導至落地剪力墻；第二，設計人員還需要在設計中為建筑功能布置預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，設計人員可以從做好高層建筑底部落地剪力墻設計入手。首先，設計人員在底部大空間層設計中要采用高強度混凝土；其次，為其設計厚度大、數(shù)量多的落地剪力墻，并且盡量確保該墻的完整性，如果非要開洞則應采取開小洞處理，從而最大程度地保障落地剪力墻的剛度。
參考文獻
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