关于高层建筑转换层结构设计分析

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　　摘    要：本文主要从转换层实现的功能、不同类型转换层结构和设计方法以及建筑转换层结构设计中的注意事项等几个方面进行了重要的分析，仅供参考。
　　关键词：高层建筑;转换层设计;设计方法
　　1  前言
　　现阶段，城市中建筑项目的高度逐步增大，因而转换层的设计质量对于高层建筑的整体设计效果有着重要的影响。具体设计工作中，要对建筑项目的具体状况进行全面分析，选取合理的转换结构形式，对关键设计环节进行把控，提高转换层的设计质量。
　　2  转换层主要实现以下功能
　　2.1  上、下层结构类型转换
　　转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。这种转换层多用于剪力墙和框架-剪力墙结构中，以获得较大的内部自由空间。
　　2.2  上、下层结构柱网和轴线的改变
　　转换层上、下的结构形式未改变，通过转换层能使下部结构的柱距扩大，形成大柱网。这种形式常用于外框筒的下层以形成较大的出人口。
　　2.3  同时转换上、下层结构类型和柱网
　　上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时，下部柱网与上部剪力墙的轴线错开，形成上、下柱网不对齐的布置。
　　3  不同类型转换层结构和设计方法
　　3.1  梁式转换层结构
　　梁式转换层应用最广泛，它设计和施工都简单，受力明确，一般广泛用于底部大空间剪力墙结构体系中，即是把大部分的剪力墙在一定层次上用框架“抬”起来，一部分剪力墙落地，在底下几层形成大空间的商场，在框架和剪力墙的交界处用一较大截面的托梁来过渡，即结构的转换层就做在框支梁这一层。转换梁可沿纵向或横向平行布置;当需要纵、横向同时转换时，可采用双向梁的布置。 梁式转换层不确定的地方在于，当上下轴线不对齐，转换次梁较多时，空间受力较复杂，在转换梁端易于出现裂缝，且转换主梁在水平荷载易产生较大扭矩。由于其質量较大，因而地震反应较大。
　　3.2 桁架式转换层结构
　　桁架式结构的转换层是由梁式结构转换层变化而来的，整个转换层由多榀桁架组成承重结构，桁架的上下弦杆分别设在转换层的上下楼面的结构层内。对于下部是商场需要大净空面积，上部是住宅为小空间布局的高层建筑，一般要设管道设备层，而根据上下柱网的轴线位置而设置桁架转换层则可巧妙地解决此问题。转换层结构采用转换桁架可以较好地解决通风采光的问题，易满足建筑功能的要求。
　　3.3  厚板后梁式转换层结构
　　厚板后梁式转换层结构适用于上下柱网轴线错开较多的建筑结构，采用厚板转换层来实现结构对接，具有很强的工程应用灵活性，但是厚板后梁式的转换层重量较大，使用的承重材料较多，而且厚板式转换层是一个完整的整体，刚度较大，造成上层结构的布置困难，受力状况模糊，不方便配筋计算。由于增加了暗梁，再加上其上部承载重量较大，对下部结构的稳定性造成一定的影响，如果发生较为强烈的振动，会造成厚板的应力沿着竖向方向发生激增，上下层受力严重不均，甚至会发生裂缝现象。厚板转换层结构设计通常先进行三维 空间内力分析，尤其是对转换层边界形状不规则、荷载分布复杂等特殊情况进行有线单元的应力分析，从而得出相应的内力计算结果、内力组合和配筋方式，同时分析竖向荷载下的弯曲、剪应力、局部应力等数据。
　　4  建筑转换层结构设计中的注意事项
　　在框支剪力墙结构中，结构体系的合理布置对刚度比的影响是很大的，转换层上下部的墙体厚度与墙肢长度是调整层刚度比的关键控制因素。对转换层上部墙体来说，在满足建筑空间需要，轴压比，周期比等要素下，尽量减少转换构件以上各层剪力墙的厚度及墙肢长度，原则上削弱时从核心筒及其周边削减，少削弱建筑四周的墙体以减少对周期比的影响。同理，对转换成的下部墙体而言，适当加大框支柱截面及框支层及其下部剪力墙的厚度，必要时框支柱采用型钢混凝土柱，可考虑先加厚核心筒的外围厚度，如加一定厚度后仍不满足，可结合建筑的风格，要求对称在建筑周边加落地墙体，且宜在上部有墙体的位置考虑加下部墙体。调整过程应尽量使刚心和质心重合，减少扭转的影响。构造上还可适当加大转换构件上下各两层楼板的厚度，减小刚度突变。
　　5  转换层结构施工要点分析
　　5.1  钢筋施工要点
　　转换梁的含钢量大， 主筋长， 布置密，在梁柱节点区钢筋“相聚”。因此，正确翻样、下料，合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。钢筋翻样前须弄清设计意图，审核、熟悉设计文件及有关说明和相关规定。翻样时考虑好钢筋间的穿插避让关系，确定制作尺寸和绑扎次序。一般转换层结构主筋接头全部采用闪光对焊、锥螺纹接头连接或冷挤压套筒连接;对于两端做弯头的钢筋，采用可调伸螺纹接头解决钢筋旋转困难问题;当转换梁高度或转换板厚度较大时，应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于操作性。
　　5.2  混凝土施工要点
　　（1）混凝土配合比设计。须由具有相应设计资格的试验室在对施工现场使用的水泥、砂、石、外加剂等进行试（检）验的基础上，设计出混凝土配合比。为防止在浇筑中出现施工冷缝，要求在混凝土配合比中添加缓凝减水剂。
　　（2）混凝土浇筑及下料方法。混凝土浇筑采取从房屋一端的边梁开始浇筑，在边梁浇筑完成后再浇筑垂直于该边梁的其余各框架梁，浇筑长度至相邻轴线的框架柱暂停，再返回浇筑楼盖板混凝土，以此浇筑方法类推，向前平行推进，直至浇筑完成。在浇筑框架梁混凝土过程中，对截面高度为1800mm的梁应采用4次下料浇筑，4次振捣，每次浇筑厚度不大于500mm的方法，对截面高度为1200mm的梁应采用3次下料，3次振捣的方法，以确保混凝土密实，不出现施工冷缝，并有利于减小梁侧模板承受的侧向压力。计量工须严格控制混凝土配合比，水泥（散装）、砂、石、外加剂等须认真过称计量，外加剂由专人负责计量下料。
　　（3）混凝土的养护。应根据温度应力加以控制和确定保温养护的持续时间，一般不得少于15d。混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水以保持混凝土表面的湿润。潮湿养护时，混凝土极限拉伸值比干燥养护时要大20%～50%，在控制混凝土浇筑块体内外温差时，混凝土中心与表面的最大温差不高于25℃～30℃，总降温差小于30℃。在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施，否则易使大体积混凝土产生裂缝。
　　6  结束语
　　综上所述，转换层设计在高层建筑设计中发挥了极其重要的作用，具体设计工作中，首先要对高层建筑的实际情况与抗震等级进行分析，之 后再选用合理的结构形式，计算工作中要对多方因素进行整合与分析，有效提高 转换层设计工作的合理性，确保整个高层建筑工程的安全稳定效果。
　　参考文献：
　　[1] 樊松.关于建筑转换层结构设计方案的研究[J].智能城市，2019（24）：24～25.
　　[2] 陈燕友.建筑转换层支撑架的有限元分析[J].建筑技术开发，2019（4）：12～13.
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