高层建筑结构转换层的结构设计

  • 投稿杨纳
  • 更新时间2017-05-27
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【摘要】转换层设计是高层建筑特别是复杂高层建筑中经常遇到的问题,设计是否合理将会直接影响到建筑物自身性能,为了满足需要对此就应该进行科学设计。转换层包含多种结构形式,对于这些结构形式应该是根据工程实际条件来进行选择。坚持科学的设计原则是实现科学设计的重要前提,在设计过程中对于一些关键问题应该引起重视。抗震性能及抗震设计就是其中非常典型的问题,鉴于抗震设计当前的规范还不健全,对于转换层结构的抗震分析还应该进一步加强。本文对高层建筑结构转换层的结构设计进行了探讨。

【关键词】高层建筑;结构转换层;结构设计

高层建筑转换层结构是建筑物中关键的一环,因此其结构设计要从工程实际、建筑空间分布、建筑结构受力、承载力分布等多个方面进行考虑,选择合适的结构形式,从而提高转换层的抗剪切力和承载能力,提高整体结构的安全性。同时在结构设计时,要强化关键施工要点的设计,严格遵守施工流程,切实提高工程质量。

1、高层建筑转换层结构的种类、功能

一般的,转换的构件会在建筑的柱列周边进行布置,转换形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等。高层建筑中的转换层具有扩大室内面积,提供较大出入口的功能。传统的剪力墙结构的间距较小,比较适合对住宅客房以及旅馆进行布置,而对于需要较大空间的会议室、购物中心、文化娱乐场所等进行布置时,就需要通过转换层将部分传统剪力墙转换为框支剪力墙,以此来增大空间,满足大空间建筑的功能需要。高层建筑中转换层主要是为了将上下层结构进行转换,上下层轴线进行转换、柱网进行转换等。在框架剪力墙结构中,通常采用将传统剪力墙上部转换为框支剪力墙来增大内部空间面积;而上下层柱网、轴线的转变并未改变上下层的结构形式,只是通过改变转换层的柱距来形成较大的柱网,这种转换类型通常被用在外框简底部来形成大入口;通过结构转换层,将上面楼层的剪力墙结构转变为框架结构,使上面楼层与柱网轴线错开,从而形成上层、下层结构的错位布置,实现转换层的功能。

2、高层建筑结构转换层的结构设计

2.1 模板支撑选择设计

首先需根据建筑结构进行模板支撑的合理选择。高层建筑的结构转换层的结构极为复杂,钢筋分布密集,耗材较大,自重和载荷都较大,因此要想实现结构转换层的合理设计就必须要根据建筑实际受力情况确定模板支撑系统,以保障支撑系统的承载能力和自身的稳定性能。一般地,经常用到的模板支撑系统有载荷传递法支模、一次性支模、叠合浇筑法支模等,当然这几种模板支撑系统也有各自的优缺点,需要在实际的设计当中应根据相关设计要求合理选择模板系统,从而从最大程度上发挥出模板支撑对高层建筑转换层的作用。

2.2 过渡设计、防震设计

结构转换层在建筑中起到上下连接的作用,通常情况下结构转换层的受力情况比较复杂,因为它承担着整座楼房的重量,倘若设计不能达到相关标准,建筑结构转换层设计不合理,就会埋下抗震能力较弱的安全隐患。由于结构转换层的跨度较大,截面也较大,怎样在这种情况下实现转换层的合理过渡和有效利用就成为转换层设计的要点和难点。就目前来看,高层建筑结构转换层的结构形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等,桁架式一般使用在转换梁构件上部负载较大且跨度较大的体系中,其优点是传力途径较为清晰明确,具有较强的灵活性;梁式一般使用在较大空间的剪力墙结构中,其优点是受力明确,缺点是适用性较差,对地震的反应较大。在实际设计过程中,应根据实际情况进行合理设计和选择。

2.3 转换层结构钢筋设计

在进行结构转换层的钢筋使用设计时,首先应对钢筋的排列次序进行合理设计安排。钢筋在梁柱节点部位较为密集,含钢量较高且主筋较长,部分高层建筑结构转换层设计使用工字钢或是大直径钢筋。在高层建筑转换层设计时,钢筋次序的合理安排就显得尤为重要了。在进行结构转换层设计时,应对设计的相关要求进行全面地了解,合理确定绑扎的次序、制作尺寸,对钢筋之间的避让、穿插关系进行全面考虑。当结构转换梁高度比较大或是转换板厚度比较大的时候,应采取相应的设计措施稳定钢筋骨架,以确保结构转换层设计能够满足建筑设计的相关标准。

2.4 建筑转换层上下结构的侧向刚度比比值的确定

对建筑转换层上下结构的侧向刚度比比值进行有效的确定,才能更好地确保下部楼层的刚度得到有效的控制,同时确保转换层的侧向刚度达标,有效的预防转换层侧向刚度柔软。所以在确定其比值时,当转换层设置在3 层及3 层以上时,应按《高规》规定分别计算等效侧向刚度比和转换层本层与转换层相邻上部楼层侧向刚度比,设计中应同时满足这两种刚度比的限制条件。且结合实际对其比值进行确定。当高层建筑为扩大外围柱距的框筒结构或内部抽柱的框架结构时,由于建筑功能上要求下部柱子截面小,层高要比上层高许多,因此很难满足上述要求。此时建议转换层以下采用钢骨混凝土柱或钢管混凝土柱,这样来调整柱的截面面积、刚度和延性,从而达到满足建筑功能的要求。但这时应特别注意转换层上、下的连接,当转换层上部为钢筋混凝土时,应将下部钢骨混凝土柱锚入转换层内。而对于底部大空间剪力墙结构。由于底部大空间剪力墙结构的底层高大以及部分剪力墙不落地改为框支后,底部刚度显著减小,为防止底部层刚度突变,应控制转换层上、下剪切刚度比:当底部大空间为1 层时,转换层上、下结构等效剪切刚度比r宜接近1,非抗震设计时不应大于3,抗震设计时不大于2。[本文转自WWw.dYLw. nEt 第一论文网代写医学论文]

结语:

总之,随着我国城市化进程的深入发展,城市用地面积急剧减小,城市用地极为紧张,高层建筑的出现很好地缓解了城市用地紧张问题,其地位也越来越重要。转换层的转换形式复杂,而转换层设计又是高层建筑设计的难点和重点,为保证高层建筑的建造质量,就必须要深入研究和掌握转换层结构的设计要点,并在实际的设计当中,合理设计布置转换层,分析整体结构和建筑结构受力特点,实现建筑设计的良性发展。