带转换层高层建筑结构设计建议宫彩凤

带转换层高层建筑结构设计建议宫彩凤

关键词:高层建筑;结构设计;带转换层

一、带转换层高层建筑的含义

在建筑工程建设过程中,为了使建筑物趋向多功能化发展,设计人员会对建筑物进行合理设计,在对上半部分设计过程中,设计者一般会设置很多墙体,设计成若干小空间,而对下半部分进行设计的过程中,设计人员不需要设置更多墙体,需要将其设计成大空间。设计人员不可采用竖向杆件将上半部分与下半部分进行连接,是需要采用水平转换的方式将其连接,这就是常见的转换层。

二、带转换层高层建筑结构的特点

带转换层高层建筑结构的转换结构构件在整体结构中起到了关键作用,既承担上部楼层竖向构件传递的重力荷载,又肩负着抵抗水平作用(主要为风荷载、水平地震)的重任,受力极为复杂。就整体结构而言,带转换层高层建筑结构的结构设计主要面对以下几个问题:

1.刚度突变

因设置转换层,局部竖向构件不能落地而造成上部楼层和下部楼层刚度差异大,即刚度突变,在水平荷载作用下,这会导致转换层上部楼层和下部楼层结构构件内力突变,从而部分构件提前破坏,当转换层位置较高时,这种现象更加明显。

2.转换结构构件应力复杂

转换结构构件与相连接的构件之间的几何关系复杂,构件受力曲折,应力集中现象明显。

3.转换结构构件实际受力状态模拟难

转换结构构件受力复杂,边界条件不易把握,不同计算软件模拟构件的受力状态是有差异。正确模拟构件的实际受力状态非常重要。

三、带转换高层建筑中的结构设计应该遵循的基本原则

1."强下弱上"的基本原则

在高层建筑的结构设计中强下弱上的基本原则是工程的设计者所必须要严格遵守的,因为强下弱上的基本原则会直接的关系到高层建筑的稳定性和抗震能力,这对于高层建筑的结构设计来说是至关重要的,在结构设计的过程中要将重点放在转换层的下半部分的设计工作上,采取一定的措施将建筑的刚度、承载力饿抗震能力上进行有效的提高,只有这样才能很好的满足人们对建筑功能和质量的需求。

2.尽量减少转换层

虽然说转换层在高层建筑中的设计和使用能够为人们提供更多的空间,但是在设计中还是要尽量减少转换层的使用,不能够进行盲目的设计和建设,多个转换层的设计会对高层建筑的整体性和连贯性产生一定的破坏,所以说设计者在进行设计工作时要尽量减少转换层,这样不仅能够有效的减少施工的成本投入还能够有效的保证建筑工程的施工质量,确保建筑设计的合理性。

3.通过计算公式来准确的计算数据

在转换层的高层建筑的设计中通过相应的计算公式来对数据进行准确的计算是转换层设计中的一个重要的环节,使用有效的计算公式能够使计算的结果更加具有合理性,从而为高层建筑的整体稳定性和抗震性提供助力。

4.优化设计,努力实现理想的设计效果

在高层建筑转换层的设计中参与设计的人员要制作出多个设计方案,在进行科学有效的对比分析之后选择出这些方案中的最优方案,这样的设计方案的选择方法会有效的保证其设计的合理性,对于转换层的建设工作来说能够很好的提高结构设计的合理化特征,有效的保证高层建筑的施工质量。

四、转换层具体功能

1.合理分配建筑室内空间

由于大部分高层建筑在底层会选择商用,作为超市、餐馆或其他公共场所,对空间的要求较高,需要使得建筑具有更宽敞的空间,也要适当提高空间的使用率,上部供居民进行居住,要将墙体设计的更加密集,以墙体作为分割线,将空间分割成不同的单元,这种底部疏顶部密的建筑结构是不符合建筑规则的,而转换层的存在可以对不同楼层的建筑添加一个过渡,将剪力墙结构换成框架结构,增大低层建筑活动空间,在满足建筑规则的基础上对空间进行了更合理的分配[2]。

2.便于对水电进行重新分配

转换层主要分为结构转换层和功能转换层,而常见的转换层是功能转换层,即在高层建筑的中间尽心一定空间的阻隔,设置一个设备转换层,由于楼层较高,水电等资源都是从地下向上提供给用户,对于高层住户来说,经常会出现水压不够或者用电供给不足等情况,这也是高层用户居住的不便之处,针对这种情况,施工人员选择对电荷和水系统进行重新分配和减压等适当的处理,这些设备都需要占用一定的空间,这样的空间称为功能转换层,能够对水电进行重新分配。

3.改善建筑结构受力方式

在高层建筑中,建筑的受力情况与普通建筑是不同的,在高层建筑中结构的受力方式和建筑的受力特点直接影响到建筑的安全性和居民的居住质量,楼层越高受力越小,随着楼层的降低,受力逐渐增大,而且每一层的受力状况也有较大的区别,为了符合建筑规范,设计人员应该在建筑的设计阶段考虑到结构的受力情况,随着楼层的增加,设计人员应该适当减少墙体和柱状结构的安装数量,以确保低层建筑的刚度,这种设计思路与普通建筑是不同的,体现了转换层在高层建筑的重要性。

五、带转换层高层建筑的结构设计

1.确保建筑结构具有足够的刚度

在高层建筑的建设中,要求低层墙体的刚度比高层墙体的刚度大,确保低层建筑能够起到稳固的支撑作用,保证整个高层建筑的坚固,如果下方楼层不够坚固,那么在建筑的建设过程中很容易出现下方建筑变形的现象,这是一个很大的安全隐患,为了保证高层建筑的稳定性,施工人员在设计过程中应该对刚度指数进行相关的计算。在剪力墙的设计中还要考虑到剪应力对建筑稳定性的影响,将转换层的结构设计得更加精细,调整好柱体之间的距离,确保建筑结构具有足够的刚度[3]。

2.确保施工设计的规范性

高层建筑的结构设计是整个施工过程中最基础也是最关键的环节,而转换层的结构设计是保证建筑稳固性,确保居民生活质量的关键结构,所以在施工组织设计阶段,设计人员应该对整个施工方案进行完整严密的设计,对不同的建筑类型采用不同的转换层结构,确定好框架结构和墙体的连接方式以及间隔距离,在保证符合建筑规则的情况下尽可能加强建筑的稳定性,适当扩大建筑空间,对转换层和高层建筑的结构进行规范的施工设计。

3.转换层结构设计要合理

上文介绍到转换层一共分三种类型,针对建筑的不同功能应该选择不同类型的转换层,所以在建筑设计过程中,设计人员应该结合不同楼层的建筑功能,对转换层进行合理的设计,转换结构应该根据建筑功能和建筑结构对承受力的要求进行设计,在转换层的设计中也应该考虑到加强层和设备层的结构,加强高低层建筑之间的转换,适当加大屋面梁、板尺寸,控制墙体的厚度,以此避免楼层的刚度分布不均匀,增大墙体的受力面积。

4.对转换层的高度应严格控制

结构转换层高度是指房屋上写两层结构层层面的垂直距离,为了保证建筑的坚固和规范性,转换层的高度要进行严格的控制,不同建筑区域对转换层数量的要求是不同的,设计人员应该仔细考虑建筑结构的特性,选择对建筑最有利的转换层数量,不同位置转换层的高度也有不同要求,剪力墙与筒体底部应设置厚度较厚的墙体,框支架在2-3层之间,只有对转换层的高度进行严格控制,才能够在保证建筑的规范性的同时使建筑更加牢固。

结语

随着高层建筑的不断增多和计算机硬件及软件的迅速发展,转换层结构的计算理论及方法日趋完善,转换层的应用越来越多。转换层设计时应重视概念设计和理论分析,对转换柱、转换梁、落地剪力墙和转换层楼板等关键构件采取必要的加强措施。

参考文献:

[1]彭康林.高层建筑转换层结构设计探讨[J].建筑节能,2018(4).

[2]吴健.有关高层建筑转换层结构设计的思考[J].智城建设,2018(16).

[3]沈文钧.带主次梁转换层的超高层建筑结构设计分析[J].设计与案例,2018(7).

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