戴玉兵

安徽省金田建筑設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，中國·安徽 六安 236001

1 引言

建筑物中樓層上平面、下平面在應(yīng)用層面具備不同的功能，因此，在設(shè)計(jì)架構(gòu)時(shí)會選取不同類型，通過對樓層在架構(gòu)方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變，此樓層起到的就是轉(zhuǎn)換層的效果。轉(zhuǎn)換層自身具備受力清晰、成本低、傳力直接等優(yōu)勢，所以目前在建筑工程作業(yè)中，屬于應(yīng)用最多的一種垂直轉(zhuǎn)換架構(gòu)。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，對梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深層次的分析以及研究，能夠提升高層建筑的質(zhì)量以及應(yīng)用性能，促進(jìn)高層建筑在未來實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。

2 轉(zhuǎn)換層主要架構(gòu)的特征以及梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則

2.1 各種轉(zhuǎn)換層的主要形式以及特征

桁架傳遞架構(gòu)傳輸性能相對較強(qiáng)，可以讓力傳遞的方式得到有效明確，而且對于管道在設(shè)置、開啟方面便捷性相對較強(qiáng)，區(qū)域、大小也具備極強(qiáng)的靈活性，轉(zhuǎn)換層空間也能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的運(yùn)用。但側(cè)向剛度、權(quán)重比傳遞梁相對較小，所以對地震的反應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)換梁形式的高層建筑。

梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)用分析框架結(jié)構(gòu)，傳動性能極好，傳動方式直觀、清晰，結(jié)構(gòu)計(jì)算便捷，工作能力強(qiáng)，可靠性高，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，施工比較便利。但轉(zhuǎn)換梁跨度相對比較大，對于轉(zhuǎn)換梁截面需求也更大，從而導(dǎo)致質(zhì)量以及側(cè)向剛度隨之加大，所以對于地震會有更加強(qiáng)烈的反應(yīng)。

2.2 高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的具體原則

帶有轉(zhuǎn)換層的高層建筑架構(gòu)，在體系方面極其復(fù)雜，而且對于抗震性能的提升也會起到不利效果。在總體架構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，尤其是抗震工作設(shè)計(jì)期間，需要嚴(yán)格遵守如下原則：第一，要應(yīng)用直接力，盡量防止出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。在傳輸層上、下主體的區(qū)域，需要保持垂直方向向上，水平方向在傳輸時(shí)的架構(gòu)需要直接進(jìn)行傳輸。在設(shè)計(jì)期間，需要著重針對轉(zhuǎn)換層主要架構(gòu)的下部予以強(qiáng)化，對主體架構(gòu)中的整體結(jié)構(gòu)上部予以弱化，讓剛度、變形的上部以及下部二者之間可以盡最大可能維持同步。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

3.1 轉(zhuǎn)換梁截面的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換梁截面在設(shè)計(jì)時(shí)選取的方式，與受力性能、轉(zhuǎn)換層自身的方式息息相關(guān)。

3.1.1 轉(zhuǎn)換梁截面托柱形式的設(shè)計(jì)

當(dāng)轉(zhuǎn)換梁對上部的普通框架起到承載效果時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁經(jīng)常應(yīng)用的截面尺寸數(shù)值內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁在受力層面與普通梁基本無差異，可以按照普通梁在截面設(shè)計(jì)中的具體方法，對配筋展開合理計(jì)算。

3.1.2 轉(zhuǎn)換梁截面托墻形式的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換梁承托的上部墻體如果是滿跨且沒有開洞的狀況下，轉(zhuǎn)換梁、上部墻體二者之間共同進(jìn)行工作，受力特點(diǎn)、破壞形式主要呈現(xiàn)出深梁，此時(shí)轉(zhuǎn)換梁截面在設(shè)計(jì)時(shí)采取的方法，應(yīng)該是應(yīng)力截面設(shè)計(jì)或者深梁截面設(shè)計(jì)的方法，而且針對縱向鋼筋在計(jì)算時(shí)，需要沿著全梁高在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行合理布設(shè)。

3.2 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層架構(gòu)的部件

轉(zhuǎn)換層架構(gòu)不單是豎向?qū)用娴膭偠龋菀自谵D(zhuǎn)換層周圍出現(xiàn)突變顯現(xiàn)，還需要對豎向的抗側(cè)力部件在不連續(xù)性方面予以關(guān)注，讓架構(gòu)傳力方式在轉(zhuǎn)換層、周圍位置出現(xiàn)突變，在強(qiáng)震的作用之下容易出現(xiàn)薄弱區(qū)域。對于轉(zhuǎn)換層以及附近層架構(gòu)的部件進(jìn)行合理強(qiáng)化，其中主要包含：轉(zhuǎn)換層上下兩層的樓板、落地墻、轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱等部件，讓水平剪力在傳遞過程中的有效性得到保證，同時(shí)，需要讓結(jié)構(gòu)底層在強(qiáng)震作用下有充足的延展性[1]。

3.3 轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)工作的要點(diǎn)

主要內(nèi)容如下：第一，轉(zhuǎn)換梁以及轉(zhuǎn)換柱的截面中線需要重合；第二，轉(zhuǎn)換梁截面的高度，要高于計(jì)算跨度的八分之一?？蛑Я航孛鎸挾葢?yīng)該低于框支柱方向的具體截面寬度，而且要高于上墻體截面實(shí)際厚度的兩倍以上以及四百毫米的較大數(shù)值；第三，拖柱轉(zhuǎn)換梁需要沿著腹板的高度，對于腰筋進(jìn)行合理配置，要求直徑高于12 毫米，間距低于200 毫米；第四，轉(zhuǎn)換梁的縱向鋼筋接頭需要應(yīng)用機(jī)械連接的方式，相同連接區(qū)域內(nèi)部的內(nèi)接頭鋼筋截面的具體面積，需要低于所有縱筋截面整體面積的50%，接頭區(qū)域需要與上頭墻體受力較大區(qū)域、梁上托柱區(qū)域、開洞區(qū)域保持較遠(yuǎn)的間隔；第五，轉(zhuǎn)換梁不應(yīng)該開洞，如果一定要開洞，洞口邊緣距離支座柱邊緣的數(shù)值，要大于梁截面的具體高度。

3.4 轉(zhuǎn)換梁在計(jì)算時(shí)的具體要求

第一，轉(zhuǎn)換梁的承載力通常情況下，是由斜截面的受剪裁力進(jìn)行控制，而此力通常情況下，是由箍筋、混凝土來共同承擔(dān)。第二，轉(zhuǎn)換梁的正截面，在受彎承載力計(jì)算層面與普通梁沒有差異。第三，因?yàn)樯喜亢奢d作用區(qū)域、荷載作用線，通常不會和梁截面的中心線產(chǎn)生重合，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換梁出現(xiàn)扭矩的現(xiàn)象，而且梁在抗扭承載力方面相對不高，所以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要通過計(jì)算，對于抗扭承載力進(jìn)行合理確定，還需要在設(shè)計(jì)前期，盡最大可能讓二者保持重合，如果條件允許的情況下，可以設(shè)置雙向的轉(zhuǎn)換梁，從而對扭矩起到平衡的效果[2]。

3.5 落地剪力墻設(shè)計(jì)工作的要點(diǎn)

第一，落地剪力墻所承載的地震傾覆力矩，需要高于架構(gòu)地震在傾覆過程中總力矩的50%。第二，落地剪力墻的洞口在位置布設(shè)時(shí)，需要在墻體的中間區(qū)域。第三，落地剪力墻的具體間隔，在非抗震的情況下需要低于36 米；就抗震角度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，底部框架的支層如果是一層、兩層，必須要低于24 米；底部框架支層如果是三層、高于三層時(shí)，需要高于20 米。

3.6 轉(zhuǎn)換層以及鄰近樓層樓板之間設(shè)計(jì)工作的要點(diǎn)

第一，轉(zhuǎn)換層樓板的具體厚度需要高于180 毫米，且在布置時(shí)要求雙向、雙層，每層的每個(gè)方向在配筋方面要求配筋率高于0.25%，此外落地剪力墻的外部樓板不應(yīng)該開洞。第二，與轉(zhuǎn)換層鄰近的樓層樓板，也需要做出合理的強(qiáng)化。

3.7 轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計(jì)工作

高層架構(gòu)中如果有轉(zhuǎn)換層，那么沿著建筑物高度方向的剛度，在均勻性層面會遭受極大的損傷，轉(zhuǎn)換層架構(gòu)豎向的承載力部件會出現(xiàn)不連續(xù)、柱截面出現(xiàn)突變等現(xiàn)象，從而致使傳力路線發(fā)生曲折等狀況，所以轉(zhuǎn)換架構(gòu)在抗震層面的性能不高。其中，剪力墻底部、框支柱區(qū)域的具體強(qiáng)化，在抗震等級方面需要按照最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提升，如果已經(jīng)確定為特一級，就不需要再次對其進(jìn)行提升[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑屬于城市化建設(shè)、社會現(xiàn)代化發(fā)展之下的時(shí)代產(chǎn)物，高層建筑由于自身在功能方面具有多元化的特點(diǎn)，因此也就決定了架構(gòu)自身具有極其復(fù)雜的特征，對于轉(zhuǎn)換層進(jìn)行布設(shè)是讓建筑在穩(wěn)定性方面得到保證的一個(gè)主要措施，因此需要對于轉(zhuǎn)換層在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行深層次的研究。在高層建筑架構(gòu)中，對于梁氏轉(zhuǎn)換層進(jìn)行應(yīng)用，能夠讓建筑上下不同功能位置實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換的效果，保證上下架構(gòu)在設(shè)計(jì)層面的均勻性，進(jìn)而讓建筑物在穩(wěn)定性能方面得到合理保障。