高层建筑结构转换层的施工技术分析.doc

1、高层建筑结构转换层的施工技术分析摘要：近年来，高层建筑建设在城市中的发展势头日益强盛，人们对于高层建筑的功能要求也逐渐地趋于多样化，办公楼层、商店、居民区等混杂在统一栋楼上，这就为不同楼层的空间结构提出了不同的需求，设计人员必须为建筑加设转换层方能同时满足各部门使用群体的要求。而转换层的设计较为复杂，非常容易出现质量问题。结构转换层技术的熟练应用，可增强建筑的稳定性，提高建筑质量，从而节约土地资源，降低成本，带来良好的经济效益。本文根据笔者多年施工管理经验，对高层建筑结构转换层的施工技术进行了探讨。 关键词：高层建筑 结构 转换层 中图分类号：TU97 文献标识码：A 正文： 1. 高层建筑中

2、转换层结构含义 一般情况下，位于高层建筑结构的下部受力较大，而上部结构受力相对较小，因此为了保证整个建筑的安全性，必须确保下部结构牢靠，因此通常在下部结构布置的刚度大、墙体多、柱网密，越往上部建造，所需的墙、柱数量都相应减少，从而扩大柱网。导致整体的建筑物出现上部的活动空间远远比下部的活动空间要大，不符合建筑功能对空间的需求。为了实现建筑功能需求，必须打破原有的常规设计，在创新的过程中，就会使用到转换层结构，其功能主要是在结构转换的楼层设计水平转换构件，使得整个建筑符合其使用功能。 2. 高层建筑中转换层结构形式 目前，高层建筑中转换层的设计，主要采取箱、梁、板、柱、桁架、框架这几种结构形式，

3、各种结构形式在设计中存在着显著的差别，这些差别便是设计者在进行结构设计时，必须遵从的前提与依据。本文下面就对箱、梁、板以及框架几种结构加以分析。 （1）梁式转换结构常用于垂直转换施工，它以上部墙到转换梁再到下部柱的途径传递 受力，传递路径直接顺畅，便于进行受力计算以及工程分析，高度大致为 0.86.0 m，造价比较低。箱式结构是在单项和双向的托梁配合的基础上，再与上层和下层楼板共同浇筑而成结构，具有较高的刚度。 （2）板式结构应用于上层和下层之间的柱网过多错开，且不具有规则的结构布置，梁 支托难以实施楼层转换，板的厚度约为 2.02.8m，需要能够满足抗剪与抗切的要求，且此种结构便于灵活布设，

4、但是它具有较大的自重，需要耗费诸多材料。 （3）框架结构是以巨型柱或者竖向的筒体为大梁而构成的转换结构，具有较高的抗震性能，其下层的柱体结构布设，必须考虑实际拉应力的状况来选择适当的构件，且要在施工之前加设稳固的临时支撑结构，为目前转换层结构主要发展的趋势。 3. 高层建筑中转换层结构设计原则 高层建筑中转换层的存在，非常容易造成建筑物在竖向层面的刚度突变，而不利于建筑对震害进行抵抗，所以，设计人员必须充分考虑这一问题，做好对于转换层结构的布设，其布设的原则如下。 （1）尽量将竖向的构件适当的减少，以降低转换层的刚度突变频率，且尽量将转换层设置于较低的楼层位置，刚度应当适当控制于较小的范围。

5、（2）设计人员要充分考虑楼层的结构受力状况，根据其受力传递的途径，选择受力结构适当的形式作为其转换层主要结构，以保证设计人员对于结构的分析及质量的控制。 4.高层建筑中转换层结构优化设计策略 （1）设计人员在对转换层进行设计时，必须结合该建筑的具体设计方案，来选择适当的梁式、箱式或桁架、框架式的结构，以保证其转换层结构和建筑整体结构之间在设计方面的协调性，尽可能使质量中心贴近于刚度中心。比如，建筑的上层结构与下层结构在柱网错开幅度过大或全部错开时，应当选择梁式的转换层结构，以使上部轴网和下部轴网之间尽可能多的对齐。 （2）设计人员还要认真地做好对于落地构件的对称、均匀设计，并适当提高其强度等级

6、与截面尺寸，以钢筋、混凝土材质为材料，保证转换层以下的抗侧力构件对于抗剪以及抗弯刚度需求的满足。同时，设计人员还要避免建筑竖向结构刚度的过大差异，保证上层与下层二者的转换层结构差值处于 1 左右，并适当地将落地墙的厚度增加，并缩小洞口的尺寸，或将补偿剪力墙设置在结构中，以使建筑具有适当的空间刚度。（3）设计人员应当通过根据梁跨中部位支座的正弯矩与负弯矩二者减弱的速度规律（前者快后者慢） ，将下部的钢筋设计为全部深进锚固结构的形式，可以取消弯筋设置，腰筋的直径要保持在 16 以上，配置间距控制于 200mm 以内。且，高层建筑的结构转换层不同于其它普通的薄壁杆件，它具有复杂的形状及受力状况，且需

7、要承担相对集中的应力，因此，设计人员必须以整体计算作为基础，认真做好对于各部位构件的局部应力计算，并按照实际的应力分布状况，为转换层结构适当的配筋。（4）设计人员还要尽量做好对于建筑的空间布设，高层建筑中的结构与设备的转换层一般位于同一楼层，若楼层高度为 2.9m，势必会造成楼层空间的浪费，若楼层高度小于 2.2m，又会造成建筑扭转刚度与侧移刚度二者的增加，所以，为了应对建筑竖向刚度的突变，设计者还要尽可能地避免其转换层的过高设置（一般位于 6 层以下） ，并且可以适当地将结构与设备的转换层分开设置，前者设置于 23 层，而后者设置于 45 层。 （5）设计人员在设计转换层结构时，必须要使剪力

8、墙某部分处于直接接地的布设状况，且框架支柱必须均匀疏密，剪力墙与支柱二者时间的距离适合控制于 12m 以内。同时，剪力墙应当优先选择大开间的布置形式，并适当地将下部结构的强度提升。在对转换大梁进行设计时，设计人员还要保证梁体在承受框架柱的应力的基础上，必须能够全面地承担短肢墙诱发的内力，为了达到这一目标，以加腋法为转换梁的两端进行处理，以提升其结构的抗剪力性能。 （6）设计人员必须要合理设计转换层结构的刚度。转换层刚度过大会增加其材料用量，且造成地震反应以及竖向刚度的突变，刚度过小则会诱发部分构件的次应力以及构件之间的沉降差。所以，设计人员要在保证次梁具有合理的截面尺寸的基础上，适当控制主梁刚

9、度，使其主梁刚度切实地达到结构受力的设计要求，以避免次应力的出现。同时，设计人员应当适当地减少上层结构的刚度，取消对剪力墙的设计，并尽量在保证轴压比的前提下，将墙肢剪短，并且适当地增加其下部结构的刚度，合理设置落地足够数量、适当厚度的剪力墙（核心剪力墙厚度控制为 400m，其它剪力墙则控制 350mm） ，并且在对各剪力墙进行均匀布设的基础上，尽可能地避免在其墙体上开设小洞。 （7）其他 转换层楼面应避免大开洞，如必须开设，则尽量远离边缘，并通过增设连系梁、洞口边加设暗梁等方法减少楼层刚度的损失。转换层板厚一般大于 180mm，强度等级大于 C30，相邻上下楼层板厚也宜适当加强，带转换层的建筑

10、宜采用现浇结构，独立墙肢尽可能设置翼缘，大转角处宜设置转角墙、柱。同时随着预应力混凝土技术的发展，在高层建筑转换层设计中使用预应力技术控制转换层结构应力、裂缝和变形，进一步提高其抗震性能。 5.结语 高层建筑转换层是建筑结构的关键部位，高层建筑转换层的设置通常是为了满足建筑的需要，因此其结构型式的选择必须与建筑方案相互配合，同时又尽可能的满足前面的所提到的事情。注重转换层结构的概念设计，合理的结构平面和竖向布置可以从整体上形成良好的抗震体系，保证建筑物的安全性和经济性。 参考文献 1 章斌全.框支剪力墙转换层结构设计探索.J.工程建设与设计.2003（2）：810. 2 高雪峰.转换层结构设计的改进建议.J.建筑技术开发.2003（3）：67. 3 唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工.M.中国建筑工业出版社.2004. 4 李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例.M.中国建筑工业出版社.2005.